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摘 要：近几年二氧化碳气体保护焊由单一的CO2气体实芯焊丝，发展到混合气体药芯焊丝。被广泛应用于航天、航空、造船、机械制造等行业。板状试件仰位手工电弧单面焊接与CO2气体保护焊接，操作难度较大，焊接时由于液态金属和溶渣受重力的作用，容易下坠，从而使正面焊缝形成焊瘤、夹渣，背面焊缝形成凹陷、未焊透等缺陷。本文阐述了其打底、填充以及盖面的焊接方法，焊接工艺参数、操作要领和注意事项。
关键词：单面焊双面成形、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、焊接
CO2气体保护焊俗称：二保焊、气保焊，是利用CO2气体作为电弧介质并保护焊接区电弧焊，属于熔化极气体保护焊，英文缩写（MAG或GMAW）1953年前苏联研发。因工作效率高，生产成本低本，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造.在这里，把对板件对接仰位固定单面焊双面成形技术的肤浅认识整理出来，供大家参考、探讨。
一、操作方法概述
板状试件水平固定仰位手工电弧单面焊接，操作难度较大，焊接时由于液态金属和溶渣受重力的作用，容易下坠，从而使正面焊缝形成焊瘤、夹渣，背面焊缝形成凹陷。其打底层的焊接可分为连弧焊和灭弧焊两种操作方法。灭弧焊方法较为容易掌握，包括一点击穿法和两点击穿法，一般可采用一点击穿为主、两点击穿为辅的操作方法。优点是操作较灵活，容易控制熔池温度，便于获得良好的焊缝成形，有利于保证焊接质量，适合初学者采用，缺点是组对间隙大，填充金属需求大，造成焊条用量加大，效率降低，焊接时飞溅较大，焊工容易被烫伤，需加强防护；连弧焊法由于组对间隙相对较小，焊条用量小，焊接速度相对较高，但对于试件的加工、组对要求更高，焊接时对电流、焊条角度、焊条摆动速度要求更为严格，对焊工的技能要求更高，适于有一定实际经验、技能水平较高的焊工采用。
CO2气体保护焊在仰焊打底焊时：调试好打底焊焊接参数后，在试板左端定位焊缝上引弧，焊枪开始作小幅度的锯齿形摆动或是不摆动，当产生熔孔后转入正常焊接。焊接过程中不能让电弧脱离熔池，利用电弧的吹力防止熔池金属下淌。打底焊时，必须注意控制熔池的大小，即保证焊透又防止焊道背面下凹，正面下坠。CO2气体保护焊的焊丝来源广，价格低成本只有手工电弧焊的一半左右通常，热量较集中，热影响区小、耗电量小，仅为手工电弧焊的60%左右，生产率高熔深大焊丝熔化速度快，焊后不用处理节省了工作时间效率比手工电弧焊高，无论各种位置和厚度都可以进行焊接，而且焊薄板时比电弧焊快变形量小，抗锈能力强，抗裂性好表面成型美观，是一种明弧焊接方法，便于监视和控制铁水和熔合区。在技能比赛或各类考试中对焊条规格均作具体要求，使用哪种操作方法，就只能去适应所规定使用的焊条规格了。
二、焊接工艺参数
所用焊接工艺参数应在推荐标准范围内根据个人习惯自定，如试件装配间隙、钝边焊接电流等，尤其是焊接电流，不能过大或过小，过大时；易产生焊瘤、气孔和咬边等缺陷，过小时，容易产生夹渣、未焊透及未熔合等缺陷。关于电源极性的选择，按常规标准应一律采用直流反接法，但在近年对于灭弧打底焊的操作出现了相反的接法，即打底焊操作采用正接法，其特点是起弧容易，焊条端部无粘渣，不易粘焊条，便于控制熔池温度，有利于焊缝背面成型，特别是仰焊位的打底焊操作，有效克服了背面焊缝凹陷的问题。缺点是操作不当时飞溅较大。
三、焊接操作
3.1 打底层的焊接
