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1、第五章 熔化極惰性氣體焊 一、基本要求一、基本要求1、了解熔化極氬弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用2、掌握熔化極氬弧焊的熔滴過(guò)渡特點(diǎn)3掌握熔化極氬弧焊主要工藝的特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇原則4、掌握脈沖熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)5、掌握氣體選用原則6、了解熔化極氬弧焊設(shè)備特點(diǎn)二、重點(diǎn)二、重點(diǎn)1、熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇原則3、脈沖熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)4、混合氣體的選擇原則利用氣體進(jìn)行保護(hù)，利用焊絲作為電極，根據(jù)保護(hù)氣體的種類(lèi)可分為：MIGAr作保護(hù)氣體Ar+He作保護(hù)氣體MAGAr+O2作保護(hù)氣體Ar+CO2作保護(hù)氣體Ar+ O2 CO2作保護(hù)氣體5-1MIG/MAG焊的特點(diǎn)焊的特點(diǎn)一）、熔化極氬弧焊的

2、工藝特點(diǎn)一）、熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)1) 適用范圍廣MIG焊可焊接鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金以及不銹鋼的焊接， MAG焊可焊接低碳鋼，焊接薄板又可焊接中等厚度和大厚度的板材。 2) 生產(chǎn)率較高、焊接變形小使用焊絲作電極，允許使用的電流密度較高，因此熔深大，熔敷速度快；生產(chǎn)率比TIG焊高，厚大焊件變形比TIG焊小。 3) 焊接過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化熔化極氬弧焊的電弧是明弧，焊接過(guò)程參數(shù)穩(wěn)定，易于檢測(cè)及控制，因此容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 4）對(duì)氧化膜不敏感 熔化極氬弧焊一般采用直流反接，焊接鋁及鋁合金時(shí)具有很強(qiáng)的陰極霧化作用，因此焊前幾乎無(wú)需去除氧化膜。 二）、熔化極惰性氣體保護(hù)焊的應(yīng)用二）、

3、熔化極惰性氣體保護(hù)焊的應(yīng)用可用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等。可用于平焊、橫焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄為1mm，最大厚度不受限制。5-2MIG焊的熔滴過(guò)渡焊的熔滴過(guò)渡根據(jù)所用焊絲及焊接規(guī)范的不同，熔化極氬弧焊有五種熔滴過(guò)渡方式：短路過(guò)渡、大滴過(guò)渡、射流過(guò)渡、亞射流過(guò)渡及脈沖射流過(guò)渡。射流大滴短路大滴短路亞射流射滴ABC鋼鋼鋁鋁一）短路過(guò)渡一）短路過(guò)渡1、條件：采用細(xì)絲，并配以小電流及小電壓進(jìn)行焊接時(shí)。這種過(guò)渡工藝通常產(chǎn)生一體積小、凝固速度快的熔池，因此適合于薄板、全位置焊接。IUtt12341234二）大滴過(guò)渡二）大滴過(guò)渡1）條

4、件：（1）電弧電壓較高；且2）焊接電流較小的情況下。2）特點(diǎn)（1） 熔滴尺寸較大（直徑大于焊絲直徑）；（2） 以重力加速度過(guò)渡；（3） 電弧不穩(wěn)定，易出現(xiàn)熔合不良、未焊透、余高過(guò)大三）噴射過(guò)渡三）噴射過(guò)渡1條件1）電弧電壓較高2）焊接電流較大2、特點(diǎn)1）熔滴尺寸細(xì)?。ㄖ睆叫∮诤附z直徑）2）過(guò)渡加速度遠(yuǎn)大于重力加速度的加速度3）沿焊絲軸線向熔池過(guò)渡4）焊接不同的材料時(shí)，噴射過(guò)渡的形態(tài)是不同的低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼焊接時(shí)的噴射過(guò)渡呈束流狀，這種噴射過(guò)渡又稱(chēng)為射流過(guò)渡；鋁及鋁合金焊接時(shí)的噴射過(guò)渡呈滴狀過(guò)渡，這種過(guò)渡稱(chēng)為射滴過(guò)渡。3、臨界電流由大滴過(guò)渡向噴射過(guò)渡轉(zhuǎn)變的最小電流稱(chēng)為噴射過(guò)渡臨界電流。

