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1、焊接基础知识培训,目录,气保焊工作原理 MIG/MAG设备及参数 基本操作方法及搭接形式 MIG/MAG质量要求 MIG/MAG质量缺陷及分析,一、气保焊工作原理,焊接方法分类图,熔化极气体保护电弧焊 定义 熔化极气体保护电弧焊是在有保护气体情况，采用连续送进可熔化的焊丝与被焊工件之间产生的电弧作为热源熔化焊丝和母材金属，形成熔池和焊缝的焊接方法。,一、气保焊工作原理,熔化极保护焊（CO2焊接）,非熔化极保护焊（TIG）,一、气保焊工作原理,常态下的气体由中性分子或原子组成，不含带电粒子。要使气体导电，首先要有一个使其产生带电粒子的过程。产生中一般采用接触引弧。先将电极（钨棒或焊条）和焊件接触
2、形成短路（图4.2.3（a），此时在某些接触点上产生很大的短路电流，温度迅速升高，为电子的逸出和气体电离提供能量条件，而后将电极提起一定距离（5mm图4.2.3（b）。在电场力的作用下，被加热的阴极有电子高速逸出，撞击空气中的中性分子和原子，使空气电离成阳离子、阴离子和自由电子。这些带电粒子在外电场作用下定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子和自由电子奔向阳极。在它们的运动过程中，不断碰撞和复合，产生大量的光和热，形成电弧（图4.2.3（c）。电弧的热量与焊接电流和电压的乘积成正比，电流愈大，电弧产生的总热量就愈大。,一、气保焊工作原理,按照采用保护气体的性质，熔化极气体保护电弧焊主要分为以下二类:
3、 惰性气体保护电弧焊（简称MIG焊） -保护气体Ar Ar+He He 活性气体保护电弧焊（简称MAG焊-Metal Active Gas Welding ） -保护气体: Ar+O Ar + CO2 + O2 Ar+CO2 （CFMA使用该种焊接，保护气体为20%Ar，80% CO2） CO2气体保护电弧焊 -保护气体：CO2,一、气保焊工作原理,二氧化碳在电弧中容易分解成一氧化碳和氧气，分解的气体在高温状态下会与焊丝中的Mn、Si等元素反映。因此，采用纯二氧化碳保护气焊接时Mn、Si等元素大量损失，损失率大约在40以上。采用氩/二氧化碳混合气焊接，由于二氧化碳成分减少，焊丝中的元素损失也大
4、量减少，焊丝中的大部分元素得以溶入到焊池中去，这样，势必增强了焊缝的机械性能，抗拉强和韧性都得到了相应的加强。 试验证明，采用80氩+20二氧化碳的混合气焊接，元素的损失大约为纯二氧化碳保护气的一半。同样，由于氩/二氧化碳混合气中含氧百分比的减少，使焊缝表面的氧化物也大大地减少，焊缝表面也就比纯二氧化碳保护气焊接的表面光滑得多了。因此，氩/二氧化碳混合气在焊接得机械性能和表面成形上都比纯二氧化碳气的表现要好得多。,一、气保焊工作原理,熔化极活性气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如O2、CO2等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法，简称MIG/MAG焊。 这种混合气体被用来
5、焊接低碳钢和低合金钢。常用的混合比（体积）为Ar80% + CO220%，它既具有Ar弧电弧稳定、飞溅小、容易获得轴向喷射过渡的优点，又具有氧化性。克服了氩气焊接时表面张力大、液体金属粘稠、阴极斑点易飘移等问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。 采用活性混合气体作为保护气体具有下列作用： （1）可提高熔滴过渡的稳定性。 （2）稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性。 （3）改善焊缝熔深形状及外观成形。 （4）增大电弧的热功率。 （5）控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷。 （6）降低焊接成本。,一、气保焊工作原理,基本原理 在气体保焊时，电弧燃烧大部分用来加热焊件，使其形成熔池。小部分用于加热焊丝，使其
