CO2焊接工艺及设备
　　20 仰焊工艺有何特殊性？如何正确地操作焊枪和选择焊接参数？
　　由于仰焊时人处在一种不自然的位置，难以稳定操作。同时操作还要举起较重的焊枪和电缆线，增加了操作的难度。另外，仰焊时熔池铁液容易下垂，很容易形成凸形焊道，严重时引起铁液流淌，因此，应严格控制焊接参数，才能得到良好的焊缝成形。
　　1）、单道仰焊
　　薄板往往采用单面焊，为了能够焊透，工件应留1.4～1.6mm的间隙。使用细焊丝（直径0.8～1.2mm）进行短路过渡焊接,焊接电流为120～130A,电弧电压为18～19V。
　　操作焊枪时应对准坡口中心，焊枪角度如图28所示，类似于右焊法。这时应以直线式或小幅摆动，靠电弧力和表面张力的作用保持熔池。焊速过慢时，熔池金属下垂，焊道表面出现凹凸不平，严重时熔池金属流失。所以焊接时应时刻留心熔池的状态，及时调节焊接速度和摆动方式。焊枪倾角过大时将造成凸形焊道和咬边。
　　2）、多层仰焊
　　当工件较厚时，需要采用多层焊。当无垫板时第一层焊道类似于单面焊。当有垫板时，工件之间应留有一定的间隙，电流可以略大些，但仍为短路过渡。这时焊接电流为130～140A，电弧电压为19～20V。
　　操作时焊枪应对准坡口中心，焊枪应保持如图29所示的角度，以右焊法匀速移动。这时必须注意垫板与坡口根部应充分熔透，不应出现凸形焊道。为此应该采用小幅摆动，并在焊道两侧少许停留，以便得到表面平坦的焊道，为此后的填充焊道创造良好的条件。
　　第2层和第3层焊道都以均匀摆动焊枪的形式进行焊接，但在前一处与坡口面的交界处应做短时停留，以便保证该处充分熔透并防止产生咬边。这时所用的焊接参数为焊接电流120～130A，电弧电压为18～19V。
　　第4层以后，由于焊缝宽度太大，则摆幅太大时易产生未焊透和气孔。所以最好采用如图30所示的熔敷方法，也就是从第4层以后，每层焊两条焊道。在这两条焊道中第1条焊道不宜过宽，否则将造成焊道下垂和给第2道留下的坡口太窄，易使第2道形成未焊透和凸形焊道。所以第1条焊道略过中心，而第2条焊道应与第1条焊道搭接上。
　　盖面焊道为修饰焊道，应力求美观。为此首先应确保盖面焊道的前一层焊道表面平坦，并使该焊道距工件表面1～2mm左右。盖面焊道也采用两条焊道完成。焊这两条焊道时，电弧坡口两侧应少许停留，防止产生咬边和余高不足。在焊接第2条焊道时应注意与第1条焊道均匀搭接，防止产生焊道的高度和宽度不规整。这时使用的焊接参数较小，焊接电流为120～130A，电弧电压为18～19V。
　　21 管子全位置焊接时应注意哪些问题？
　　当水平固定管焊接时，管子不动，而焊枪绕管子旋转，这时将出现以下几种焊接位置：平焊、向下立焊、仰焊和向上立焊，所以称之为全位置焊。全位置焊时应保证在不同空间位置时熔池不流淌，焊缝成形、焊缝厚度均匀和充分焊透而不烧穿，这时，应采用短路过渡小参数焊接，以获得较小的熔池。薄壁管时使用0.8～1.0mm的细焊丝，而厚壁管时一律采用直径1.2mm的焊丝。焊接电流为80～140A，电弧电压为18～22V。
　　除采用全位置焊外，对薄壁管（3mm以下）还可以采用向下焊，薄壁管可以不开坡口和不留根部间隙。而厚壁管则需要开坡口，并留0～2mm的根部间隙，进行向上多层焊。摆动方法可参照立焊。焊接参数如表10所示。
　　表10 全位置焊接管子的典型焊接参数
I形坡口
V形坡口
薄板
　　　向下焊接：
　　　　　电流 80～140A
　　　　　电压 18～22V
　　　　　无间隙
　　　　　焊丝 φ0.9～φ1.2mm
－
　　　向上焊接：
　　　　　电流 120～160A
　　　　　电压 19～23V
　　　　　根部间隙 0～2.5mm
　　　　　焊丝 φ1.2mm
要求单面焊双面成形
第1层(向上焊接)
电流 100～140A
电压 18～22V
根部间隙 0～2mm
焊丝 φ1.2mm
第2层以上(向上焊接)
电流 120～160A
电压 19～23V
焊丝 φ1.2mm
与普通的等速送丝相比，为什么脉动送丝可以降低飞溅？
　　这种焊接方法与变动电流脉冲焊类似，但不是通过叠加电流脉冲的方式进行焊接，而是通过断续送丝的方法完成焊接过程。在断续送丝过程中，靠机械力的作用促进熔滴的过渡，从而减少了熔滴过渡对电流大小的要求。因此，降低了飞溅。
　　脉动送丝焊接方法熔滴过渡过程及送丝速度与时间的关系如图31所示。基值送丝速度νmin与脉动送丝速度νmax，按一定规律变化。在脉动送丝时间tp内，经过增速时间ta后，送丝速度达到最大值νmax，而在减速时间tc之后又达到最小值νmin。
　　图31还表明了焊丝端头的熔滴与送丝速度变化的关系。叠加送丝脉冲之前，熔滴处于相对静止的状态（图31中1所示）。随着脉动送丝的进行，熔滴质量中心的速度从近似正弦规律增加，最初熔滴运动速度缓慢，其上作用着焊丝方向的惯性力，该力可改变熔滴的形状（如图31中2所示），使熔滴变扁。当送丝速度达到最大时，熔滴也受到加速度作用而重新恢复成球状（如图31中3所示）。在tc时间内，当送丝速度降低时，熔滴受惯性作用加速运动，使熔滴向熔池方向移动，首先拉长熔滴而后形成缩颈（如图31中4、5所示），并把熔滴从焊丝上接断。由于脉动送丝减速运动时惯性力的作用，促进了熔滴过渡。因此脉动送丝焊接的最小电流比电流脉冲控制熔滴过渡的临界平均电流小10%～20%左右。
