第8章MIG焊说课讲解

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1、第八章 熔化极惰性气体保护焊,一、基本要求 1、了解熔化极氩弧焊的原理、特点及应用 2、掌握熔化极氩弧焊的熔滴过渡特点 3掌握熔化极氩弧焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则 4、掌握脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点 5、掌握气体选用原则 6、了解熔化极氩弧焊设备特点 二、重点 1、熔化极氩弧焊的工艺特点及工艺参数的选择原则 3、脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点 4、混合气体的选择原则,熔化极惰性气体保护焊,Metal Inert Gas Arc Welding (MIG),Metal Active Gas Arc Welding (MAG),CO2 Gas Arc Welding (MAG),1、定义：利

2、用气体进行保护，利用焊丝作为电极，根据保护气体的种类可分为：,MIG,Ar作保护气体,Ar+He作保护气体,MAG,Ar+O2作保护气体,Ar+CO2作保护气体,Ar+ O2 +CO2作保护气体,He作保护气体,CO2 气体保护焊,MIG/MAG的原理,4）对氧化膜不敏感 熔化极氩弧焊一般采用直流反接，焊接铝及铝合金时具有很强的阴极雾化作用，因此焊前几乎无需去除氧化膜。 5）焊后不需清洁 6）MIG焊接铝及铝合金时，亚射流电弧的固有自调节作用显著 缺点： 1）在室外作业，需设挡风装置，否则保护效果不好，甚至很差。 2）设备复杂，价格较贵不便于携带； 3）焊枪较大，在狭窄处的可达性不好。,二、熔

3、化极惰性气体保护焊的应用 TIG：焊接质量好但效率低； MIG：电流密度大，母材熔深大，焊接效率高，发展迅速。 可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。可用于平焊、横焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄为1mm，最大厚度不受限制。,MIG焊铝时： 1. 喷射过渡焊接时，电弧电压稍低点，使电弧略带轻微爆声，属于喷滴过渡。实践：电弧长度越长，焊缝起皱，形成黑粉的倾向增加，对防气孔也不利。 2.中等电流（250-400A） 弧长控制在喷射过渡区与短路过渡区之间，形成亚射流电弧。 3.粗丝大电流（400-1000A） 平焊厚板，熔池尺寸大，双层保护焊

4、枪 （外：Ar；内：Ar+He）,三、电流种类与极性,采用直流反接法： 容易过渡； 工件析热多； 阴极雾化作用。 四、MIG焊的熔滴过渡方式,熔化极氩弧焊有五种熔滴过渡方式：短路过渡、大滴过渡、射流过渡、亚射流过渡及脉冲射流过渡。 脉冲射流过渡： I脉I临; I基I临,大滴,射滴,射流,7-2亚射流过渡和电弧 固有的调节作用,一、亚射流过渡的特点,亚射流过渡是介于短路过渡与射流过渡之间的一种过渡形式，是铝及铝合金焊接中特有的一种熔滴过渡方式。,亚射流过渡：可见弧长很短， 向四周扩展为蝶形，并略带 爆声。,在熔化特性曲线上：,射流过渡区域：焊丝熔化特性曲线几乎是垂线； 亚射流过渡区域：特性曲线向

5、左弯曲，焊丝熔化系数随着弧长增加而减小，随着弧长减小而增大。在高电流值下更为明显。,二、亚射流电弧固有的自调节作用,在此图中亚射流过渡的熔化特性曲线M-C上，各点处焊丝的熔化速度V熔等于焊丝的送进速度V送，O点是电弧的稳定工作点，对应的弧长为l0。 图中C-C表示电源的外特性曲线为恒流电源。这样就建立了第三种弧长自动调节系统，即亚射流过渡等速送丝配恒流特性的电源（前两种是等速送丝配平特性电源，弧压反馈式配陡降特性电源）,如果某种外界干扰使亚射流过渡电弧突然由l0变化至l1(电弧燃烧点由O上升至O1)，由于电源外特性为恒流，电弧电流不变。但电弧变长后，焊丝熔化系数减小，使得焊丝熔化速度减小，焊丝

6、熔化速度与送进速度失去平衡，v熔v送，于是电弧要逐渐缩短，O1点逐渐向O点回归，最后O1与O重合， v熔=v送，电弧又稳定在l0长度上燃烧。 反之，外界干扰使弧长突然从l0变化到l2，同样很快恢复到l0.,亚射流电弧固有的自调节作用与射流电弧的自身调节作用异同：,相同：均以焊丝熔化速度为调节量来保持焊接过程中弧长一定； 不同处： 前者依靠焊丝熔化系数的变化使焊丝熔化速度变化； 后者依靠电弧电流的变化使焊丝熔化速度变化。,用亚射流焊接铝，有以下优点：,由于电弧为蝶形，所以阴极雾化区大。焊缝起皱及表面形成黑粉的现象比射流电弧少； 由于采用恒流外特性电源，焊接过程中弧长在一定范围内变化，焊接电流始终