6、不断被熔化而形成熔滴，离开焊丝末端而进入熔池，这个过程称为熔滴过渡，整个焊接过程就是由无数个熔滴过渡所组成。 根据焊接参数的不同，出现有三种熔滴过渡： 他们是短路过渡、射滴过渡、射流过渡。短路过渡是在低电压和小电流时用于焊接薄件和全位置焊缝，主要用于碳钢。射滴过渡是最好的熔滴过渡形式。射流过渡常常是用在较大电流时，焊接过程稳定，焊缝成形良好，但是由于指状熔深而影响其运用。,短弧焊熔滴过渡过程,一、气保焊工作原理,一、气保焊工作原理,图 焊接接头 1热影响区 2焊缝金属 3熔合线 4母材,一般的焊接接头组成,问与答 Q&A,二、MIG/MAG设备及参数,焊接设备 MAG气体保护焊机是由焊接电源、
7、送丝机构、行走机构、焊矩、气路系统、和控制系统等部件组成。 （1）焊接电源：电源种类有交流下垂特性电源，直流定电压特性电源等,但二氧化碳电弧焊接一般使用直流定电压.其作用在于即使输出电流（焊接电流）产生变化,电弧电压也基本上没有变化. （2）送丝机构：送丝机构的作用是将焊丝按要求的得速度送至焊接电弧区，以保证焊接的正常进行。 （3）焊枪或焊矩：焊枪是直接施焊得工具起到导电、导丝、导气的作用。 （4）气路装置：供气装置由CO2和Ar气瓶、预热器、高压干燥器、减压阀、低压干燥器和流量计等部件组成。,二、MIG/MAG设备及参数,常用的设备接线形式,二、MIG/MAG设备及参数,气体保护焊的规范参数
8、包括电源极性、电弧电压、焊接电流、气体流量、焊接速度、焊丝伸出长度、直流回路电感等。 （1）电源极性 通常MIG焊应采用直流电源。因为交流电源将破坏电弧稳定性，在电流过零时，电弧难以再引燃。 MIG/MAG焊多采用直流反极性。主要原因如下： 1）电弧稳定。因阳极斑点牢固地出现在焊丝端头，使得电弧不发生飘移。相反，采用直流正极性接法时，焊丝为阴极，因阴极斑点总是寻找氧化膜，所以阴极斑点不断地沿焊丝上、下飘移，移动最大可以达到2030mm，从而破坏了电弧的稳定性。 2）在焊缝附近产生阴极破碎作用。因工件为阴极，所以在焊缝附近的金属氧化膜能被阴极破碎作用而去除。这正适合于焊接铝、镁及其合金。 3）焊
9、缝成形美观。焊缝表面平坦、均匀而熔深为指状。相反，直流正极性时，由于焊丝熔化速度大大加快，使得焊缝的余高增大。,二、MIG/MAG设备及参数,注：直流反接：电源负极接在母材即母材为阴极 直流正接：电源正极接在母材即母材为阳极,（2）电弧电压 电弧电压主要依据焊接电流和焊丝直径来选择。对于一定的焊接电流，通常有一范围很窄的（约3V）最佳电弧电压。若电弧电压过高，就容易产生气孔和飞溅。若电弧电压过低时，就会影响焊缝的成形。电弧电压增加，容宽也显著增加，熔深有所减少。,二、MIG/MAG设备及参数,焊丝直径一定时，随着电流的增大，电弧电压也要相应提高； 焊接电流一定时，随选用焊丝直径的增大，电弧电压
10、相应降低,二、MIG/MAG设备及参数,根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流，然后根据下列公式计算焊接电压: 300A时: 焊接电压 = ( 0.04倍焊接电流 + 20 2) 伏 举例1：选定焊接电流200A，则焊接电压计算如下： 焊接电压 = ( 0.04 200 + 16 1.5)伏 = ( 8 + 16 1.5)伏 = ( 24 1.5)伏 举例2：选定焊接电流400A，则焊接电压计算如下： 焊接电压 = ( 0.04 400 + 20 2)伏 = ( 16 + 20 2)伏= ( 36 2)伏,二、MIG/MAG设备及参数,（3）焊接电流 根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等
11、参数）选定相应的焊接电流。焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配，既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。 焊接电流必须与焊丝直径相适应，以保证焊接过程的稳定。当焊丝直径一定时，随着焊接电流的增加，焊丝熔化速度相应提高，但过大的焊接电流会造成熔池过大，较大的电弧吹力会对熔池产生强烈的冲刷作用，使焊缝成型严重恶化，尤其在粗丝焊接厚板时，会造成窄而深得熔池，焊缝收缩应力大，极易产生裂纹。因此，在增大焊接电流的同时，也应相应的提高焊接电压。但电压不能过高，否则会引起飞溅及元素烧损等现象。 焊接电流与电弧电压是关键的工艺参数。为了使焊