　　这种脉动送丝焊接，电弧电压较高时，可以实现无短路过渡的射滴过渡焊接，也可以实现脉动送丝与短路过渡同步的焊接过程。若参数合适，则短路过程规则，飞溅小，焊接过程稳定。它的典型电流电压波形如图32所示。
　　23 CO2焊的工艺特点对焊接设备提出了怎样的要求？
　　CO2焊接设备是为了实现CO2焊接过程，体现CO2焊接的工艺特点，因此，设备的组成及其电气性能和焊接工艺性能是由CO2焊接工艺参数特点决定的。
　　CO2焊的主要工艺参数有焊接电流、焊接电压和焊接速度。在许多情况下仅保证这些工艺参数是不够的，还应注意到焊枪角度、焊枪指向位置、焊丝伸出长度和焊枪的摆动特点（包括摆动频率和摆动轨迹等）。不过在半自动焊中，焊接设备所能提供的参数只有焊接电流和电弧电压这两个主要工艺参数，其他参数均由操作者根据工艺要求来掌握。而自动焊时则不同，所有的工艺参数都是有设备来给定的。但对通用自动焊设备来说，主要控制的参数只有焊接电流、电弧电压和焊接速度。其他工艺参数根据不同的工艺要求，依靠调整设备来实现。
　　工艺参数是由焊接设备提供的。为满足工艺要求，焊接设备应具有如下功能：
　　1）能给定焊接工艺参数，并能在要求的范围内连续调节。即焊接设备所输出的电流、电压的范围应能覆盖焊接工艺所要求的参数范围。
　　2）能保证主要焊接工艺参数稳定。也就是当系统受到外界干扰时，能在不影响焊接质量的条件下，迅速恢复到给定的工艺参数。
　　3）能保证焊接过程按照规定程序动作。例如：预送气、引弧、焊接、收弧和滞后停气等焊接时序。
　　4）能提供所需的稳定的CO2气体流量。
　　5）如果需要时，应能提供冷却水和遥控装置。
　　6）对于短路过渡焊接法还要求具有良好的动特性。
　　24 CO2焊机的基本组成是怎样的？
　　CO2焊机根据其自动化程度、机型和外观的不同而具有较大差异。但其基本组成是相似的，由如下7个部分组成（如图33和图34所示）：①焊接电源；②控制箱；③送丝机；④焊枪（对于自动焊为焊接小车）；⑤遥控盒；⑥CO2气体减压表及流量计；⑦冷却水循环装置（用于大电流焊接时冷却焊枪）。
　　焊接电源一般为直流平外特性或缓降外特性，只有在粗丝CO2焊时选用陡降外特性。
　　控制箱中安装着主要的控制装置。其主要功能包括：控制电源的通断、调整焊接电流和电弧电压，控制送丝速度，供给与停送保护气体等。对于自动焊来说，还需要控制小车（或工件）的移动速度（即焊接速度）。当焊接电流超过500A时，焊枪需要水冷。所以还需要设置冷却水循环装置。在半自动焊的情况下，控制箱大都放置在电源箱内。而在自动焊的情况下，控制箱往往独立设置。
　　送丝机是驱动焊丝向焊枪输送的装置。它处在焊接电源与工件之间，但一般情况下更靠近工件，以减小送丝阻力，提高送丝稳定性。
　　焊枪是输送焊丝、馈送电流和保护气体的操作器具。所以焊接电流、控制电缆、送丝软管、气管及冷却水管等都与它相连。
　　CO2气体的压力和流量由减压表和流量计调节。如果CO2气体流量较大时，还需要加热CO2气体的预热器，否则易使减压器冻结。
　　调整焊接电流和电弧电压的旋钮，一种情况是安装在电源箱的面板上，另一种情况是安装在单独设置的遥控盒上。自动焊机则安装在小车上。
　　CO2半自动焊时，沿焊缝移动焊枪是靠手工操作。而自动焊则不同，这时沿焊缝移动是靠焊接小车或工件移动（或转动）。只有那些特殊用途的自动焊机（全位置焊、立焊或横焊等）的机头才具有较复杂的摆动机构。
　　25 CO2焊机有几种送丝方式？它们各有什么特点？如何根据生产条件选择合适的送丝方式？
　　根据焊丝直径以及施工要求，CO2焊送丝机通常可分为如下3种形式：推丝式、拉丝式和推拉丝式。
　　1）推丝式主要用于焊丝直径为0.8～2mm的情况,它是应用最广的一种送丝方式。其特点是焊枪结构简单轻便，适于操作。但焊丝需要较长的送丝软管才能进入焊枪。焊丝在软管中受到较大阻力，影响送丝稳定性。软管的刚性和长度等皆对阻力有影响，软管的刚性过大，送丝阻力可以减小，但操作不便；而软管刚性过小，送丝阻力过大，但操作灵活，所以软管刚性应适当。另外软管长度过长时，阻力也大，所以软管长度也不应过长，一般软管长度为3～5m。
　　2）拉丝式主要用于细焊丝（焊丝直径小于或等于0.8mm）。因为细丝刚性小，难以推丝。这时送丝电动机与焊丝盘均安装在焊枪上。由于送丝力较小，所以常常选用10W左右的小电动机。同时焊丝盘容量大约为0.7kg左右。尽管如此，拉丝式焊枪仍然较重。可见拉丝式保证了送丝的稳定性，但由于焊枪较重，增加了焊工的劳动强度。
　　3）推拉丝式送丝机可以增加焊工的工作范围，克服了使用推丝式焊枪操作范围小的缺点。这时送丝软管可以加长到10～20m左右。除推丝机外，在焊枪上加装了拉丝机。这时推丝是主要动力，而拉丝机只是将焊丝拉直，以减小推丝阻力。推力与拉力必须很好配合，通常拉丝速度应稍快于推丝。这种方式虽有一些优点，但由于结构复杂，调整麻烦，同时焊枪较重，因此作为半自动焊应用不多，主要用于自动焊。
