电弧焊安全员对成品的保护和应注意的安全事项

一、二氧化碳气体保护焊特点 二氧化碳气体保护焊具有成本低、抗氢气孔能力强、适合薄板焊接、易进行全位置焊等优点，广泛应用于低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接。 二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡型式主要有滴状过渡和短路过渡二种。由于滴状过渡焊接，飞溅大、工艺过程不稳定，因此生产中较少采用。短路过渡焊接过程的特点是弧长较短，焊丝端部的熔滴长大到一定程度时与熔池接触发生短路，此时电弧熄灭，形成焊丝与熔池之间的液体金属过桥，焊丝熔化金属在重力、表面张力和电磁收缩力等力的作用下过渡到熔池，之后电弧重新引燃，再重复上述过程。如果焊接参数选择得当，短路过渡电弧的燃烧，熄灭和熔滴过渡过程均较稳定，在要求线能量较小的薄板焊接生产中广为采用，通常提到的CO2气体保护电弧焊指的都是短路过渡CO2气体保护电弧焊。 二氧化碳气体保护焊的主要缺点是焊接过程中产生金属飞溅。飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，增加焊接成本，而且飞溅金属会粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不畅，使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，并使劳动条件恶化。必要时需停止焊接，进行喷嘴清理工作。这对于自动化焊接是不利的。短路过渡焊接时飞溅的原因有多种：熔滴短路时的电爆炸、溶滴金属内部的气体热膨胀及短路后电弧重新引燃时的动力冲击等。 采用短路过渡CO2焊时，由于焊丝细，电压低，电流小且短路与燃弧过程交替出现，母材熔深主要决定于燃弧期电弧的能量，调节燃弧时间便可控制母材熔深，因此，可以实现薄板或全位置焊接。 二、CO2气体和焊丝 在0℃和一个大气压下的CO2气体密度是1．9768g／L，为空气的1．5倍，所以焊接过程中能有效地将空气排开，保护焊接区。室温下CO2为气态，且很稳定。但在高温下(5000K左右)几乎全部分解。焊接采用的CO2气体常为装入钢瓶中的液态CO2。钢瓶中的液态和气态CO2约分别占钢瓶容积的80％和20％，气瓶压力表指示的压力值，是这部分气体的饱和压力。 CO2气体来源广(可以是专业生产的CO2气体，也可以是某些产品的副产品)，价格低。但CO2气体纯度应满足焊接的要求，即CO2>99％，O2<0．1％，H2O<1～2g／m3。焊缝质量要求越高，对CO2气体的纯度要求也越高。通常，为减少CO2气体中的水分，可将气瓶倒置一段时间，然后正放，拧开气阀将上部水分较多的气体放掉。此外，在焊接气路系统中可串联一个干燥器或预热器。 有时也在CO2气体中加入20％～25％O2来焊接钢材，以获得较大的熔深和提高焊接速度。 CO2气体保护焊的焊丝设计、制造和使用原则除与一般的熔化极气体保护电弧焊焊丝有相同之处外，还对焊丝的化学成分有特殊要求，如： (1)焊丝必须有足够数量的脱氧元素。 (2)焊丝的含C量要低，一般要求C<0．11％。 (3)应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。 例如在焊接材料中常加入脱氧元素，但脱氧后的生成物不应造成不良后果，如气孔、夹渣等。另外，通常还在焊丝表面镀铜以防焊丝锈蚀。表5—4为常采用的国产CO2焊丝牌号和使用范围。 表5—4 常用国产焊丝牌号和使用范围焊丝牌号用 途10MnSi，H08MnSi，H08MnSiA，H08Mn2SiA焊接低碳钢，低合金钢H04Mn2SiTiA，H04MnSiAITiA，H10MnSiMo焊接低合金高强度钢H08Cr3Mn2MoA焊接贝氏体钢H18CrMnSiA焊接高强度钢H1Cr18Ni9，H1Cr18Ni9Ti焊接1Cr18Ni9Ti薄板 三、工艺参数 CO2气体保护电弧焊的工艺参数与熔化极惰性气体保护电弧焊的基本相同。只是短路过渡焊接时，焊接回路中还有短路电流峰值和短路电流上升速度两个动态参数。这两个参数可通过调节附加的电感来实现。自由过渡焊接时，电感已不起作用，可将其取消。 (一)焊接电流和电弧电压 短路过渡焊接时，焊接电流和电弧电压总是处于周期性的变化。电流表和电压表上的数值是焊接电流和电弧电压的有效值，而不是瞬时值。一定的焊丝直径具有一定的电流调节范围。 电弧电压的大小决定电弧弧长和熔滴过渡形式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能有很大影响。实现短路过渡的条件之一是保持较短的电弧长度，确定电弧电压的数值应考虑与焊接电流的匹配关系。 采用短路过渡焊接时，在一定的焊丝直径及焊接电流下，电弧电压若过低，金属过桥不易断开，易发生固态焊丝插入熔池；电弧电压过高，则由短路过渡变成上挠排斥过渡，飞溅大；两者均使焊接过程不稳定。只有电弧电压与焊接电流匹配得比较合适时(电压在18～24V，电流在80～180A)，才能获得稳定的短路过渡过程。 (二)短路电流上升速度和峰值短路电流 短路电流上升速度是短路时电流随时间的变化率，峰值短路电流是短路时达到的Z大电流。对于一定的焊丝直径，短路电流上升速度过快，峰值短路电流就会过大以致产生较多的金属飞溅；短路电流上升速度过慢，峰值短路电流会过小，液体金属过桥难以形成，且不易断开，同时会产生大颗粒的金属飞溅，甚至造成焊丝固体短路，大段爆断而中断焊接过程。短路电流上升速度和峰值短路电流可通过调节电感的大小来实现。电感越大，短路电流上升速度和峰值短路电流即越小；电感越小，短路电流上升速度和峰值短路电流即越大。