12、缝成形良好、飞溅减少、减少焊接缺陷，电弧电压和焊接电流要相互匹配，通过改变送丝速度来调节焊接电流。飞溅最少时的典型工艺参数和生产所用的工艺参数范围详见下表.,二、MIG/MAG设备及参数,二、MIG/MAG设备及参数,（4）焊接速度 随着焊接速度的增大，则焊缝的宽度、余高和熔深都相应地减小。如果焊接速度过快，气体的保护作用就会受到破坏，同时使焊缝的冷却速度加快，这样就会降低焊缝的塑性，而且使焊缝成形不良。反之，如果焊接速度太慢，焊缝宽度就会明显增加，熔池热量集中，容易发生烧穿等缺陷 在焊接电压和焊接电流一定的情况下：焊接速度的选择应保证单位时内给焊缝足够的热量. 焊接热量三要素：热量= I 2
13、 R t I 2 ：焊接电流的平方 R: 电弧及干伸长度的等效电阻 t: 焊接速度越快 t 越小 半自动：焊接速度为30-60cm/min 自动焊：焊接速度可高达250cm/min以上 焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。,二、MIG/MAG设备及参数,（5）焊丝伸长速度,二、MIG/MAG设备及参数,二、MIG/MAG设备及参数,（6）气体流量 保护气体流量与焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径等有关。气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大。如果保护气体流量太大，由于气体在高温下的氧化作用，会加剧合金元素的烧损，减弱硅、锰元素的脱氧还原作用，在焊缝表
14、面出现较多的二氧化硅和氧化锰的渣层，使焊缝容易产生气孔等缺陷；如果保护气体流量太小，则气体流层挺度不强，对熔池和熔滴的保护效果不好，也容易使焊缝产生气孔等缺陷。 流量过大或过小，就会造成紊流。常用的熔化极氩弧焊喷嘴孔径为20mm左右，保护气体流量为1030L/min。大电流熔化极氩弧焊时，应用更大直径的喷嘴，需要更大的保护气体流量。,参数选择及依据,（7）直流回路电感 在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感。当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，就会引起大颗粒的金属飞溅和焊丝成段炸断，造成熄弧或使起弧变得困难；当电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细颗粒的金属飞
15、溅，使焊缝边缘不齐，成形不良。,问与答 Q&A,三、基本操作方法及搭接形式,在焊接过程中,焊枪的高度(伸出长度)和角度, 应自始至终保持一致（平焊）.,小于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径. 大于300A时: L= (10-15)倍焊丝直径 + 5mm,L,三、基本操作方法及搭接形式,前进法特点：电弧推着溶池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，容易观察焊缝，气体保护效果好，溶深小，飞溅较大。 后退法特点：电弧躲着溶池走，直接作用在工件上，溶深大，飞溅较小，容易观察焊道，焊道窄而高，气体保护效果不太好。,三、基本操作方法及搭接形式,焊缝有间隙时应摆动送枪 （a）小摆动：适用于小焊缝,
16、（b）月牙形摆动：适用于大焊缝,三、基本操作方法及搭接形式,焊接操作要领 （水平角焊） 根据工件厚度，角焊缝可分为： 单道焊:最大焊脚高度为78mm。 多层焊:多层焊适用于8mm以上焊脚。 因后退法余高过高，作业性能差，气保效果不好，因此水平 角焊宜采用前进法进行焊接。,三、基本操作方法及搭接形式,薄板水平角焊：焊丝指向焊缝。 厚板水平角焊：要使焊缝对称，必须考虑垂直侧与水 平侧的散热情况，上板散热差，下板 散热好，所以，电弧应指向下板。,三、基本操作方法及搭接形式,立向下焊适用于板厚6mm以下的工件。 立向下焊关键是控制熔池不下淌，防止发生焊瘤和焊不透。,焊接操作要领 （立向下焊）,三、基本操作方法及搭接形式,立向上焊时，如果平直送枪，焊缝呈凸状， 易产生咬边，因此应采用小摆动法送枪。,焊接操作要领 （立向上焊）,问与答 Q&A,三、MIG/MAG质量要求-焊缝长度要求,三、 MIG/MAG