　　加长推丝式可以满足焊工在更大范围内工作的需要。这时送丝软管可以加长到20m。主推丝机安装在焊机附近，而辅推丝机放置在焊接施工处，两者之间距离为10～20m，焊丝从辅推丝机送出后仍有3～5m的活动范围。这种方式不但可以加长送丝距离，还能减轻工人的劳动强度，深受用户欢迎。
　　26 逆变式弧焊电源的基本原理是什么？利用逆变电源进行CO2焊有何优越性？
　　逆变式电源的原理方框图如图35所示。单相或三相50Hz的交流网路电压先经输入整流器整流和滤波，再通过大功率开关电子元件的交替开关作用，变成20kHz左右的中频电压，后经中频变压器降至适合于焊接的几十伏电压，用输出整流器整流并经电抗器滤波，变为直流输出。
　　在图35中所示的框图中，逆变电源的核心是由大功率开关管和中频变压器组成的逆变电路。现以图36所示的全桥逆变电路说明其工作原理：当开关管VT1和VT4开通、VT2和VT3关断时，直流高压U0经VT1、C、L和VT4对变压器一次侧进行充电，变压器一次侧电压左正右负；当开关管VT2和VT3开通、VT1和VT4关断时，直流高压U0经VT3、L、C和VT2对变压器一次侧进行充电，变压器一次侧电压右正左负。因此，经过开关管VT1、VT4和VT2、VT3的交替开通与关断，就把直流高压U0变成加在变压器一次侧的交流高压，经变压器二次侧耦合出合适的交流电压，经整流输出焊接电压。
　　在图36中，C是隔直电容，防止VT1至VT4性能的差异以及导通时间的微小偏差造成变压器的偏磁。VD1至VD4是回馈二极管，将关断时刻变压器产生的过高的感应电势回馈一次整流电容，
R1、C1至R4、C4构成VT1至VT4的缓冲网络。
　　与传统的晶闸管相控整流电源相比，逆变电源具有诸多优势。由于变压器的工作频率从50Hz提高到20kHz左右，则绕组匝数与铁心截面积的乘积就可以减小到原来的1/400，这就使整机重量、体积显著减小；同时，变压器的铜损和铁损也相应减小，提高了电源效率。
　　逆变电源的最大优势还在于其优越的电源动特性和焊接工艺性能。在CO2短路过渡焊中，由于电弧长度较短，要求电源具有比较硬的水平外特性，以保证弧长的自动调节和焊接过程的稳定性。传统的晶闸管相控整流电源一般采用电压给定的开环控制，由于变压器漏抗以及电源内部损耗等原因，电源的外特性是自然缓降的，其弧长调节性能不如逆变电源。其次，CO2短路过渡焊是燃弧和短路交替进行的周期性过程，熔滴过渡频率约为60～150Hz，短路时间约为3～5ms。这些工艺特点要求电源具有较高的动态响应速度，以便对燃弧电压以及短路电流上升率进行实时控制。而在晶闸管相控电源中，晶闸管导通角调整一次的时间平均为3.3ms左右，这一时间长度与熔滴短路时间相当，不可能对短路过程的电流进行微控制，因此，在晶闸管整流焊机主电路输出端串联一适当大小的电感，对短路电流进行宏观控制。相比之下，逆变电源的开关频率为20kHz，每50μs左右就可以对开关管的导通时间进行一次调整，因此，在短路过程中，可以及时地调节开关时间，达到控制短路电流波形的目的，得到优越的焊接工艺性能。
　　27 现在国产CO2有哪几种主要型号？其基本参数范围是什么？
　　焊机型号按GB/T 1“电焊机型号编制方法”规定进行编制，MIG/MAG气体保护电弧焊机的型如表11所示。
　　表11 MIG/MAG焊机主要型号
第一字位
第二字位
第三字位
第四字位
第五字位
N
MIG/MAG焊机
Z
C
氩气及混合气体保护焊直流
氩气及混合气体保护焊
二氧化碳保护焊
省略
全位置焊车式
旋转焊头式
焊接机器人
变位式
A
额定焊
　　首先介绍电焊机型号编制原则：
　　1）产品型号由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成。
　　2）产品型号的编排顺序：
　　常见的主要型号如下：
　　NBC——半自动CO2焊机。
　　NB——半自动氩气（或混合气体）保护焊机。
　　NBM——半自动MIG/MAG脉冲焊机。
　　NZC——自动CO2焊机。
　　NZ——自动MIG/MAG焊机。
　　NDC——CO2电弧点焊机。
　　根据JB/T 标准，MIG/MAG弧焊机的基本参数如下：
　　1）额定焊接电流（A）等级分为如下的档次：
　　100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、、。
　　2000A以上由制造厂和用户商定。
　　2）额定负载持续率分为：35%、60%、100%。
　　3）工作周期为10min。
　　4）焊接电流调节范围：
　　①最小焊接电流：对于额定焊接电流200A及其以下焊机由企业标准规定；对于额定焊接电流200A以上焊机≤25%额定焊接电流。
　　②最大额定焊接电流大于额定焊接电流。
　　5）约定负载电压。焊机在整个调节范围内，其约定负载电压与约定焊接电流的关系应符合以下公式。
　　U2=14 0.05I2
