CO_2气体保护焊接头产生未熔合的探讨

CO_2气体保护焊接头产生未熔合的探讨

柳燕 1 朱序 2 赵明波 3

北方华安工业集团有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161046

摘要：CO_2气体保护焊具有优异的特性及广阔的应用前景，在实际工作中，应明确影响未熔合的主要因素，采取合理的焊接工艺措施，改进企业管理方法，才能有效地控制未熔合缺陷，获得满意的焊缝质量。

关键词：CO_2气体保护焊；未熔合；原因；措施

由于CO_2气体保护焊具有许多优点，因此被广泛应用于工程机械制造及钢结构行业。但在CO_2气体保护焊作业过程中，由于焊接工艺措施不当、受管理人员专业水平和焊工操作水平的限制，焊缝出现未熔合缺陷的概率较大，严重影响焊缝质量，导致返厂率较高。本文重点分析了CO_2气体保护焊接头产生未熔合的原因及其措施。

一、CO_2气体保护焊的特点

CO_2气体保护电弧焊是利用CO_2作为保护气体的熔化极电弧焊方法，这种方法以CO_2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害物质，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的CO_2气体保护层，依靠焊丝与焊件间的电弧热，进行自动或半自动熔化极气体保护焊接，这种焊接法采用焊丝自动送丝，敷化金属量大、生产敖率高、质量稳定。

1、焊接生产率高。由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后无需清渣，因此提高了生产率。CO_2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2～4倍。

2、焊接成本低。CO_2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，因而使焊接成本降低。通常，CO_2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40％～50％。

3、焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO_2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。

4、焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。

5、适用范围广。可实现全位置焊接，并且对薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。

6、操作简便。焊后无需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。

二、CO_2气体保护焊的分类

CO_2气体保护焊按常规可划分为三种：①当CO_2气体保护焊按自身的机械化程度划分时，可分为自动化CO_2气体保护焊和半自动化CO_2气体保护焊；②当CO_2气体保护焊按其适用焊丝的直径划分，通常情况下，可划分为三个层次，即细丝、中丝、粗丝。细丝的直径大概在0.8mm左右，中丝直径大概在1.2mm左右，粗丝直径大概在1.6mm左右，其中细丝、中丝、粗丝各个直径长度左右的误差在1mm，切不可超出此范围；③CO_2气体保护焊按其焊丝种类的不同划分，在通常情况下可分为药芯焊丝CO_2气体保护焊及实心焊丝CO_2气体保护焊。

三、焊接接头概述

焊接接头是指两个或两个以上零件要用焊接组合的接点。或指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头，包括焊缝、熔合区和热影响区。熔焊的焊接接头由高温热源进行局部加热而形成。焊接接头由焊缝金属、熔合区、热影响区和母材金属所组成。

四、未熔合的特点及危害

1、特点。未熔合是一种面型缺陷，在X射线底片上常模糊不清，只有当射线透照方向垂直于未熔合面时，才能出现深黑化度和均匀的颜色，通常采用超声波检测。根据焊缝无损检测发现的缺陷中，未熔合缺陷所占比例最大。因此，防止焊缝中产生未熔合，保证焊缝焊接质量较为重要。

2、危害。按未熔合部位可分为坡口边缘未熔合(侧壁未熔合)、层间未熔合(焊道间未熔合)、焊缝根部未熔合三种类型。未熔合缺陷大多以面状形式存在于焊缝中，除裂纹外最严重的一种缺陷。未熔合降低了焊缝的有效截面积，降低了焊缝强度，以及塑性和韧性，产生应力集中，并沿边缘向外扩展形成裂纹，最终导致焊缝整体开裂。