（1）灭弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到10-12之间，电流90-100之间，在试件始焊端定位焊缝处引燃电弧，保持焊条角度沿焊接方向90°-100°。稍作停顿待形成熔池后迅速压低电弧做小锯齿摆动向前运条，摆动到坡口根部时焊条向上顶一下，至少使电弧的3/4在坡口背面燃烧，当听到“噗”的声音说明电弧已击穿试件背面，观察已形成熔孔，熔孔大小约为焊条直径的1.5倍，由于此时试件温度较低，容易产生偏吹，造成一侧熔孔打开，而另一侧出现未熔，应迅速将焊条拉向未熔的一侧或改变焊条的角度继续熔化。待熔孔正常后，迅速将焊条向前方斜下快速运动，达到灭弧的目的。熔池温度逐渐降低，当熔池颜色稍微变为暗红色时，再将焊条打在原熔池的1/2部位上，上頂电弧，打开熔孔，重复以上动作，有节奏的向前进行灭弧焊接。此焊接方法关键在于注意控制熔池温度和溶孔大小，起弧打点位置要准确，密切注意接头部位的电弧上顶操作，起弧灭弧动作要利索，做到判断准确、操作稳定；
（2）连弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到10-12之间，电流85A-95A之间，电流在试件的定位焊缝前端引弧，焊条沿焊接方向夹角成90-100°，电弧稍作停顿，预热约1-2s，待定位焊缝形成熔池，迅速压低电弧做小锯齿摆动，此时注意运条速度和两边的停留时间，焊层要薄，焊到接头处，焊接速度稍微放缓，焊条上顶，同时稍作摆动，此时焊条端部到达坡口底边，几乎整个电弧在板内燃烧，当电弧穿过试件背面，形成熔孔后作横向锯齿形连弧运条，前进步伐要合适，步伐太大会造成未熔，步伐太小则会造成焊肉堆积直至出现焊瘤。此时使近3/4电弧在焊缝背面燃烧，运条幅度要小，速度要快，电弧要短，两边要有足够的停留时间，以保证熔合良好并承托焊道中心高温的熔池金属。同时要注意焊条送进深度，控制住熔孔的大小、熔池的体积和温度，焊层要薄，并借助电弧吹力作用尽量向坡口根部、背面输送熔滴。一根焊条结束后，在坡口一侧向后带弧10mm后停弧，用角向磨光机或用弧形錾子打磨接头成缓坡状，以便于接头。接头与起焊的操作要领基本相同，为了保证充分的预热和防止粘条，可在离接头20mm处引弧沿焊道中心直线运条10mm左右，使之形成一条与母材两边均不相熔的独立小焊道，焊到接头弧坑处再作横向摆动，但在整条打底焊道完成后，必须清根，为填充层的焊接做好准备。
（3）CO2气体保护焊打底焊：打底层与立焊的握焊枪方法相同并垂直或稍前倾。电流是80A-95A之间，电压为21V-23V之间。要严格控制喷嘴的高度，电弧必须在离坡口底部2～3㎜处燃烧，保证打底层厚度不超过3㎜。先在施焊端的坡口内引弧，开始作小幅度的锯齿形摆动，当产生熔孔后转入正常焊接。焊接过程中不能让电弧脱离熔池，利用电弧的吹力防止熔池金属下淌。当钝边熔化的铁水与熔滴熔合在一起，并听到击穿的“噗噗”声，使熔池前月牙形成。打底焊道结束后，清根，为填充层的焊接做好准备。 3.2填充层的焊接
填充前应仔细清渣，熔渣、飞溅处理要彻底、干净。如接头处过高，必须用角向磨光机或扁铲清除。
焊条角度参照打底焊接时的焊条角度（盖面层的焊接亦采用相同的角度）。第一层填充电流可以适当增大，有利于消除焊趾处难以清除的熔渣。运条采用矩齿形或反月牙形运条方式，控制好焊条角度，有的焊工改用双手握焊钳施焊，效果不错。短弧焊接，在焊缝两边要有足够的停留时间，以保证两侧融合良好，焊道平整。第二层填充为宜较薄的焊层焊缝更要控制好熔池形状，保证焊缝平整，使其高度距试件母材表面1mm左右 ，尽量延长电弧在两边的停留时间使填充焊道中心稍凹，对于盖面层的焊接起着至关重要的作用。填充过程中应注意避免熔化坡口边缘，以保证盖面焊缝宽度一致，平直美观。接头时，在弧坑前方10-15mm处引弧，短弧拖向弧坑，沿弧坑的弧度运条，待形成熔池，两边充分熔合后，正常焊接。效地保证焊缝的内在质量，而且可为盖面层的焊接打好基础。