式中 U2——约定负载电压，V；
　　　 I2——约定焊接电流，A。
　　当电流等于或大于600A时。其电压恒等于44V。
　　28 在焊接电源输出主回路中串接的电感在短路过渡CO2焊中的作用是什么？
　　任何一种焊机的性能都存在二重性，即：电气性能和焊接工艺性能。因此，电源中任一部件的设计及其参数选择也都应该满足这两种性能的要求。对于晶闸管相控整流电源和开关管逆变电源而言，电源的输出及调节都是通过控制开关管的导通、关断时间比来实现的。如果说在电源主回路中不串接电感，电源将输出矩形波。因此，电感首先是对电源的输出起到平波的作用。
　　在CO2短路过渡焊中，对电源输出主回路电感的要求不仅仅是平波作用。为了减少焊接飞溅，必须限制短路期间的电流上升率和短路峰值电流。为了改善焊缝成形，该电感还能改变燃弧电流的大小。如果将焊接电源—负载回路等效为一个带感性负载的恒压源，如图
37所示，则电源输出电流i、电阻R、电感L与电弧电压Ua的关系应满足：
iR L ── Ua = E （3）
　　在短路期间，短路电阻很小，约几十毫欧，这时式（3）可简化成：
　　──　=　── （4）
　　可见，对于CO2焊机来说，其电源外特性为恒压特性，即电源输出电压U基本不变且等于电源电压E。在短路期间的电流变化速度di/dt由式（4）所决定。为了限制短路电流上升速度，要求电感L大些；相反，电感L越小，则短路电流上升越快。
　　综上所述，焊机电源主回路电感在CO2短路过渡焊中的作用是：对输出电流进行滤波、控制短路电流上升率和最大短路电流以及燃弧能量。
　　29 CO2焊的气路装置由哪几部分组成？
　　气体保护焊时要求可靠的气体保护，供气装置的作用就是要保证纯度合格的保护气体以一定的流量平稳地从喷嘴喷出。
　　目前国内CO2气体的供应方式有：瓶装液态CO2供气、管道供气和CO2发生器供气3种。但大多是以钢瓶装液态CO2供气。这时的供气装置主要包括钢瓶、预热器、减压阀、干燥器、流量计和电磁气阀等。如图38所示。
　　1）CO2钢瓶。储存液态CO2，瓶子表面涂银白色并写有“二氧化碳”。瓶中有液态CO2时，瓶中压力为CO2气体的饱和压力，可达50～70kg/cm3，随环境温度而变。
　　2）预热器。当打开气瓶阀门时，气瓶内的液态CO2要挥发成气态，同时将吸收大量的热。另外，经减压后，气体体积膨胀，也会使气体温度降低。为了防止管路冻结，在减压之前，一般都要对CO2气体通过预热器进行预热。预热器大多采用电阻加热式，也就是采用36V交流供电，功率为100～150W左右。
　　3）减压阀和流量计。减压阀的作用是将高压CO2变为低压气体，其压力一般为1～2kg/cm3，气体流量大小是通过流量计来调节的。我国常用的转子流量计，是用空气作为介质来标定的。若浮子材料为铝，则CO2气体的流量与空气标定的流量之间的关系为：
　　 q（CO2）=0.809q(空气)
　　4)干燥器.干燥器内装有干燥剂,如硅胶、脱水硫酸铜和无水氯化钙等。无水氯化钙吸水性较好，但它不能重复使用。而硅胶和脱水硫酸铜吸水后经过加热器烘干还可以重复使用，所以多被选用。只有当含水量较高时，才需要加装干燥器。
　　5）电磁气阀。用来接通和切断保护气体，其结构如图39所示。当气阀得电时，衔铁被吸起，气体能够从入口进入和出口流出。否则，该通路被衔铁堵塞。
　　以上介绍的是CO2焊气路装置的一般结构。其中：1）、3）和5）是基本配置，2）和4）是选用项。当环境温度较高、气体流量较小、CO2纯度较高时，可以不用预热器和干燥器。
　　30 在进行半自动CO2焊时，如何正确地进行起弧操作？
　　半自动焊时，喷嘴—母材之间的距离不好控制，这个距离过大，则气体保护效果恶化。对于手工焊工来说，极易出现这样的情况，也就是当焊丝以一定速度冲向母材时，往往把焊枪顶起，结果使焊枪远离母材，从而破坏了正常保护。所以，焊工应该注意保持焊枪到工件之间的距离。
　　起弧时切忌在焊丝和工件接触时按下焊枪按钮。在这种情况下起弧，往往造成很大的飞溅，并可使导电嘴堵塞，结果使焊丝和导电嘴端头粘在一起，还可能出现返烧，甚至烧毁导电嘴。所以，起弧之前应该在焊丝端头与工件表面之间保持一定距离的情况下按焊枪按钮。
　　一般情况下，焊接结束时在焊丝端头常常残留一个较大的熔滴，并在其下表面附着一层渣，它将使电弧难以引燃。为此，起弧之前应该剪断焊丝端头，显然这是相当麻烦的工作。近年出现的一些高档焊机中，装有焊丝端头处理电路。这样，每当焊接结束时，都能自动去掉焊丝端头的熔滴。从而为下次起弧创造了良好的条件。这种作用称为剪断效应。
　　半自动焊时习惯的起弧方式是焊丝端头与焊接处划擦的过程中按焊枪按钮，通常称为“划擦起弧”。这种起弧成功率较高。起弧后，必须迅速调整焊枪对准位置、焊枪角度和导电嘴—母材之间的距离。
