第五章熔化极氩弧焊.docx

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第五章熔化极氩弧焊

第五章熔化极氩弧焊

第五章熔化极氩弧焊一、教学目的:

掌握MIG焊的特点及应用

了解MIG焊设备的组成

掌握MIG焊熔滴过渡的特点

理解亚射流过渡的意义

理解MIG焊保护气体的选用

掌握焊接工艺参数的选择

了解脉冲MIG焊，窄间隙MIG焊等其他MIG方法二、教学重点:

MIG焊的特点及应用

MIG焊熔滴过渡的特点——亚射流过渡MIG焊接工艺参数的选择

三、教学难点:

MIG焊熔滴过渡的特点——亚射流过渡MIG焊保护气体的选用

四、授课学时:

12学时

五、主要教学内容:

第一节MIG焊的特点及应用

一、MIG焊的基本原理

MIG焊是才采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。

使用的保护气体通常为氩气或氦气或它们的混合气体作为保护气。

二、MIG焊的特点

1、焊接质量好

2、焊接生产率高

3、适用范围广

MIG焊的缺点在于无脱氧去氢作用，因此对母材及焊丝上的油、锈敏感;另外，MIG焊

的抗风能力差，设备比较复杂。

三、MIG焊的应用

MIG焊适合焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金等多种材料。

第二节MIG焊设备

一、组成及要求

1、焊接电源

MIG焊的时候，我们一般都是采用直流反接。

半自动焊时，使用的焊丝比较细，一般小于2.5mm;

自动焊时，使用的焊丝直径常大于3mm。

2、送丝机构

MIG焊的送死机构和CO焊相似，分为推丝式、拉丝式和推拉丝式。

如果焊丝比较细的话，2

一般选用拉丝式和推拉丝式比较好。

3、焊枪

焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪，有水冷和气冷两种形式。

4、控制系统

控制系统的主要作用是:

引弧前预先送气，焊接停止时，延迟停气;送死控制和速度调节;控制主回路的通断等。

5、供气、供水系统

供水系统主要用来冷却焊枪，防止焊枪烧损。

二、典型控制电路

（一）焊机的组成及作用

（二）各主要部分的工作原理

、ZPG2-500型弧焊整流器1

2、SS-2型半自动送丝机构

3、Q-1型半自动焊枪

（三）焊机控制电路的工作过程

第三节MIG焊工艺

一、熔滴过渡特点

MIG焊采用一种介于短路过渡和射流过渡之间的一种特殊形式，称为亚射流过渡。

亚射流过渡的特点有:

1）短路时间很短，短路电流对熔池的冲击力很小，过程稳定，焊缝成形美观。

2）焊接时，焊丝的熔化系数随电弧的缩短而增大，从而使亚射流过渡可采用等速送丝配以恒流外特性电源进行焊接，弧长由熔化系数的变化实现自身调节。

3）由于亚射流过渡时，电弧电压、焊接电流基本保持不变，所以焊缝熔宽和熔深比较均匀。

同时，电弧下潜熔池之中，热利用率高，加速焊丝的熔化，对熔池的底部加热也加强了，从而改善了焊缝根部熔化状态，有利于提高焊缝的质量。

4）由于采用的弧长较短，可提高气体保护效果，降低焊缝产生气孔和裂纹的倾向。

二、保护气体

MIG焊常用的保护气体有

1、氩气（Ar）

氩气是一种惰性气体，焊接时电弧燃烧稳定，电弧力大，但焊缝容易形成“指状”焊缝。

2、氦气（He）

氦气的作用类似与氩气，但氦气的电离电压搞，热导率高，因此电弧具有更大的功率。

但氦气的密度比空气小，容易出现保护不良，而且提炼氦气成本较高，因此应用不多。

3、Ar+He、Ar+N2

采用Ar+He混合气体作为MIG焊的保护气体，兼具两种气体的优点，电弧功率大、温度高、熔深大的特点。

由于N不和Cu等金属反映，想对这些金属来说，N就相当于惰性气体。

N热导率高，222

电弧热功率和温度都可大大提高，并且来源广泛，价格便宜，焊接成本低。

但焊接时会有飞

溅产生，成形没有Ar+He美观。

4、Ar+O、Ar+CO22

这类混合气体在高温下具有一定的氧化性，可以降低液态金属的表面张力，稳定电弧，

增加液体的流动性，还可以克服单惰性气体保护不能防氢的弱点。

表5-1常用富氩混合气体的特点及应用范围

化学焊接被焊材料保护气体特点及应用范围性质方法

射流及脉冲射流过渡;电弧稳定，

Ar+（20%,90%）He熔化极温度高，飞溅小，熔透能力大，焊缝成惰性非熔化极形好，气孔敏感性小;随着氦含量的增Ar+（10%,75%）He铝及其合大，飞溅增大。

适用于焊接厚铝板金可简化焊前清理工作，电弧稳定，

Ar+2%CO弱氧化性熔化极飞溅小，抗气孔能力强，焊缝力学性能2

好

提高熔池的氧化性，降低焊缝金属

的焊氢量，克服指状熔深问题及阴极飘

Ar+（1%,2%）CO弱氧化性熔化极移现象，改善焊缝成形，可有效防止气2

孔、咬边等缺陷。

用于射流电弧、脉冲不锈钢及

射流电弧高强度钢

提高了氧化性，熔透能力大，焊缝

Ar+5%CO+2%O弱氧化性熔化极成形较好，但焊缝可能会增碳。

用于射22

流电弧、脉冲射流电弧及短路电弧

降低射流过渡临界电流值，提高熔

池的氧化性，克服阴极飘移及指状熔深

碳钢及低Ar+（1%,5%）O或现象，改善焊缝成形;可有效防止氮气2氧化性熔化极合金钢Ar+20%O孔及氢气孔，提高焊缝的塑性及抗冷裂2

能力，用于对焊缝性能要求较高的场合。

宜采用射流过渡

可采用各种多渡形式，飞溅小，电

弧燃烧稳定，焊缝成形较好，有一定的

Ar+（20%,30%）CO氧化性熔化极氧化性，克服了纯氩保护时阴极漂移及2

金属粘稠现象，防止指状熔深;焊缝力

学性能优于纯氩作保护气体时的焊缝

可采用各种过渡形式，飞溅小，电

弧稳定，成形好，有良好的焊接质量，碳钢及低+5%O氧化性熔化极焊缝断面形状及熔深较理想。

该成分的Ar+15%CO22合金钢气体是焊接低碳钢及低合金钢的最佳混

合气体

可形成稳定的射流过渡;电弧温度

比纯氩电弧的温度高，热功率提高，可惰性熔化极Ar+20%N2降低预热温度，但飞溅较大，焊缝表面铜及其合

较粗糙金

采用射流过渡及短路过渡;热功率Ar+（50%,70%）He惰性熔化极提高，可降低预热温度

熔化极提高热功率，改善熔池金属的润湿惰性Ar+（15%,20%）He非熔化极性，改善焊缝成形镍基合金提高热功率，改善金属的流动性，

Ar+60%He惰性非熔化极抑制或消除焊缝中的CO气孔;焊缝美观，

钨极损耗小、寿命长

可采用射流过渡、脉冲射流过渡及钛锆及其熔化极Ar+25%He惰性短路过渡，提高热功率，改善熔池金属合金非熔化极的润湿性

注:

（1）表中的气体混合比为参考数据，焊接时可视具体的工艺要求进行调整。

（2）焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢时，不必采用高纯Ar，可用粗Ar（一般含有2%O+0.2%N22

与O或/及CO配合即可。

22

（3）焊接钛、锆及镍时，应采用高纯Ar。

三、焊接参数的选择

1、焊丝直径

焊丝直径根据焊件的厚度及熔滴过渡形式来选择。

细焊丝以短路过渡为主;粗焊丝以射流过渡为主。

表5-2焊丝直径的选择

焊丝直径/mm工件厚度/mm施焊位置熔滴过渡形式0.81,3全位置短路过渡1.01,6全位置、单面焊双面成形短路过渡2,121.2中等厚度、大厚度打底

6,251.6平焊、横焊或立焊射流过渡中等厚度、大厚度

2.0中等厚度、大厚度

2、焊接电流

焊接电流应根据焊件厚度、焊接位置、焊丝直径及熔滴过渡形式来选择。

表5-3低碳钢熔化极氩弧焊的典型焊接电流范围

焊丝直径/mm焊接电流熔滴过渡焊丝直径焊接电流熔滴过渡方式

1.040,1501.6270,500射流过渡/A方式/mm/A短路过渡1.280,1801.280,220脉冲射流过渡1.2220,350射流过渡1.6100,270