5、臨界電流的影響因素：電弧氣氛：焊絲種類(lèi): Al、鋼焊絲直徑：越細(xì)，臨界電流越小。但這種過(guò)渡易于導(dǎo)致指狀熔深。為了避免指狀熔深，焊接生產(chǎn)中通常通過(guò)采用混合氣體進(jìn)行焊接。FFPFPFF斑Fmg大滴射滴射流四）亞射流過(guò)渡四）亞射流過(guò)渡亞射流過(guò)渡是介于短路過(guò)渡與射流過(guò)渡之間的一種過(guò)渡形式，是鋁及鋁合金焊接中特有的一種熔滴過(guò)渡方式。1、產(chǎn)生條件：弧長(zhǎng)較短，電弧電壓較?。˙C段）。 由于弧長(zhǎng)較短，尺寸細(xì)小的熔滴在即將以射滴形式過(guò)渡到熔池中時(shí)，發(fā)生短路，然后在電磁收縮力的作用下完成過(guò)渡。2、特點(diǎn)1） 電弧具有很強(qiáng)的固有自調(diào)節(jié)作用，采用等速送絲機(jī)配恒流特性的電源即可保持弧長(zhǎng)穩(wěn)定，焊縫外形及熔深非常均勻。2）熔

6、深呈碗形，可避免指狀熔深。3）電弧呈蝴蝶形狀，陰極霧化作用強(qiáng)。一）、熔化極氬弧焊設(shè)備的分類(lèi)一）、熔化極氬弧焊設(shè)備的分類(lèi)（一）按操作方式分類(lèi)1、半自動(dòng)熔化極氬弧焊設(shè)備是指焊絲自動(dòng)送進(jìn)、焊炬由人工操縱的熔化極氬弧焊設(shè)備。2、自動(dòng)熔化極氬弧焊設(shè)備是指焊絲送進(jìn)、焊炬行走均能夠自動(dòng)進(jìn)行的熔化極氬弧焊設(shè)備。（二）按所用的電源分類(lèi)直流脈沖（三）按送絲方式分類(lèi)熔化極氬弧焊可分為等速送絲式均勻送絲式（少見(jiàn)）5-3熔化極氬弧焊設(shè)備熔化極氬弧焊設(shè)備二）、熔化極氬弧焊設(shè)備的組成二）、熔化極氬弧焊設(shè)備的組成通常由弧焊電源、控制箱、送絲機(jī)構(gòu)、焊炬、水冷系統(tǒng)及供氣系統(tǒng)組成。自動(dòng)熔化極氬弧焊設(shè)備還配有行走小車(chē)或懸臂梁等，而送

7、絲機(jī)構(gòu)及焊炬均安裝在小車(chē)上或懸臂梁的機(jī)頭上。（一）熔化極氬弧焊電源（一）熔化極氬弧焊電源 1、利用細(xì)焊絲（直徑小于1.6mm）焊接時(shí)，采用平特性或緩降特性的電源，配以等速送絲式送絲機(jī)。 2、利用亞射流過(guò)渡工藝焊接鋁及鋁合金時(shí)，一般采用恒流特性的電源，配以等速送絲的送絲機(jī)構(gòu)，依靠電弧的固有自調(diào)節(jié)作用來(lái)保證弧長(zhǎng)的穩(wěn)定。 3、采用粗焊絲（直徑大于2.0 mm）進(jìn)行熔化極氬弧焊焊接時(shí)，電弧的自調(diào)節(jié)作用很弱。為了保證弧長(zhǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)采用弧壓反饋送絲機(jī)配陡降特性電源。（二）控制箱（二）控制箱控制焊絲的自動(dòng)送進(jìn)、提前送氣、滯后停氣、引弧、電流通斷、電流衰減、冷卻水流的通斷及焊絲的送進(jìn)等。對(duì)于自動(dòng)焊機(jī)，還要控制小