　　起弧处由于工件的温度较低，所以，焊深比较浅。另外，由于过程不稳定，容易产生缺陷。为防止这种缺陷的影响，可以采取如图40所示的方法。显然图40a是把起弧处留在工艺板上。但在一般情况下往往不采用这种方法，而是直接在工件上起弧。由于起弧处熔深浅，特别是在短路过渡时容易引起未焊透。为此可以采用图40b所示的倒退起弧法，起弧后快速返回母材端头，再沿焊接线移动，在焊道重合部分进行摆动，熔深浅处用余高来补偿。图40c适合于环缝自动焊情况，起弧后快速移动，得到较窄的焊道，为随后焊道接头创造条件。半自动焊时的焊道接头处通常采用图40b所示的倒退焊法，使焊道充分熔合，达到完全消除前一焊道弧坑的目的。
　　31 为了提高引弧成功率，应在电源上采取哪些措施：
　　提高引弧成功率是十分重要的。因为引弧失败将带来许多不利的影响，主要有以下几个方面：
　　1）引弧失败时，由于焊丝冲向母材，使焊枪指向位置偏移。
　　2）引弧失败易引起返烧现象，焊丝易与导电嘴端头粘着。
　　3）焊接引弧处易产生缺陷。
　　4）使得定位焊或电弧点焊的工作效率低。
　　5）焊工易疲劳而影响工作情绪和焊接质量。
　　CO2焊接触引弧时的状态如图41所示。起动后，焊丝送进并逐渐接近母材，一旦与母材接触，电源将提供较大的短路电流，利用在A点附近的焊丝爆断，进行引弧。如果在B点爆断，由于AB的距离超过电弧可能保持的最大弧长，则电弧立即熄灭，引弧失败。所以在A点爆断是引弧成功的必要条件。
　　A、B两点的接触电阻如图42所示。B点为焊丝与导电嘴的接触处，其接触电阻RB随时间变化很小，大致为一定值。A点为焊丝端头与工件的接触点，RA为其接触电阻，当焊丝与工件接触之前的瞬间RA为无穷大，可是一接触马上就急剧减小。焊丝与工件接触之后，短路电流的路径是：导电嘴—B点—焊丝干伸长部分—A点—母材。短路电流值随时间呈指数曲线增加，如图中曲线is 。在A、B两点的焦耳热随时间的变化特点如图43所示。t1为A、B两点焦耳热瞬时值相等的时间。当接触时间小于t1时，A点发热量大于B点，如果这时能供给充分的热量（也就是短路电流很大时），将在焊丝与母材接触处A点爆断，则引弧成功。
　　图中t2为A、B两点总发热量相等的时间。如果接触的时间小于t2时，熔化A点附近的焊丝的热量还不够，那么超过时间t2以后，就没有A点比B点先爆断的可能性了。所以，这时焊丝必然在导电嘴接触点B的附近爆断。于是A、B之间的焊丝成段地飞出，焊接电弧难以维持，造成引弧失败。
　　总之，为了提高一次引弧成功率，必须创造出在A点爆断的条件，在电路上可以采用以下两种方案：
　　1）热起动引弧。引弧时，提高短路电流增长速度，以便在t1时间内在A点积聚足够的热量，并在A点爆断和顺利引弧。主要措施是降低引弧时的焊接回路电感或提高短路时电流的输出电压。在电弧引燃后，再恢复到有利于减小飞溅和改善焊缝成形所需要的较大的回路电感或较低的电源电压。比较典型的例子如瑞典ESAB公司的NB系列CO2焊机中，利用晶闸管的开关特性，在平衡电抗器和直流电抗器上并联一组晶闸管，称旁路晶闸管，如图44所示。当焊丝与母材接触时，旁路晶闸管全部导通，则电路等效为一个以3只旁路晶闸管为核心的三相半波可控整流电路，由于直流电感也被短路，因此，短路电流上升速度很快，有利于引弧，当电弧正常燃烧时，主晶闸管按给定的控制角导通，而旁路晶闸管不导通，于是平衡电抗器和直流电抗器全部接入，电路又恢复到正常适于焊接的电路。
　　2）慢送丝引弧。起动时减慢送丝速度，使得焊丝与工件之间的接触电阻RA下降速度缓慢，如图42所示，RA变为RA′，则t1延长为t1′，有利于焊丝在A点附近爆断。具体电路比较简单，在送丝速度给定电路中，如图
45所示，电位器RP的滑动点电位为送丝速度给定，引弧时，触点S闭合，RP的滑动点电位比较低，送丝速度小；引弧成功后，S断开，提高了RP的滑动点电位，恢复了正常送丝速度。
　　值得注意的是，送丝速度太慢也不利，起动后焊丝不易与工件接触，等待时间太长，不利于操作，同时由于起弧失败，易造成返烧而烧毁导电嘴。
　　慢送丝引弧与热起动引弧结合起来，往往能收到更好的效果。这时慢送丝的速度选用1.5～3m/min为宜。
　　当电弧引燃之后应该立即转变为正常送丝速度，否则易造成引弧失败和引起焊接缺陷。这一转变常常依靠电弧继电器进行控制。
　　32 CO2焊收弧时有什么问题？如何从设备和操作工艺上保证良好的收弧性能？
　　当焊接电流较大时，在焊道结束的部位总要产生凹坑，称为火口。在焊接电流较小的短路过渡焊中，火口较浅，一般不需要采取任何工艺措施，当火较大和较深时，除几何形状不良和影响焊接强度外，还极易产生裂纹和气孔等缺陷，所以，必须填满火口。另外，还要避免焊丝与工件粘合或焊丝与导电嘴粘合等。为此，目前常用的收弧技术有如下两种方法：
　　1）在焊机控制电路中增加收弧控制电路，收弧动作程序如图46所示。焊接结束时，首先接通按钮开关，接通时间视填充火口的情况而定，何时填充饱满何时断开按钮。接通按钮时，焊接电流就切换成火口填充电流，该电流减小到焊接电流的60%～70%，电弧电压按与电流相应的最佳匹配值减小。一般都以短路过渡形式填充火口。这时，移动焊枪使电弧沿火口的外沿行走，并逐渐缩小回转半径，直到中心停止。为了防止焊丝与工件粘合，应该先停丝，利用送丝机的惯性减速送进，焊接电源延时大约0.3s（这时电流电压可以称为火口填充电压，还可以进一步降低，以便去掉焊丝端头的球滴）。