CO2填充层：焊丝与焊接方向夹角80-90°左右，采用月牙形或锯齿形运条，当摆动道两侧时稍作停顿，以保证焊缝平整，有利于盖面。
3.3盖面层的焊接
盖面层的焊接关系到试板焊缝的正面成形。焊接前应彻底将填充层的熔渣、飞溅清除干净。焊接时要压低电弧，控制好焊条角度，手把要稳。并注意熔池形状和温度，控制好电弧在坡口两边的停留时间，防止产生焊偏、咬边、未熔合等缺陷，接头时，更换焊条速度要快，保证接头到位，避免产生超高和脱节。焊缝余高、余高差、宽度、宽度差等项目都有具体要求，焊工一定要保持冷静的心态，充分发挥技术水平，使正面焊缝高低平整，宽窄一致。盖面层焊接时难度最大的是控制咬边量，
CO2盖面层：焊丝与前方夹角以90°左右为宜，操作时要注意观察熔池始终保持成椭圆形、清晰明亮，大小和形状始终保持一致。
四、易產生的缺陷及克服方法
4.1 气孔
气孔产生的原因是焊接过程中产生的气体及熔池周围的气体被液态金属吸收后。在凝固过程中溶解度急剧下降.气体将会析出形成气泡，上浮过程中如来不及逸出而残留在焊缝金属中就形成了气孔。防止产生气孔的途径：一是采用短弧施焊，防止有害气体侵入熔池。以有效地保护熔池，另外可以缩短熔滴过渡的路程。减小其吸收气体的可能性：二是选择合理的工艺参数，在填充层和盖面层焊接时焊接电流不可过大，因为焊接电流增大时，会促进熔滴细化，吸收气体量也会增加，产生气孔的可能性会随之增大；三是试板坡口两侧及层间的铁锈及污物应尽量清除彻底，以减少产生气孔的根源。
4.2 夹渣
在施焊过程中，因为焊层间熔渣清理不彻底，又由于焊速快，熔池凝固较快，熔渣来不及浮出熔池而形成夹渣。解决夹渣时应注意两点：一是彻底清除层间熔渣，特别是封底层与坡口两侧的夹渣较难清除，要用尖头小锤及钢锯条认真清理；二是填充层施焊运条时应在坡口两侧停留的时间稍长些，不仅能使熔渣有充足的时间浮出，还可使焊缝焊得平整，为盖面层的焊接打好基础。
4.3咬边
咬边是盖面层焊接时最难克服的缺陷，产生的原因是咬边处液态金属重力较大，造成下垂所致。为了防止产生咬边，要做到以下三点：一是盖面层要薄，不宜超过2～3 mm；二是运条时摆动要均匀，在坡口的两侧一定要压低电弧，使边缘部位熔化控制在1mm左右；三是选用合适的焊接电流， 当选用3.2mm焊条时。焊接电流为110A。以避免因热输入偏大而造成的咬边缺陷。
结论：
采用碱性焊条手弧焊进行仰位板件的单面焊双面成形时，为了得到优良的焊接接头，应做到：
（1）、正确选择焊接工艺参数；
（2）、注意观察、控制好熔孔大小、熔池温度和熔池形状；
（3）、适时调整焊条角度、电弧长度；
（4）、掌握好运条步伐、摆动幅度和在坡口两边的停留时间；
（5）、眼到手到、不慌不乱。
CO2焊的成形质量可靠，它与手工电弧焊相比操作方便又简单，熔池容易控制、背面成形良好、生产效率比焊条电弧焊的效率要高多，生产成本低，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造在这里，有了一定的理论基础，再加上我们勤于思考，最重要的是通过不断的练习，相信我们每一名焊接操作者都能得到从外观尺寸到内部质量的优良焊缝，为提高操作技能、保证各项工程的焊接质量打下了良好的基础。
参考文献
[1] 张士相、王承福、闫玉芹，本文《焊工》中国劳动社会保障出版社出版时间2002年9月
[2] 焊接手册二材料的焊接[M ]. 北京：机械工业出版社， 2003.