峰值短路电流一般为焊接电流的2～3倍。 (三)焊丝直径和焊丝伸出长度 短路过渡焊接主要采用细焊丝，特别是直径在0．8～1．2mm范围内的焊丝。实际应用中，焊丝直径Z大用到Φ1．6mm。随着焊丝直径增大，飞溅颗粒和数量都相应增大。 由于短路过渡电弧焊接所用的焊丝都比较细，因此在焊丝伸出长度上产生的电阻热便成为不可忽视的因素，焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而成段熔断，喷嘴至工件距离增大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。焊丝伸出长度过小，喷嘴至工件距离减小，飞溅金属容易堵塞喷嘴。一般焊丝伸出长度在10倍焊丝直径左右。 (四)气体流量 细丝小电流短路过渡电弧焊接时气体流量通常为5～15L／min。若焊接电流较大，焊接速度较快，焊丝伸出长度较大，或在室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度，加强保护效果。但气体流量不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。 四、药芯焊丝电弧焊的特点 药芯焊丝气体保护焊的基本工作原理与普通熔化极气体保护焊一样，是以可熔化的药芯焊丝作为一个电极(通常接正极，即直流反接)，母材作为另一极。通常采用纯CO2或CO2+Ar气体作为保护气体。与普通熔化极气体保护焊的主要区别在于焊丝内部装有焊剂混合物。焊接时，在电弧热作用下熔化状态的焊剂材料、焊丝金属、母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态熔渣包覆熔滴并覆盖熔池，对熔化金属形成了又一层的保护。实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，如图5—2所示。 图5—2 药芯焊丝电弧焊示意图1—导电嘴 2—喷嘴 3—药芯焊丝 4—CO2气体 5—电弧 6—熔渣 7—焊缝 8—熔池 药芯焊丝电弧焊综合了手工电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点。其主要优点是： (1)采用气渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。 (2)焊丝熔敷速度快，熔敷效率(大约为85％～90％)和生产率都较高(生产率比手工焊高3～5倍)。 (3)焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分与比例可提供所要求的焊缝金属化学成分。 缺点是： (1)焊丝制造过程复杂。 (2)送丝较实心焊丝困难，需要采用降低送丝压力的送丝机构等。 (3)焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此，需要对焊丝的保存严加管理。 药芯焊丝电弧焊既可用于半自动焊，又可用于自动焊，但通常用于半自动焊。采用不同的焊丝和保护气体相配合可以进行平焊、仰焊和全位置焊。与普通熔化极气体保护焊相比，可采用较短的焊丝伸出长度和较大的焊接电流。与手工电弧焊相比，焊接角焊缝时可得到焊角尺寸较大的焊缝，这种焊接方法通常用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢和铸铁。由于上述特点，这种方法是焊接钢材时代替普通手弧焊实现自动化和半自动化焊接Z有前途的焊接方法。 药芯焊丝外皮是由低碳钢或低合金钢钢皮制成的。焊丝的制作过程是将钢皮(通常为08A)首先轧制成U形断面，然后将计量和配制好的材料添入已形成的U形钢带中，用压实辊将已添充药粉材料的U形钢带压成具有不同断面结构的圆形周边毛坯，并将焊剂材料压实，Z后通过拉丝模拉拔，使焊丝成为符合尺寸要求的药芯焊丝。 药芯焊丝气体保护焊通常采用纯CO2气体或Ar+25％CO2气体作为保护气体。若焊丝是按照采用某一类保护气体设计的，在使用中应采用相应的保护气体，否则焊缝中的合金元素含量会发生变化。 五、二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊的安全操作技术 二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊除遵守焊条电弧焊、气体保护焊的有关规定外，还应注意以下几点： (1)二氧化碳气体保护焊时，电弧温度约为6000～10000℃，电弧光辐射比手工电弧焊强，因此应加强防护。 (2)二氧化碳气体保护焊接时，飞溅较多，尤其是粗丝焊接(直径大于1．6mm)，更产生大颗粒飞溅，焊工应有完善的防护用具，防止人体灼伤。 (3)二氧化碳气体在焊接电弧高温下会分解生成对人体有害的一氧化碳气体，焊接时还排出其他有害气体和烟尘，特别是在容器内施焊，更应加强通风，而且要使用能供给新鲜空气的特殊面罩，容器外应有人监护。 (4)二氧化碳气体预热器所使用的电压不得高于36V，外壳接地可靠。工作结束时，立即切断电源和气源。 (5)装有液态二氧化碳的气瓶，满瓶压力约为0．5～0．7MPa，但当受到外加的热源时，液体便能迅速地蒸发为气体，使瓶内压力升高，受到的热量越大时，压力的越大。这样就有造成爆炸的危险。因此，装有二氧化碳的钢瓶，不能接近热源。同时采取防高温等安全措施，避免气瓶爆炸事故发生。因此，二氧化碳气瓶必须遵守《气瓶安全监察规程》的规定。 (6)大电流粗丝二氧化碳气体保护焊接时，应防止焊枪水冷系统漏水破坏绝缘并在焊把前加防护挡板，以免发生触电事故。