气保焊焊接工艺

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1、 GMAW Technology GMAW技术技术 David Wang王秀伟王秀伟 Lincoln Electric 林肯电气林肯电气 GMAW (MIG/MAG) 金属极气体保护电弧焊金属极气体保护电弧焊 Copyright 2002-10 Lincoln Global Inc. 什么是什么是GMAW? GMAW = 金属极气体 保护电弧焊 MIG/MAG MIG = 惰性气体保护 MAG= 活泼气体保护 需用CV/CC电源 实心焊丝外加气体保护 DCEP (DC+)直流反接 送丝机送丝机 焊焊 枪枪 工工 件件 焊丝供给系统焊丝供给系统 电电 源源 保护气体调节器保护气体调节器 保护气体

2、气源保护气体气源 Gas Metal Arc Welding 是利用一种气体（或混合气体）做保护，是利用一种气体（或混合气体）做保护， 在持续送进的填充金属（即电极）和焊接熔在持续送进的填充金属（即电极）和焊接熔 池之间产生电弧，利用电弧热将母材熔化并池之间产生电弧，利用电弧热将母材熔化并 连接到一起的电弧焊方法连接到一起的电弧焊方法 可焊接多种金属 可焊接不同的板厚 很高的效率 很高的热辐射 GMAW - 的优点的优点 全位置焊接 良好的焊接质量 非常少甚至没有焊渣 飞溅较少 GMAW - 的优点的优点 成本较高 便携性较差 不宜在户外工作 对母材表面上的杂质 较敏感 GMAW - 的局限性

3、的局限性 焊缝较不易熔合 较易咬边 要求较高的焊工技能 高辐射能 GMAW - 的局限性的局限性 GMAW 焊接原理焊接原理 保护气体进入保护气体进入 实芯焊丝电极实芯焊丝电极 电流导管电流导管 经固化的焊缝金属经固化的焊缝金属 电电 弧弧 保护气体保护气体 工工 件件 熔融的焊缝金属熔融的焊缝金属 焊丝导管和导电嘴焊丝导管和导电嘴 喷喷 嘴嘴 GMAW 设备设备 一般为恒压 (CV)平特性电源 恒速送丝机 焊枪及电缆 气瓶及辅件 焊丝 电源输出电源输出 恒压恒压 焊接回路由电源、送丝机、工件和焊丝电缆/ 导线组成。 电压与电弧长度成比例。 电流作出大幅度变化已维持恒定的电弧长度。 电电 压压

4、 V 安培安培 A 运行点运行点 电源输出电源输出 - 恒流恒流 焊接回路由电源、电压传感送丝机、工件和焊 丝电缆/导线组成。 电压与电弧长度成比例。 电流保持恒定，即使在电弧长度变化引起电压 变化时也如此。 电压电压 V 电电 流流 A 运行点运行点 恒流电源恒流电源 恒压和恒流的比较恒压和恒流的比较 恒压 (CV) 电源 等速送丝机 电压感测送丝 机 要求特定的高要求焊丝 符合标准质量的焊接过程 所有 FCAW GS 焊丝 恒流 不建议使用 CC 电源 电压感测送丝机 只适用于一般制造 不要求备有符合 标准的工件 不要求特定的高 要求焊丝 不要求FCAW GS 焊丝 传统的熔滴过渡方式 G

5、MAW - 熔滴过渡方式熔滴过渡方式 短路过渡 颗粒过渡 射流过渡 GMAW - 短路过渡短路过渡 起弧 小球形成 短路接触 熔滴过渡 熔断产生 熔断 二次起弧 接接 触触 管管 焊焊 丝丝 气气 体体 保保 护护 气气 嘴嘴 工工 件件 GMAW - 短路过渡短路过渡 优点 低热输入量 全位置焊接 成本稍低 对坡口装配要求稍低 局限性 飞溅 易未熔合 焊接较薄的母材 GMAW - 短路过渡短路过渡 何时使用: 低电压 (16V 22V ) 低电流 (30A 200A ) 焊丝尺寸: 细焊丝 (0.025 in .045 in ) (0.60 mm 1.10 mm ) 保护气体: 100% C

6、O2 气体 75% Ar/25% CO2 混合气体 GMAW 颗粒过渡颗粒过渡 起弧 产生大熔滴 电流加大 重力可能不时将熔滴沿非轴线方向拉下 熔敷可能发生于焊接熔池之外 飞溅物形成于焊缝周围 焊焊 丝丝 接触管接触管 气气 嘴嘴 工工 件件 气体保护气体保护 GMAW 颗粒过渡颗粒过渡 优点： 熔深深 熔敷大 气体成本低 局限性 飞溅物多 仅适用于平/横焊位置 GMAW 颗粒过渡颗粒过渡 使用场合: 高电压 (25V To 35V) 高电流 (200A To 500A ) 焊丝尺寸: 一般为大直径焊丝 (0.035 in 及以上) (0.90 mm 及以上) 所用的保护气体: 100% CO

7、2 气体 75% Ar/25% CO2 混合气体 GMAW 射流过渡射流过渡 起弧 电流在过渡水平以上 熔滴形成于焊丝端部 小直径的细小熔滴在轴向从焊丝导向熔池 唯一的真正“跨弧”过渡方式 气气 嘴嘴 焊焊 丝丝 接接 触触 管管 气体保护气体保护 工工 件件 GMAW 射流过渡射流过渡 优点 焊道光滑 熔深深 熔敷大 飞溅物极少，甚至无 局限性 有咬边的可能性 保护气体成本高 仅适用于平/横焊 辐射热量大 GMAW 射流过渡射流过渡 使用场合: 高电压和 (25V To 35V ) 高电流 (200A To 500A ) 焊丝尺寸: 一般为大直径焊丝 (0.045 in 和以上) (1.10