[3] 陈祝年. 焊接工程师手册[M ]. 北京：中国机械工业出版社， 2002.
关键词：单面焊双面成形、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、焊接
CO2气体保护焊俗称：二保焊、气保焊，是利用CO2气体作为电弧介质并保护焊接区电弧焊，属于熔化极气体保护焊，英文缩写（MAG或GMAW）1953年前苏联研发。因工作效率高，生产成本低本，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造.在这里，把对板件对接仰位固定单面焊双面成形技术的肤浅认识整理出来，供大家参考、探讨。
一、操作方法概述
板状试件水平固定仰位手工电弧单面焊接，操作难度较大，焊接时由于液态金属和溶渣受重力的作用，容易下坠，从而使正面焊缝形成焊瘤、夹渣，背面焊缝形成凹陷。其打底层的焊接可分为连弧焊和灭弧焊两种操作方法。灭弧焊方法较为容易掌握，包括一点击穿法和两点击穿法，一般可采用一点击穿为主、两点击穿为辅的操作方法。优点是操作较灵活，容易控制熔池温度，便于获得良好的焊缝成形，有利于保证焊接质量，适合初学者采用，缺点是组对间隙大，填充金属需求大，造成焊条用量加大，效率降低，焊接时飞溅较大，焊工容易被烫伤，需加强防护；连弧焊法由于组对间隙相对较小，焊条用量小，焊接速度相对较高，但对于试件的加工、组对要求更高，焊接时对电流、焊条角度、焊条摆动速度要求更为严格，对焊工的技能要求更高，适于有一定实际经验、技能水平较高的焊工采用。
CO2气体保护焊在仰焊打底焊时：调试好打底焊焊接参数后，在试板左端定位焊缝上引弧，焊枪开始作小幅度的锯齿形摆动或是不摆动，当产生熔孔后转入正常焊接。焊接过程中不能让电弧脱离熔池，利用电弧的吹力防止熔池金属下淌。打底焊时，必须注意控制熔池的大小，即保证焊透又防止焊道背面下凹，正面下坠。CO2气体保护焊的焊丝来源广，价格低成本只有手工电弧焊的一半左右通常，热量较集中，热影响区小、耗电量小，仅为手工电弧焊的60%左右，生产率高熔深大焊丝熔化速度快，焊后不用处理节省了工作时间效率比手工电弧焊高，无论各种位置和厚度都可以进行焊接，而且焊薄板时比电弧焊快变形量小，抗锈能力强，抗裂性好表面成型美观，是一种明弧焊接方法，便于监视和控制铁水和熔合区。在技能比赛或各类考试中对焊条规格均作具体要求，使用哪种操作方法，就只能去适应所规定使用的焊条规格了。
二、焊接工艺参数
所用焊接工艺参数应在推荐标准范围内根据个人习惯自定，如试件装配间隙、钝边焊接电流等，尤其是焊接电流，不能过大或过小，过大时；易产生焊瘤、气孔和咬边等缺陷，过小时，容易产生夹渣、未焊透及未熔合等缺陷。关于电源极性的选择，按常规标准应一律采用直流反接法，但在近年对于灭弧打底焊的操作出现了相反的接法，即打底焊操作采用正接法，其特点是起弧容易，焊条端部无粘渣，不易粘焊条，便于控制熔池温度，有利于焊缝背面成型，特别是仰焊位的打底焊操作，有效克服了背面焊缝凹陷的问题。缺点是操作不当时飞溅较大。
三、焊接操作
3.1 打底层的焊接