7、不变，因此焊缝外形和熔深非常匀匀； 射流电弧的熔深形状为“指状形”，而亚射流电弧为“碟形”，避免了“指状形”熔深引起的熔透不足等缺陷。,亚射流电弧范围不宽（例如：1.6mm铝丝，在Ar中约为2-8mm）。 对于一定的焊接电流，最佳送丝速度范围相当窄。送丝速度太小，易引起焊丝回烧；过高，焊丝粘着在工件上。 送丝速度与焊接电流同步控制系统。用以保证电弧在图中阴影部分中心线上燃烧，且中心线的斜率可以调节。 目前出售的亚射流电弧焊MIG焊机，采用一元化调节。,一、熔化极氩弧焊设备的分类 （一）按操作方式分类 1、半自动熔化极氩弧焊设备是指焊丝自动送进、焊炬由人工操纵的熔化极氩弧焊设备。 2、自动熔化极

8、氩弧焊设备是指焊丝送进、焊炬行走均能够自动进行的熔化极氩弧焊设备。 （二）按所用的电源分类 直流 脉冲 （三）按弧长自动调节原理分类 1.等速送丝式配用平特性电源； 2.均匀送丝式配用下降特性电源； 3.等速送丝系统配用恒流特性电源，用于亚射流 电弧焊铝。,7-3熔化极氩弧焊设备,二、熔化极氩弧焊设备的组成 通常由弧焊电源、控制箱、送丝机构、焊炬、水冷系统及供气系统组成。自动熔化极氩弧焊设备还配有行走小车或悬臂梁等，而送丝机构及焊炬均安装在小车上或悬臂梁的机头上。,（一）熔化极氩弧焊电源 1、利用细焊丝（直径小于1.6mm）焊接时，采用平特性或缓降特性的电源，配以等速送丝式送丝机。 2、利用亚

9、射流过渡工艺焊接铝及铝合金时，一般采用恒流特性的电源，配以等速送丝的送丝机构，依靠电弧的固有自调节作用来保证弧长的稳定。 3、采用粗焊丝（直径大于2.0 mm）进行熔化极氩弧焊焊接时，电弧的自调节作用很弱。为了保证弧长自动调节采用弧压反馈送丝机配陡降特性电源。,（二）控制箱 控制焊丝的自动送进、提前送气、滞后停气、引弧、电流通断、电流衰减、冷却水流的通断及焊丝的送进等。对于自动焊机，还要控制小车行走机构。 （三）气路和水路 气路系统由气瓶、减压阀、流量计、软管及气阀组成。利用混合气体进行焊接时，要求利用一配比器，利用配比器可方便地调整混合气体的配比。 水路系统用于冷却焊炬及电缆，通常水路中设有

10、水压开关，当水压太低或断水时，水压开关将使焊机停止工作。,（四）焊炬 1、组成：主要由导电嘴、喷嘴、焊枪体、帽罩及冷却水套等组成。 2、作用：送丝、导通电流、向焊接区输送保护气体等。 （五）送丝机 1、送丝机的分类 根据速度调节方式，送丝机构分为等速送丝和均匀（弧压反馈）送丝两种。,根据送丝滚轮与送丝软管的相对位置，送丝机构可分为： 1）推丝式送丝滚轮位于送丝软管之后，为一种应用最广泛的送丝机构，其特点是结构简单、焊枪轻便。但焊丝阻力较大，因此主要使用于送丝距离小于3m的场合下。 2）拉丝式拉丝式送丝机构的送丝滚轮和送丝电动机均安装在焊枪上，其特点是送丝稳定、可靠，但焊枪的重量增加，加重了焊工

11、的劳动强度。 3）推拉丝式 推拉丝式送丝机构同时采用推丝电机及拉丝电机，推丝电机提供主要动力，拉丝电机的作用是将送丝软管内的焊丝拉直，送丝距离可达15m左右，但机构较复杂，目前应用较少。,三、影响送丝稳定性的因素,1. 焊丝在送丝软管中的阻力 软管内径 内径过小，焊丝与软管内壁间的接触面积增大，送丝阻力增加；内径过大，焊丝呈波浪状态，在推丝中，送丝阻力急剧增大。 软管材料 摩擦系数越小越好； 弹簧钢丝绕制，适用各种钢等的焊接；聚四氟乙烯或尼龙，适用于铝及铝合金等的焊接。 焊丝的弯曲度 尽可能采用大直径焊丝盘 软管弯曲度 软管平直，送丝阻力小,不同直径焊丝的软管直径,三、影响送丝稳定性的因素,2