　　2）如果焊机中没有收弧控制电路，则收弧动作程序如图47所示。这时可以采取多次停弧的方式填满火口，每次停弧1～2s。燃弧时间视火口大小来决定。断续焊接方法如图48所示。这时只是交替按压和释放焊枪按钮，而焊枪一直到弧坑填满之前始终停留在火口上。燃弧时间按图中①-②-③的次序逐渐缩短。
　　33 药芯焊丝CO2焊有何优越性？
　　CO2气体作为焊接保护气体有着突出的优点：它能良好地对焊接熔池起保护作用，在CO2气体中燃烧的电弧热效率高，因而焊丝熔化速度快，母材熔深大，生产率高。但CO2气体保护焊又有其固有的缺点：焊接飞溅大、焊缝成形差。药芯焊丝CO2焊采用气—渣联合保护的焊接方法克服了CO2气体保护焊的缺点，它有以下一些优点：
　　由于药芯成分改变了纯CO2电弧气氛的物理、化学性质，因而飞溅小，且飞溅颗粒细，容易清除。又因熔池表面覆盖有熔渣，所以焊缝成形类似焊条电弧焊，比用纯CO2时美观。
　　与焊条电弧焊相比，由于CO2电弧的热效率高，加上焊接电流密度比焊条电弧焊大（可达100A/mm2），所以焊丝熔化快，生产率可为焊条电弧焊的3～5倍。又由于熔深大，焊接坡口可以比焊条电弧焊时小，钝边高度则可以增大。在焊接角焊缝时药芯焊丝CO2焊的熔深可比焊条电弧焊大50%左右，这既节省了填充金属的使用时，又可提高焊接速度。
　　调整粉剂的成分就可焊接不同的钢种，而不像冶炼实芯焊丝那样复杂。在堆焊研究试验和生产中尤其方便。
　　由于焊接熔池受到CO2气体和熔渣两方面的保护，所以抗气孔能力比实芯焊丝CO2电弧焊强。
　　药芯焊丝CO2电弧焊焊缝成形示意图如图49所示。
　　34 与实芯焊丝相比，药芯焊丝的结构有何特殊性？
　　药芯焊丝是由08A冷轧薄钢带（经光亮退火）从轧机纵向折迭加粉后拉拔而成。截面形状种类繁多，但简单地可以分成两大类：简单断面的“O”形和复杂断面的折迭形。折迭形中又分为“T”形、“E”形、梅花形和中间填丝形等。
　　“O”形断面的焊丝通常被称为管状焊丝。管状焊丝由于芯部不导电，电弧容易沿四周的钢皮旋转，电弧稳定性较差；而折迭形焊丝因钢皮在整个断面上分布比较均匀，焊丝芯部亦能导电，所以电弧燃烧稳定，焊丝熔化均匀，冶金反应完善。
　　药芯焊丝的芯部粉剂的成分和焊条的药皮类似，含有稳弧剂、脱氧剂、造渣剂和铁合金等，起着造渣保护熔池、渗合金、稳弧等作用。
　　此外，药芯焊丝的质量对焊接过程的稳定性和焊缝质量有很大的影响。由于粉剂为各种成分的机械混合物，必须拌合均匀。沿焊丝长度，粉芯的致密度亦应均匀。否则，焊丝通过送丝滚轮时会被压扁造成送丝困难，引起焊接过程的不稳定。另外，焊丝外壳的接缝必须吻合紧密，在要求较高的场合，焊丝外壳接缝处需经焊接后或直接采用无缝钢管拉拔成丝，以免粉芯吸潮、影响使用性能。焊丝拔制后还应有一定的刚度，以保障在软管中送丝畅通。
　　35 药芯焊丝CO2电弧焊对焊接设备有什么特殊要求？
　　与实芯CO2电弧焊相比，药芯焊丝CO2焊对送丝机提出了较高的要求。由于药芯焊丝是由薄钢皮卷成的，其刚性较差，焊丝体较软，因此，要求送丝滚轮的压力不能太大，太大会使得焊丝变形。为了增加送丝滚轮与焊丝接触面以增加送进力，通常配备两对主动送丝滚轮，甚至配备三对送丝滚轮。送丝机构上最好设置焊丝校直机构，焊丝盘也应采用开式。盘绕后的焊丝应曲率均匀，不应有局部弯曲等。
　　其次，就药芯焊丝CO2焊接电弧而言，由于药芯材料的受热分解，改变了电弧气氛的物理化学性质，细化了熔滴尺寸。在药芯焊丝CO2气体保护焊条件下，熔滴一般以小颗粒形态过渡。因此，对电源的动特性要求不高，可以采用等速送丝和水平外特性电源相配合的焊接设备。
　　药芯焊丝CO2电弧焊要求的电弧电压在25～35V之间，焊接电流在320～700A之间（视焊丝直径而定）。
　　此外，利用不同的粉剂成分来控制渣的粘度，不仅可以平焊，也可以进行全位置焊接。
　　36 药芯焊丝电弧焊的焊接电流与电压有什么特点？
　　在药芯焊丝电弧焊中焊接电流、电弧电压对焊缝几何形状的影响规律同实芯焊丝基本一致。表12为不同直径药芯焊丝稳定焊接时焊接电流、电弧电压常用范围。表13为中厚板在不同位置焊接时的焊接电流、电弧电压常用范围。应注意自保护药芯焊丝因各品种之间芯部组成物差异较大，稳定焊接时的焊接工艺参数也有较大的差异，特别是电弧电压。如某种以多种氟化物组成的自保护药芯焊丝稳定焊接时的电弧电压范围为13～18V，这在使用其他焊丝时几乎无法实现正常的焊接过程。
　　表12 不同直径药芯焊丝常用焊接电流、电弧电压常用范围
CO2气体保护药芯焊丝
焊丝直径/mm
1.2
1.4
1.6
电流/A
110～350
130～400
150～450
电弧电压/V
18～32
20～34
22～38
自保护药芯焊丝
焊丝直径/mm
1.6
2.0
2.4
电流/A
150～250
180～350
200～400
电弧电压/V
20～25
22～28
22～32
　　表13 药芯焊丝在各种位置焊接中厚板时的焊接电流、电弧电压常用范围
焊接位置
φ1.2CO2气体保护药芯焊丝