（1）灭弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到10-12之间，电流90-100之间，在试件始焊端定位焊缝处引燃电弧，保持焊条角度沿焊接方向90°-100°。稍作停顿待形成熔池后迅速压低电弧做小锯齿摆动向前运条，摆动到坡口根部时焊条向上顶一下，至少使电弧的3/4在坡口背面燃烧，当听到“噗”的声音说明电弧已击穿试件背面，观察已形成熔孔，熔孔大小约为焊条直径的1.5倍，由于此时试件温度较低，容易产生偏吹，造成一侧熔孔打开，而另一侧出现未熔，应迅速将焊条拉向未熔的一侧或改变焊条的角度继续熔化。待熔孔正常后，迅速将焊条向前方斜下快速运动，达到灭弧的目的。熔池温度逐渐降低，当熔池颜色稍微变为暗红色时，再将焊条打在原熔池的1/2部位上，上頂电弧，打开熔孔，重复以上动作，有节奏的向前进行灭弧焊接。此焊接方法关键在于注意控制熔池温度和溶孔大小，起弧打点位置要准确，密切注意接头部位的电弧上顶操作，起弧灭弧动作要利索，做到判断准确、操作稳定；
（2）连弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到10-12之间，电流85A-95A之间，电流在试件的定位焊缝前端引弧，焊条沿焊接方向夹角成90-100°，电弧稍作停顿，预热约1-2s，待定位焊缝形成熔池，迅速压低电弧做小锯齿摆动，此时注意运条速度和两边的停留时间，焊层要薄，焊到接头处，焊接速度稍微放缓，焊条上顶，同时稍作摆动，此时焊条端部到达坡口底边，几乎整个电弧在板内燃烧，当电弧穿过试件背面，形成熔孔后作横向锯齿形连弧运条，前进步伐要合适，步伐太大会造成未熔，步伐太小则会造成焊肉堆积直至出现焊瘤。此时使近3/4电弧在焊缝背面燃烧，运条幅度要小，速度要快，电弧要短，两边要有足够的停留时间，以保证熔合良好并承托焊道中心高温的熔池金属。同时要注意焊条送进深度，控制住熔孔的大小、熔池的体积和温度，焊层要薄，并借助电弧吹力作用尽量向坡口根部、背面输送熔滴。一根焊条结束后，在坡口一侧向后带弧10mm后停弧，用角向磨光机或用弧形錾子打磨接头成缓坡状，以便于接头。接头与起焊的操作要领基本相同，为了保证充分的预热和防止粘条，可在离接头20mm处引弧沿焊道中心直线运条10mm左右，使之形成一条与母材两边均不相熔的独立小焊道，焊到接头弧坑处再作横向摆动，但在整条打底焊道完成后，必须清根，为填充层的焊接做好准备。
（3）CO2气体保护焊打底焊：打底层与立焊的握焊枪方法相同并垂直或稍前倾。电流是80A-95A之间，电压为21V-23V之间。要严格控制喷嘴的高度，电弧必须在离坡口底部2～3㎜处燃烧，保证打底层厚度不超过3㎜。先在施焊端的坡口内引弧，开始作小幅度的锯齿形摆动，当产生熔孔后转入正常焊接。焊接过程中不能让电弧脱离熔池，利用电弧的吹力防止熔池金属下淌。当钝边熔化的铁水与熔滴熔合在一起，并听到击穿的“噗噗”声，使熔池前月牙形成。打底焊道结束后，清根，为填充层的焊接做好准备。 3.2填充层的焊接
填充前应仔细清渣，熔渣、飞溅处理要彻底、干净。如接头处过高，必须用角向磨光机或扁铲清除。
焊条角度参照打底焊接时的焊条角度（盖面层的焊接亦采用相同的角度）。第一层填充电流可以适当增大，有利于消除焊趾处难以清除的熔渣。运条采用矩齿形或反月牙形运条方式，控制好焊条角度，有的焊工改用双手握焊钳施焊，效果不错。短弧焊接，在焊缝两边要有足够的停留时间，以保证两侧融合良好，焊道平整。第二层填充为宜较薄的焊层焊缝更要控制好熔池形状，保证焊缝平整，使其高度距试件母材表面1mm左右 ，尽量延长电弧在两边的停留时间使填充焊道中心稍凹，对于盖面层的焊接起着至关重要的作用。填充过程中应注意避免熔化坡口边缘，以保证盖面焊缝宽度一致，平直美观。接头时，在弧坑前方10-15mm处引弧，短弧拖向弧坑，沿弧坑的弧度运条，待形成熔池，两边充分熔合后，正常焊接。效地保证焊缝的内在质量，而且可为盖面层的焊接打好基础。