8、車(chē)行走機(jī)構(gòu)。（三）氣路和水路（三）氣路和水路 氣路系統(tǒng)由氣瓶、減壓閥、流量計(jì)、軟管及氣閥組成。利用混合氣體進(jìn)行焊接時(shí)，要求利用一配比器，利用配比器可方便地調(diào)整混合氣體的配比。水路系統(tǒng)用于冷卻焊炬及電纜，通常水路中設(shè)有水壓開(kāi)關(guān)，當(dāng)水壓太低或斷水時(shí)，水壓開(kāi)關(guān)將使焊機(jī)停止工作。（四）焊炬（四）焊炬1、組成：主要由導(dǎo)電嘴、噴嘴、焊槍體、帽罩及冷卻水套等組成。2、作用：送絲、導(dǎo)通電流、向焊接區(qū)輸送保護(hù)氣體等。（五）送絲機(jī)（五）送絲機(jī)1、送絲機(jī)的分類(lèi)根據(jù)速度調(diào)節(jié)方式，送絲機(jī)構(gòu)分為等速送絲和均勻（弧壓反饋）送絲兩種。根據(jù)送絲滾輪與送絲軟管的相對(duì)位置，送絲機(jī)構(gòu)可分為：1）推絲式送絲滾輪位于送絲軟管之后，為一種

9、應(yīng)用最廣泛的送絲機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、焊槍輕便。但焊絲阻力較大，因此主要使用于送絲距離小于3m的場(chǎng)合下。2）拉絲式拉絲式送絲機(jī)構(gòu)的送絲滾輪和送絲電動(dòng)機(jī)均安裝在焊槍上，其特點(diǎn)是送絲穩(wěn)定、可靠，但焊槍的重量增加，加重了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度。3）推拉絲式 推拉絲式送絲機(jī)構(gòu)同時(shí)采用推絲電機(jī)及拉絲電機(jī)，推絲電機(jī)提供主要?jiǎng)恿Γz電機(jī)的作用是將送絲軟管內(nèi)的焊絲拉直，送絲距離可達(dá)15m左右，但機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，目前應(yīng)用較少。送絲軟管：彈簧鋼絲繞制，適用各種鋼等的焊接四氟乙烯或尼龍，適用于鋁及鋁合金等的焊接。5-4熔化極氬弧焊工藝熔化極氬弧焊工藝一）、工藝參數(shù)的選擇一）、工藝參數(shù)的選擇（一）保護(hù)氣體（一）保護(hù)氣體MIG

10、/MAG焊采用的氣體以氬氣為主。但采用純氬氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：（1）易導(dǎo)致指狀熔深；（2）焊接低碳鋼及低合金鋼時(shí)，液態(tài)金屬的粘度高、表面張力大，易導(dǎo)致氣孔、咬邊等缺陷；（3）焊接低碳鋼、低合金鋼時(shí)，電弧陰極斑點(diǎn)不穩(wěn)定，易于導(dǎo)致熔深及焊縫成形不均勻。因此，熔化極氬弧焊一般不使用純氬氣體進(jìn)行焊接，通常根據(jù)所焊接的材料采用適當(dāng)比例的混合氣體。 1、鋁及其合金 1）氣體：Ar+(20%90%)He或 Ar+(10%75%)He 特點(diǎn)：1）電弧穩(wěn)定，飛濺小， 2）溫度高，熔透能力大，焊縫成形好；3）隨著氦含量的增大，飛濺增大。2）氣體： Ar+2%CO2 特點(diǎn)：1）可簡(jiǎn)化焊前清理工作，電弧穩(wěn)定，飛濺小，