8、 mm 和以上) 所用的保护气体: 90% Ar 与 10% CO2, 95% Ar 与 5% O2, 98% Ar 与 2% CO2, or 98% Ar 与 2% O2 GMAW 焊丝的成分焊丝的成分 普通焊丝成分和其功能： 碳 增加强度 锰 还原性和增加强度 钼 增加硬度和强度 镍 改进硬度、强度、韧性和抗腐蚀强 度 硅 还原性、熔池的流动性 GMAW 焊丝成分的功能焊丝成分的功能 机械性能机械性能 冶金性能冶金性能 精炼溶池中的金属精炼溶池中的金属 脱氧剂脱氧剂 脱碳剂脱碳剂 ER70S-X 焊材（焊材（Electrode） 焊丝焊丝 拉伸强度的最小值为拉伸强度的最小值为70,000

9、psi 实心实心 化学成分化学成分, 还原剂含量还原剂含量 (硅硅,锰锰 和（或）铝、锆和钛和（或）铝、锆和钛 ） X=2,3,4,6,7 或或 G GMAW - AWS 分类分类 GMAW 保护气体保护气体 二氧化碳 氩气/二氧化碳混合物 氩/氧气混合物 氩 GMAW 保护气体保护气体 短路过渡 100% CO2 低成本 熔深深 75% Ar / 25% CO2 飞溅物少 焊接熔池流动性好 GMAW 保护气体保护气体 颗粒过渡 100% CO2 成本低 熔深深 熔敷率高 走行速度快 GMAW 保护气体保护气体 喷射过渡 80% Ar 最小量/其余 CO2 熔深深 高熔敷率/走行速度 飞溅物很

10、少，甚至无。 GMAW 保护气体保护气体 STT 表面张力过渡 100% CO2 成本低 熔深深 75% Ar / 25% CO2 飞溅物少 熔池流动性好 GMAW 保护气体保护气体 脉冲喷射过渡 85% Ar最小量 / 其余CO2 熔深深 熔深率好/ 走行速度快 飞溅物很少，甚至无 咬边少，甚至无 GMAW 保护气体保护气体 低合金- 短路过渡 75% Ar / 25% CO2 飞溅物少 熔池流动性好 低合金喷射/脉冲喷射过渡 95%-98% Ar / 其余O2 熔深好 熔敷率高/走行速度快 飞溅物很少/无 咬边很少/无 焊接变量焊接变量 送丝速度、焊接电流送丝速度、焊接电流 1.6 1.2

11、 1.0 0.8 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 m / min A 500 400 300 200 100 相同焊丝，电流越大则送丝越快。电流相同，焊丝越细送丝越快。相同焊丝，电流越大则送丝越快。电流相同，焊丝越细送丝越快。 送丝速度与焊接电流的关系送丝速度与焊接电流的关系 送丝速度的作用 较大的填充 增加的送丝速度 较大的熔深及熔宽 焊接电流的重要性 熔深主要取决于焊熔深主要取决于焊 接电流！接电流！ 熔深 熔深（毫米） 电流 直径0.9和1.2毫米 不同状态 保护气体为98%氩气-2%氧气 焊接电压 焊接电压 电弧电压与弧长成正比！ 弧长 弧宽 电压对焊道形

12、状的影响 增加电压 增加弧长 增加焊缝宽度 熔宽主要取决于焊熔宽主要取决于焊 接电压！接电压！ 根据声音设置电压 电弧长度 更高 电弧太长 没有噼啪声 电弧电压 更高 合适的电压 轻微的噼啪声 间歇短路 （刺耳的噼啪声） 300A时时: 焊接电压焊接电压 = ( 0.04倍焊接电流倍焊接电流 + 20 2) 伏伏 焊接电压补偿： 焊接电压选择经验 焊接电流焊接电流 电缆长度电缆长度 100A 200A 300A 400A 500A 10m 约约1V 约约1.5V 约约1V 约约1.5V 约约2V 15m 约约1V 约约2.5V 约约2V 约约2.5V 约约3V 20m 约约1.5V 约约3V

13、约约2.5V 约约3V 约约4V 25m 约约2V 约约4V 约约3V 约约4V 约约5V 焊接速度 焊接速度对焊缝的影响 焊接速度增加 导电嘴至工件的距离（CTTWD） 电路 导电嘴 CTTWD=电弧长度+焊丝干伸长 CTTWD通常在焊接方法 中指定 导电嘴至工件的距离 干伸长 喷嘴到工件距离 焊接角度 焊枪行走角度的作用 拉 推 行走 行走 焊丝的位置 焊丝位置的影响 可接受 不可接受 （太高） 不可接受 （太低） 其他变量 极性：一般采用极性：一般采用DC+，有时候采用，有时候采用DC-，比如，比如E71T-5 保护气体：保护气体：CO2或者或者Ar+CO2 熔敷率熔敷率 Deposit

14、ion Rate EI K 1000 E = 弧压 I = 电流 K = 工艺系数 ProcessK SAW GMAW FCAW SMAW 1.00 0.95 0.75 0.60 宽深比宽深比 Admixture混合比混合比 A B C D A + B + C + D H EI S 60 1000 热输入热输入 E = 弧压 I = 电流 S = 焊接速度(ipm) H = 热输入(kJ/in.) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 020406080100 Average Energy Input (kJ/in.) Weld Bead Area (in. 2) 1/2“ Fillet 1/4“ Fillet 焊道截面积焊道截面积 = fn(热输入热输入) SMAW 最小热输入最小热输入- 多道焊多道焊 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 0.000.250.500.751.001.251.50 Plate Th