φ2.0自保护药芯焊丝
电流/A
电弧电压/V
电流/A
电弧电压/V
平 焊
160～350
22～32
180～350
22～28
横 焊
180～260
22～30
180～250
22～25
向上立焊
160～240
22～30
180～220
22～25
向下立焊
240～260
25～30
220～260
25～28
仰 焊
160～200
22～25
180～220
22～25
　　37 我国的药芯焊丝标准有哪些？对药芯焊丝的化学成分与力学性能是怎样规定的？
　　我国的药芯焊丝标准是参照美国焊接学会标准AWS制定的。我国的标准根据材料不同，可分为：《碳钢药芯焊丝》GB/T 1；《低合金钢药芯焊丝》GB/T 1；《不锈钢药芯焊丝》GB/T 1。
　　碳钢药芯焊丝型号是根据其熔敷金属力学性能、焊接位置及焊丝类别特点等进行划分的。碳钢药芯焊丝型号编制方法示例如下：
　　字母“E”表示焊丝、“T”表示药芯焊丝，字母“E”后面的二位数表示熔敷金属的力学性能。第3位数表示推荐的焊接位置，其中“0”表示平焊和横焊位置，“1”表示全位置焊。短划线后面的数字表示焊丝的类别特点。字母“
M”表示保护气体为（75%～80%）Ar CO2；当无字母“M”时，表示保护气体为CO2或自保护类型。字母“L”表示熔敷金属的冲击性能在-40℃时，其V形缺口冲击吸收功不小于27J；无“L”时表示焊丝熔敷金属的冲击性能符合一般要求。
　　低合金钢药芯焊丝型号编制方法大致与碳钢的相同，示例如下：
　　示例中其他符号表示与碳钢焊丝的示例说明相同。
　　国产碳钢和低合金钢用药芯焊丝的牌号、成分、性能和用途等如表14所示。
　　表14 碳钢和低合金药芯焊丝性能
序号
牌号
型号GB/T（AWS）
保护气体
特征和用途
熔敷金属化学成分（%）
熔敷金属力学性能
C
Si
Mn
Ni
其他
σP
/MPa
σ0.2
/MPa
δS/%
AKV/J
1
YJ501-1
E501T-1
(E71T-1)
CO2
钛型渣系,用于碳钢及490MPa级高强钢焊接,工艺性能优良
≤0.10
≤0.90
≤1.75
－
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
2
YJ501
Ni-1
E501T-1
(E71T-1)
CO2
用于结构的对接及角接，如造船、海上石油船、桥梁和机械制造
≤0.10
≤0.90
≤1.75
≤0.50
≥500
≥410
≥22
≥47
(-40℃)
3
YJ502-1
E500T-1
(E70T-1)
CO2
钛钙型渣系，用于重要的低碳钢及相应强度的低合金钢，如机械制造、压力容器、船舶、石油化工重要结构的焊接
≤0.10
≤0.90
≤1.75
－
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
4
YJ502
R-1
－
CO2
钛钙型渣系，用于重要的低碳钢及低合金高强钢的焊接，如船舶、压力容器、超重机械等
≤0.10
≤0.90
≤1.75
－
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
5
YJ502
钛钙型渣系自保护焊丝，用于低碳钢及低合金高强钢的各类焊接结构的焊接
≤0.10
≤0.3
≤0.9
－
Ti≤0.3
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
6
TJ507-1
E500T-5
(E70T-5)
CO2
碱性渣系，用于重要的低碱钢及低合金高强钢的焊接，如机械制造、压力容器、船舶等结构
≤0.10
≤0.90
≤1.75
－
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
7
YJ507
TiB-1
E500T-5
(E70T-5)
CO2
碱性渣系，熔敷金属含Ni-Ti-B元素、低温下具有优良的冲击及断裂韧性，用于重要低合金钢结构的焊接
≤0.12
≤0.75
≤1.60
0.35～1.0
Ti≤0.04
B≤0.005
≥500
≥410
≥22
≥47
(-40℃)
8
YJ507
Ni01
－
CO2
碱性渣系，用于重要的低碳钢及相应的低合金钢焊接，如船舶、压力容器、超重机械、石油化工等重要结构
≤0.12
≤0.90
≤1.75
≤0.50
≥500
≥410
≥22
≥47
(-30℃)
9
YJ507-2
E500T-4
(E70T-4)
－
自保护焊丝，用于冶金高炉、船舶、桥梁等钢结构的焊接
－
≤0.9
≤1.75
≤0.50
Al≤1.8
≥500
≥410
≥22
≥47
(0℃)
10
YJ507
G-2
E500T-8
(E70T-8)
－
自保护焊丝，用于较重要的低碳钢中、厚板结构
－
≤0.9
≤1.75
≤0.50
Cr≤0.20
Al≤1.80
≥500
≥410
≥22
≥47
(-30℃)
11
YJ507
D-2
E500T-GS