11、2）抗氣孔能力強(qiáng)，焊縫力學(xué)性能好 2、不銹鋼及高強(qiáng)度鋼 1）：氣體：Ar+（1-5%）O2 或Ar+（1%2%）CO2 特點(diǎn)：1）提高熔池的氧化性，降低焊縫金屬的含氫量，2）克服指狀熔深問(wèn)題及陰極飄移現(xiàn)象，可有效防止氣孔、咬邊等缺陷。利用后者時(shí)，焊縫可能會(huì)增碳。3、碳鋼及低合金鋼 1、氣體：Ar+(1%5%)O2 或Ar+20%CO2 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）提高熔池的氧化性，2）克服陰極飄移及指狀熔深現(xiàn)象，改善焊縫成形；3）可有效防止氮?dú)饪准皻錃饪?，提高焊縫的塑性及抗冷裂能力。2、氣體：Ar+15%CO2+5%O2 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）飛濺小，電弧穩(wěn)定，成形好，2）有良好的焊接質(zhì)量，焊縫斷面形狀及熔深較

12、理想。4、銅及其合金 1）氣體： Ar+20%N2 特點(diǎn)：1）可形成穩(wěn)定的噴射過(guò)渡；2）電弧溫度比純氬電弧的溫度高，熱功率提高，可降低預(yù)熱溫度，但飛濺較大，焊縫表面較粗糙但飛濺較大，焊縫表面較粗糙 2）氣體：Ar+(50%70%)He 特點(diǎn)：提高焊縫金屬的潤(rùn)濕性、熱功率提高，可降低預(yù)熱溫度3、鎳及其合金氣體：Ar+H2（6%）。防止CO氣孔。提高電弧溫度。利用TIG焊焊接不銹鋼時(shí)也可利用4-8%的氫氣。 （二）焊絲1焊絲的種類(lèi)及成分碳鋼、低合金鋼：強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮附z鋁、高合金鋼：采用與母材成分相近的焊絲。2焊絲直徑焊絲直徑根據(jù)工件的厚度、施焊位置來(lái)選擇，薄板焊接及空間位置的焊接通常采用細(xì)絲（直徑1

13、.6 mm），平焊位置的大厚度板及大厚度板焊接通常采用粗絲。 （三）焊接電流種類(lèi)種類(lèi)：熔化極氬弧焊通常采用直流反接。其優(yōu)點(diǎn)是，過(guò)渡穩(wěn)定，熔透能力大且陰極霧化效應(yīng)大。大小大小：焊接電流是最重要的焊接工藝參數(shù)。實(shí)際焊接過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工件厚度、焊接位置來(lái)選擇焊接電流。利用等速送絲式焊機(jī)焊接時(shí)，焊接電流的是通過(guò)送絲速度來(lái)調(diào)節(jié)的。（五）電弧電壓電弧電壓主要影響熔寬，對(duì)熔深的影響很小。電弧電壓應(yīng)根據(jù)電流的大小、保護(hù)氣體的成分、被焊材料的種類(lèi)、熔滴過(guò)渡方式等進(jìn)行選擇。 （六）焊接速度在熱輸入不變的條件下，焊接速度過(guò)大，熔寬、熔深減小，甚至產(chǎn)生咬邊、未熔合、未焊透等缺陷。如果焊接速度過(guò)慢。不但直接影響了生產(chǎn)率

14、，而且還可能導(dǎo)致燒穿、焊接變形過(guò)大等缺陷。自動(dòng)熔化極氬弧焊的焊接速度一般為25150mh-1；半自動(dòng)熔化極氬弧焊的焊接速度一般為560 mh-1。（七）焊絲干伸長(zhǎng)度焊絲的干伸長(zhǎng)度影響焊絲的預(yù)熱，因此對(duì)焊接過(guò)程及焊縫質(zhì)量具有顯著影響。其他條件不變而干伸長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，等熔化曲線左移，焊接電流減小，易導(dǎo)致未焊透、未熔合等缺陷；干伸長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，易導(dǎo)致噴嘴堵塞及燒損。干伸長(zhǎng)度一般根據(jù)焊接電流的大小、焊絲直徑及焊絲電阻率來(lái)選擇。 焊絲直徑/mmH08Mn2SiH06Cr19Ni9Ti0.8612591.07136111.2815712（八）氣體流量與TIG焊相同（九）噴嘴至工件的距離與TIG焊類(lèi)似電流大小/