五、未熔合产生的原因

通过对生产现场的调研，发现造成未熔合缺陷的原因较多，如焊工技能水平、焊接参数的选择不当、管理人员的不专业以及领导施压只追求产量等原因。

1、焊工技能操作水平差。在所有焊工中，经过培训并取得国家质量监督局颁发的特种设备操作证的焊工较少，焊工稳定性差，多数未经正规培训。

2、焊接参数选择不当。①焊接电流选择不当。若电流太小，焊接速度太快，焊接热输入太小，母材坡口或上层焊缝金属不能完全熔化；若电流过高，熔敷金属过多，铁液在达到熔化温度前就覆盖在母材边缘上，导致未熔合。②焊接速度太慢。特别是在横焊位，若焊接速度太慢，熔敷金属下坠，并在下坡口覆盖母材，导致未熔合。③坡口角度过小，焊枪角度不当。若坡口角度过小，焊枪的角度往往偏向一侧，另一侧在熔敷金属完全熔化前被熔敷金属覆盖，形成虚焊现象。④当焊接电流与电弧电压不匹配时，电弧不能正常燃烧，热量不足引起未熔合。⑤焊前清理不干净。母材坡口或层间焊缝上的铁锈、氧化膜、对口固定物、熔渣等污物未清理干净，熔敷金属在焊接过程中未熔化而被覆盖。⑥预热温度不够。焊件过大，散热速度过快，由于预热温度低或未预热，热量不足，起焊部位温度低，使坡口开始端未熔化，造成未熔合。⑦对多层多道焊的焊接过程认识不清。设计部门片面强调多层多道焊，认为所有焊缝应采用多层多道焊工艺，将平焊位焊缝改为横焊位(有行车配合)，增加了焊接操作难度，降低了效率。

3、只求量不注质量现场。调查发现，大多企业领导多注重产量，少注重质量，而且质检人员少，不专业，多为领导关系户。对焊工关心不够，不注重焊工培训，只要求加班，焊工精力达到极限，工资按计件计算，大多数焊工必须每天加班，否则挣不到平均工资。焊工一天需用两盘以上的焊丝以完成任务，有些甚至达到两盘半或三盘焊丝，有些焊工为了完成任务，焊接电流达到最大施焊，难以保证质量。不关心员工身心健康，一味追求产出，最终只能以产品质量低下的形式体现出来。

六、防止产生未熔合的措施

1、加强焊工培训，制定培训计划，分阶段、分批对所有焊工进行轮训，使其熟练掌握CO_2气体保护焊的操作技能，同时提高质检部门人员业务水平，这是防止未熔合的根本途径。

2、合理选择焊接参数焊接。电流是一个重要的参数，电流的选择应根据焊丝直径、母材厚度、焊接位置、焊道层次等，焊接电流应与电弧电压相匹配。

焊接速度应主要根据母材厚度、焊接位置和焊道层次等来选择。若速度太慢，焊道会变宽，焊缝厚度增加，焊脚处会满溢，导致未熔合。通常CO_2气体保护焊平焊位时，熟练焊工的焊接速度为30～60cm/min。

焊丝干伸长为15～20mm。当送丝速度一定时，干伸长越大，电流越小，熔滴和熔池温度越低，热量不足易引起未熔合。若干伸长太小，飞溅物会附着在喷嘴内壁上，妨碍视线，同时，导电嘴过热会夹住焊丝，使焊接无法正常进行。

坡口按规范要求加工，焊接前，应仔细清理坡口及层间，使其在焊接前露出金属光泽。

对于散热快的焊件，可采用焊前预热，保持层间温度均匀。能平焊位的焊缝不要采用横焊位，横焊位比平焊位更易出现未熔合。碳钢及强度等级低的材料，坡口宽度小于25mm的焊缝，可采用平焊位多层焊接，但必须严格控制焊层厚度，这不仅提高了生产效率，保证了焊缝质量，而且降低了焊工的劳动强度。

3/管理因素。企业领导及员工要以心相交，关心员工健康，以心相交者，成其久远。企业领导关心职工的身心健康，改善车间环境，给职工一些休息时间，这是一种爱的交流。以心换心，以爱换爱，这样的关心员工能感受到，工作能心情舒畅，自然会增强责任感，不仅仅以物质上的得失为条件，而且会尽最大努力共同提高企业利润。

总之，CO_2气体保护焊具有焊接效率高、成本低、焊接烟尘排放少、操作灵活简单等优点，广泛应用于各种钢结构的焊接。但由于CO_2气体保护焊本身的一些特点，若操作不当，易产生未熔合等缺陷，因此，研究CO_2气体保护焊接头产生未熔合的原因及措施具有重要意义。

参考文献：

[1]崔玉强.CO_2气体保护焊中的未熔合缺陷分析[J].山东冶金，2015(04).

[2]武旭平.CO_2气体保护焊接头产生未熔合的探讨[J].金属加工(热加工),2017(10).