CO2填充层：焊丝与焊接方向夹角80-90°左右，采用月牙形或锯齿形运条，当摆动道两侧时稍作停顿，以保证焊缝平整，有利于盖面。
3.3盖面层的焊接
盖面层的焊接关系到试板焊缝的正面成形。焊接前应彻底将填充层的熔渣、飞溅清除干净。焊接时要压低电弧，控制好焊条角度，手把要稳。并注意熔池形状和温度，控制好电弧在坡口两边的停留时间，防止产生焊偏、咬边、未熔合等缺陷，接头时，更换焊条速度要快，保证接头到位，避免产生超高和脱节。焊缝余高、余高差、宽度、宽度差等项目都有具体要求，焊工一定要保持冷静的心态，充分发挥技术水平，使正面焊缝高低平整，宽窄一致。盖面层焊接时难度最大的是控制咬边量，
CO2盖面层：焊丝与前方夹角以90°左右为宜，操作时要注意观察熔池始终保持成椭圆形、清晰明亮，大小和形状始终保持一致。
四、易產生的缺陷及克服方法
4.1 气孔
气孔产生的原因是焊接过程中产生的气体及熔池周围的气体被液态金属吸收后。在凝固过程中溶解度急剧下降.气体将会析出形成气泡，上浮过程中如来不及逸出而残留在焊缝金属中就形成了气孔。防止产生气孔的途径：一是采用短弧施焊，防止有害气体侵入熔池。以有效地保护熔池，另外可以缩短熔滴过渡的路程。减小其吸收气体的可能性：二是选择合理的工艺参数，在填充层和盖面层焊接时焊接电流不可过大，因为焊接电流增大时，会促进熔滴细化，吸收气体量也会增加，产生气孔的可能性会随之增大；三是试板坡口两侧及层间的铁锈及污物应尽量清除彻底，以减少产生气孔的根源。
4.2 夹渣
在施焊过程中，因为焊层间熔渣清理不彻底，又由于焊速快，熔池凝固较快，熔渣来不及浮出熔池而形成夹渣。解决夹渣时应注意两点：一是彻底清除层间熔渣，特别是封底层与坡口两侧的夹渣较难清除，要用尖头小锤及钢锯条认真清理；二是填充层施焊运条时应在坡口两侧停留的时间稍长些，不仅能使熔渣有充足的时间浮出，还可使焊缝焊得平整，为盖面层的焊接打好基础。
4.3咬边
咬边是盖面层焊接时最难克服的缺陷，产生的原因是咬边处液态金属重力较大，造成下垂所致。为了防止产生咬边，要做到以下三点：一是盖面层要薄，不宜超过2～3 mm；二是运条时摆动要均匀，在坡口的两侧一定要压低电弧，使边缘部位熔化控制在1mm左右；三是选用合适的焊接电流， 当选用3.2mm焊条时。焊接电流为110A。以避免因热输入偏大而造成的咬边缺陷。
结论：
采用碱性焊条手弧焊进行仰位板件的单面焊双面成形时，为了得到优良的焊接接头，应做到：
（1）、正确选择焊接工艺参数；
（2）、注意观察、控制好熔孔大小、熔池温度和熔池形状；
（3）、适时调整焊条角度、电弧长度；
（4）、掌握好运条步伐、摆动幅度和在坡口两边的停留时间；
（5）、眼到手到、不慌不乱。
CO2焊的成形质量可靠，它与手工电弧焊相比操作方便又简单，熔池容易控制、背面成形良好、生产效率比焊条电弧焊的效率要高多，生产成本低，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造在这里，有了一定的理论基础，再加上我们勤于思考，最重要的是通过不断的练习，相信我们每一名焊接操作者都能得到从外观尺寸到内部质量的优良焊缝，为提高操作技能、保证各项工程的焊接质量打下了良好的基础。
参考文献
[1] 张士相、王承福、闫玉芹，本文《焊工》中国劳动社会保障出版社出版时间2002年9月
[2] 焊接手册二材料的焊接[M ]. 北京：机械工业出版社， 2003.
[3] 陈祝年. 焊接工程师手册[M ]. 北京：中国机械工业出版社， 2002.