15、A200200250350500噴嘴高度/mm151815202025外層內(nèi)層60245-5熔化極脈沖氬弧焊一)、熔化極脈沖氬弧焊的特點(diǎn)熔化極脈沖氬弧焊具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍增大可在平均電流小于臨界電流的條件下獲得射流過(guò)渡，因此，即能在高至幾百安培，又能在低至幾十安培的范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的射流過(guò)渡。因此，利用射流過(guò)渡工藝，熔化極脈沖氬弧焊既可焊薄板，又可焊厚板。2）可有效地控制線能量 通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)可在保證焊透的條件下，將焊接線能量控制在較低的水平，從而減小了焊接熱影響區(qū)及工件的變形。這對(duì)于熱敏感材料的焊接是十分有利的。3）有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊接 利用熔化極脈沖氬弧焊可在較小的線能量

16、下實(shí)現(xiàn)噴射過(guò)渡，熔池的體積小，冷卻速度快，因此，熔池易于保持，不易流淌。而且焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺小，焊縫成形好。4）焊縫質(zhì)量好脈沖電弧對(duì)熔池具有強(qiáng)烈的攪拌作用，可改善熔池的結(jié)晶條件及冶金性能，有助于消除焊接缺陷，提高焊縫質(zhì)量。三)、熔化極脈沖氬弧焊工藝（一）熔化極脈沖氬弧焊的熔滴過(guò)渡熔化極脈沖氬弧焊有三種過(guò)渡形式： 一個(gè)脈沖過(guò)渡一滴（簡(jiǎn)稱(chēng)一脈一滴）； 一個(gè)脈沖過(guò)渡多滴（簡(jiǎn)稱(chēng)一脈多滴） 多個(gè)脈沖過(guò)渡一滴（多脈一滴）。熔滴過(guò)渡方式主要決定于脈沖電流及脈沖持續(xù)時(shí)間。三種過(guò)渡方式中，一脈一滴的工藝性能最好，多脈一滴是工藝性能最差的一種過(guò)渡形式。然而，一脈一滴的工藝范圍很窄，焊接過(guò)程中難以保證，因此，目前

17、主要采用的是一脈多滴及一脈一滴的混合方式。2 015105200300400500600一個(gè)脈沖多滴臨界脈沖電流臨界跳弧電流每個(gè)脈沖一滴多個(gè)脈沖一滴脈沖電流 參數(shù)與熔滴過(guò)渡形式的關(guān)系I ItICritImean（二）焊接工藝參數(shù)的選擇原則1脈沖電流Ip及脈沖持續(xù)時(shí)間tp脈沖電流與脈沖持續(xù)時(shí)間決定了熔滴過(guò)渡方式，這兩個(gè)參數(shù)要適當(dāng)配合，使（Ip，tp）點(diǎn)應(yīng)位下圖中一脈一滴臨界曲線之上。脈沖電流還影響熔深，在平均電流一定的條件下，脈沖電流越大，熔深越大。選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮母材類(lèi)型、板厚、焊接位置及熔滴過(guò)渡要求，首先選擇平均電流、脈沖電流及脈沖持續(xù)時(shí)間。2基值電流Ib基值電流的主要作用是維持電弧的穩(wěn)定燃燒，同時(shí)預(yù)熱焊絲及工件。在保證電弧穩(wěn)定的條件下，盡量選擇較低的基值電流，以突出脈沖TIG焊的特點(diǎn)。3、脈沖頻率一般在幾十至幾百的范圍內(nèi)，頻率過(guò)低，焊絲易插入熔池。焊接過(guò)程不穩(wěn)定，而頻率過(guò)高則失去了脈沖焊的特點(diǎn)。脈沖頻率通常根據(jù)焊接電流的大小來(lái)選擇，電流較大時(shí)，脈沖頻率應(yīng)選得較大一些；焊接電流較小時(shí)，頻率應(yīng)選得小一些。4脈沖頻率及脈沖寬比脈寬比越小，脈沖焊的特征越明顯，而脈寬比過(guò)小則易導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定，因此，脈寬比一般取25%50%。全位置焊接、薄板及熱敏感材料的焊接均要求脈寬比小一些。