12、. 焊丝在导电嘴中的阻力 导电嘴要有合适的孔径与长度。 孔径过小，送丝阻力增加，略有变形便卡紧在导电嘴送不出。过大，导电不稳定，焊丝和导电嘴内壁间起弧与粘连，送丝也不稳定。 例如：钢焊丝的导电嘴，孔径比焊丝直径大0.1-0.4mm，长度约20-30mm。 铝焊丝要比钢焊丝孔径大0.3-0.4mm。,三、影响送丝稳定性的因素,3. 送丝滚轮结构和对焊丝的驱动方式 平面式送丝机构 送丝滚轮回转面与焊丝输送方向在同一平面上。,行星式送丝机构 轴向固定的旋转螺母能轴向推送螺杆。三个互为120的滚轮交叉地装置在一块底座上，组成一个驱动盘。这个驱动盘即相当于螺母。通过三个滚轮中间的焊丝则相当于螺杆。,双曲

13、面滚轮行星式送丝机构,送丝滚轮的工作面为双曲面， 用两只双曲面滚轮驱动焊丝。 送丝轮1和2，一面绕焊丝公转， 一面自转，公转一周焊丝被送 进一个螺距S，S大小由送丝轮 和焊丝间的夹角a决定。,7-4熔化极氩弧焊工艺,一）、工艺参数的选择 （一）保护气体 MIG/MAG焊采用的气体以氩气为主。但采用纯氩气时会产生以下问题： （1）易导致指状熔深； （2）焊接低碳钢及低合金钢时，液态金属的粘度高、表面张力大，易导致气孔、咬边等缺陷； （3）焊接低碳钢、低合金钢时，电弧阴极斑点不稳定，易于导致熔深及焊缝成形不均匀。 因此，熔化极氩弧焊一般不使用纯氩气体进行焊接，通常根据所焊接的材料采用适当比例的混合

14、气体。,He传热系数大，在相同的电弧长度下电弧电压较高，温度也比Ar弧高的多。 钨极He弧焊的焊速几乎可两倍于钨极Ar弧焊。,1、Ar+He,铝及其合金 气体：纯Ar，Ar+(20%90%)He 特点： 电弧稳定，飞溅小， 温度高，熔透能力大，焊缝成形好； 随着氦含量的增大，飞溅增大。 铜及其合金 气体： Ar+ (50%75%)He 特点： 改善金属的润湿性，提高焊接质量。,2、Ar+H2,镍及其合金 气体：Ar+H2（6%）。防止CO气孔。提高电弧温度。 利用TIG焊焊接不锈钢时也可利用4-8%的氢气。,铜及铜合金 气体：Ar/N2为80/20； 特点：电弧温度高； 与Ar+He相比，N2

15、来源多，价格便宜，但有 飞溅，焊缝表面粗糙，有一定的烟雾。,3、Ar+N2,Ar+(1-5%)O2,不锈钢等高合金钢及级别较高的高强度钢； Ar+(20%-)O2，低碳钢及低合金结构钢。 纯Ar焊接不锈钢（低碳钢及低合金钢）的问题： 液体金属的粘度及表面张力大，产生气孔。焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易形成咬边等； 产生所谓阴极飘逸现象。电弧根部不稳定，引起焊缝熔深及焊缝成形不规则。,4、Ar+O2,加入少量氧，使熔池连续被氧化，使得在阴极斑点处同时进行破碎氧化物和形成氧化物这两个过程，阴极斑点便不再转移。,焊缝金属的冲击韧性不取决于保护气体的氧化性，而取决于焊缝金属中的含氧量。,不锈钢及高强度钢

16、 气体：Ar+（1-5%）O2 或Ar+（1%2%）CO2 特点： 提高熔池的氧化性，降低焊缝金属的含氢量， 克服指状熔深问题及阴极飘移现象，可有效防止气孔、咬边等缺陷。利用后者时，焊缝可能会增碳。,碳钢及低合金钢 1）气体：Ar+(1%5%)O2 或Ar+20%CO2 特点： 提高熔池的氧化性， 克服阴极飘移及指状熔深现象，改善焊缝成形； 可有效防止氮气孔及氢气孔，提高焊缝的塑性及抗冷裂能力。 2）气体：Ar+15%CO2+5%O2 特点： 飞溅小，电弧稳定，成形好， 有良好的焊接质量，焊缝断面形状及熔深较理想。,熔敷速度高，熔深大； 氧化反应加剧，放热增加。加入25%O2，使熔池温度提高205-308. 焊缝金属含氢量较低； e.g.CO2焊缝含H2约0.07ml/100g,而CO2+O2焊缝含H2约0.03ml/1