3、电弧电压

电弧电压主要影响熔滴的过渡形式及焊缝成形，一般选择焊接电压的时候需要考虑和焊接电流是否匹配。

表5-4利用不同保护气体焊接时的电弧电压/V

喷射或细颗粒过渡短路过渡

金属Ar+Ar+Ar+Ar+ArHeArCOCO2275%He（1%,5%）O（1%,5%）O25%O222

铝253029--19---

镁26-28--16---

碳钢---283017181920

低合金钢---283017181920

不锈钢24--26-181921-

镍263028--22---镍-铜合金263028--22---镍-铬-铁合金263028--22---

铜303633--2422--铜-镍合金283230--23---

硅青铜28323028-23---

铝青铜283230--23---

磷青铜28323023-23---

注:

焊丝直径为1.6mm

4、焊接速度

焊接速度和焊接电流联系紧密，速度不能过大也不能过小，否则很难获得满意的焊接效果。

5、焊丝位置

焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾和垂直三种。

前倾时，熔深大，焊道窄，余高大;

后倾时，熔深小，余高小;

垂直焊时，效果介于以上两者之间。

6、喷嘴直径和喷嘴端部至焊件的距离

MIG焊喷嘴直径一般为20mm左右，氩气流量也大，在30,60L/min范围内，喷嘴端部至焊件的距离保持在12,22mm之间。

表5-5喷嘴高度推荐值

电流大小/A<200200,250350,500

喷嘴高度/mm10,1515,2020,25

第四节MIG焊的其他方法

一、脉冲MIG焊

脉冲MIg焊是利用脉冲电弧来控制熔滴过渡的熔化极惰性气体保护焊方法。

1、脉冲熔化极惰性气体保护焊的特点

（1）具有较宽的焊接参数调节范围

（2）可以精确控制电弧的能量

3）适于焊接薄板和全位置焊（

2、焊接参数的选择

（1）脉冲电流

为了保证熔滴呈射流过渡，必须使脉冲电流值高于连续射流过渡的临界电流值，但也不能太高，以免出现旋转射流过渡。

（2）基值电流

基值电流主要是在脉冲电流休止的时候，维持电弧稳定燃烧，同时预热母材和焊丝。

基值电流太大，会导致脉冲不明显，设置在间歇期也可能出现熔滴过渡;

基值电流太小则电弧不稳定。

（3）脉冲电流持续时间

脉冲电流持续时间直径影响到电源对母材及焊丝的热输入，不同的持续时间将获得不同的熔池形状。

（4）脉冲频率

脉冲频率由焊接电流决定，力求一个脉冲至少过渡一个熔滴，过低焊接过程不稳定。

（5）脉宽比

脉宽比就是脉冲电流持续时间和脉冲周期之比，反映脉冲焊接特点的强弱。

二、窄间隙MIG焊

窄间隙熔化极惰性气体保护焊类似与窄间隙CO焊，是焊接大厚板对接焊缝的一种方法。

2

1、窄间隙熔化极惰性气体保护焊特点及应用

（1）特点

1）窄间隙熔化极惰性气体保护焊焊接时，因接头不需开坡口，减少了填充金属量，焊后又不清渣，故节省时间和材料，提高焊接生产率。

2）焊缝热输入较低，热影响区小，焊接应力和焊件变形都小，裂纹倾向小，焊缝机械性能高。

3）窄间隙熔化极惰性气体保护焊可以应用于平焊、立焊、横焊及全位置焊接。

4）窄间隙熔化极惰性气体保护焊焊接时，熔池和电弧观察比较困难，要求焊枪的位置能方便地进行调整。

（2）应用范围

窄间隙熔化极惰性气体保护焊可以焊接包括黑色金属和