自保护焊丝，用于焊接低碳钢输油、气管线及普通中、薄板结构的单道焊缝
－
≤0.9
≤1.75
≤0.50
Al≤1.80
≥500
－
－
－
12
YJ507
R-2
E501T-8
自保护焊丝，碱性渣系，用于焊接对冲击韧性要求较高的钢结构，亦可用于船舶、压力容器、起重机构等重要结构
－
≤0.9
≤1.75
－
Al≤1.80
≥500
≥410
≥22
≥47
(-30℃)
13
YJ602
G-1
E601T-1
(E91T-1)
CO2
钛钙型渣系，用于重要的低合金高强钢焊接，如船舶、压力容器、起重机构等重要结构
≤0.12
≤0.60
1.25～1.75
－
≥590
≥470
≥22
≥47
(-40℃)
14
YJ607-1
E601T-5
(E91T-5)
CO2
碱性渣系，用于焊接相应强度等级的低合金高强钢，如15MnV、15MnVN等，也可焊接中碳钢结构
≤0.12
≤0.60
1.25～1.75
－
Mo=
0.25～0.45
≥590
≥450
≥15
≥47
(-30℃)
15
YJ707-1
E700T5-Ni1
(E80T5-Ni1)
CO2
碱性渣系，用于焊接15MnMoVN、14MnMoNb等低合金高强钢结构，如重型矿山运输车、大吨位汽车起重机、大型推土机等
≤0.15
0.30～0.60
1.20～1.70
1.0～1.20
Mo=
0.10～0.50
≥680
≥590
≥15
≥47
(-30℃)
16
YR307-1
E550T5-B2
(E80T5-B2)
CO2
碱性渣系，焊接工作温度在520以下的1%Cr-0.5%Mo低合金耐热钢，如锅炉管道、石油精炼设备等结构
≤0.12
≤0.60
≤0.90
－
Cr=1.0～1.5
0.40～0.65
≥540
≥440
≥17
－
　　38 什么是CO2电弧点焊？它有什么特点？
　　CO2电弧点焊是利用在CO2气体中燃烧的电弧来熔化上下金属构件，从而在厚度方向上形成连接。在焊接过程中，焊枪不能移动，由于焊丝的熔化，在上板的表面形成一个铆钉的形状，因此也称之为CO2电铆焊，如图50所示。
　　CO2电弧点焊主要用于连接薄板框架结构，其典型的接头形式如图51所示。与电阻点焊相比，CO2电弧点焊具有以下特点：
　　1）不需要特殊的加压装置，焊接设备简单，电源功率较小，又是一种单面点焊的焊接方法，因此不受焊接场地的限制，使用方便、灵活。
　　2）不受焊点距离和板厚的限制，适用性强。
　　3）抗锈能力强，对工件表面质量要求不高。
　　4）焊接质量好，焊点强度比电阻点焊高。
　　5）对上下板之间的装配精度要求不太严格。
　　39 点焊焊接工艺有何特点？
　　随着点焊焊缝空间位置的不同，焊接工艺有着不同的特点。进行水平位置点焊时，如果上下板厚度均在1mm以下，为提高抗剪强度和防止烧穿，点焊时应加垫板。若上板很厚（大于6mm），熔透上板所需的电流又不足时，可先将上板开一锥形孔，然后再在孔内施焊（即塞焊）。对于仰焊位置点焊，为防止熔池金属下落，在参数选择上应尽量采用大电流、低电压、短时间及大的气体流量。对于垂直位置点焊，其焊接时间要比仰焊时更短。
　　焊点的熔深与点核直径的控制，主要靠焊接电流和焊接时间来保证。表15是平焊位置CO2电弧点焊低碳钢的工艺参数参考值。
　　表15 低碳钢CO2电弧点焊参数
板厚/mm
焊丝直径
/mm
焊接电流
/A
电弧电压
/V
焊接时间
/S
焊丝伸出
长度/mm
保护气体流量/（L/mm）
上板
下板
0.5
≥3
φ1.0
280
27
0.5
9
10
1
≥3
φ1.8
300
31
0.7
9
10
1.5
4
φ1.2
325
34
1.5
10
12
2
3
φ1.2
300
33
1.5
10
12
2
5
φ1.2
365
35
1.5
10
12
2.5
4
φ1.2
350
35
1.5
10
12
2.5
5
φ1.2
375
36
1.5
10
12
3
3
φ1.2
385
35
1.5
10
12
3
5
φ1.2
380
37
1.5
10
12
　　40 CO2电弧点焊对焊接设备有什么特殊要求？
　　CO2电弧点焊的电弧燃烧过程与一般的CO2气体保护焊没有本质区别，因此，它对焊接电源与送丝机构没有特殊要求。CO2电弧点焊工艺的特殊性在于燃烧过程焊枪不行走。其时序为：
　　提前送气—送丝、通电—点焊计时—停止送丝—焊丝回烧，停电—滞后送气，停气
　　因此，要求点焊设备能准确控制电弧点焊时间及一定的焊丝回烧时间。焊丝回烧的作用是为了防止焊丝和焊点粘在一起。但是，如果回烧时间过长，焊丝末端的熔滴尺寸会迅速增大，这样相当于增大了焊丝直径，使下一次引弧变得困难，并产生大颗粒飞溅。回烧时间可根据具体焊接情况通过试验来确定。
　　点焊焊枪上需要安装一个支撑喷嘴，其端面形状和焊件表面的形状相符，以便焊接时能将焊枪垂直压紧在焊件表面上，保证焊点成形质量，同时在喷嘴周围开一些小口，以便排出烟雾，如图52所示。
　　另外，CO2电弧点焊的电源空载电压应选择得高一些，约70V，以保证频繁引弧能够稳定可靠。