Chep.8 气体保护电弧焊8.1 钨极氩弧焊8.2 熔化极氩弧焊8.3 CO2气体保护焊思考题：8.1 钨极氩弧焊一、TIG特点1、以Ar气做保护气，保护效果好Ar特性：密度：1.7837kg/m3，空气中含量：0.935%.比空气重（1.2928kg/m3 ），保护效果好沸点：186，制氧副产品，纯度要求99.999.999%惰性气体，不与气体元素发生化学反应，也不溶于熔池中2、没有焊渣，焊缝成形美观3、引弧较为困难，但燃烧起来却很稳定Ar：Ui15.7V 电离电压高，引弧困难，一般TIG焊机空载电压较高4、焊接能量集中，HAZ小，收缩变形小，宜于薄板焊接比热容小，热传导系数小，散热能量低，且为单原子气体，较低的电场强度，即可稳定燃烧TIG焊弧压815V，常规电弧中最低5、规范稳定，参数容易控制，焊接质量稳定6、成本较高，生产率低氩气价格高，TIG设备复杂(2.0mm 1Cr18Ni9Ti 对接 vW=14m/h I=140A U=10V)7、对焊件清理要求高Ar在焊接中既不脱氧，又不去氢，焊前彻底清理油、锈、污、水分二、 气体保护焊焊炬结构（一）焊枪结构及气体保护效果1、气体流态 气体在管内呈有规则的层状或流束状运动，此时的气体质点在层次分明的平行层中运动，质点之间不产生相互干扰或混杂称层流。
气体在管内流动时，气体质点之间相互干扰或搅混，在气体内部出现很多漩涡，称紊流层流紊流长径比： 管子形状突然变化，层流转变为紊流，经过一段距离，转为层流2、焊枪结构喷嘴出口的气流近壁为层流，中心为紊流1）气体镇静室由于枪室程度不能满足 将气体气流的压力、流速沿内腔横截面均匀化同时配气筛装置2）喷嘴圆柱形内壁光滑出口边缘成直角同心度好（二）电极1、对电极的要求*1、耐高温熔点、沸点高，焊接过程本身不熔化2、电流容量大发热小，烧损少3、电子发射能力强引弧、稳弧性能好2、电极种类1）纯钨极 熔点：3387 沸点：5900 UW：4.54V电子发射能力略有不足2) 钍钨极13.5% ThO2 UW：2.63V电子发射能力提高503) 铈钨极2 CeO电流容量及电弧性能都得到提高Th：放射性元素Ce：微放射性元素3、钨极对电弧的影响1）钨极直径DCSP可增大电流20以上一般尽量选用小直径电极钨极外伸长度510mm2) 钨极形状小电流，尖锥角角度增大，熔深增大，熔宽减小大电流，平顶锥三 电流的种类和极性1、DCSP工件为阳极，产热量大，熔池深而窄，生产率高，工件的收缩和变形都小特点：钨极产热小，不易过热，电流容量大。
钨棒热发射力很强，采用小直径钨棒时，电流密度大，所以电弧稳定性也比反接时好阳极斑点电流密度小，没有去除氧化膜的作用，可用于焊接低碳钢、不锈钢、钛合金等，不可焊铝、镁易氧化材料2、DCRP特点：钨为阳极，产热量大，易过热，易烧损，电流容量小工件为阴极，电流小，焊缝浅而宽，生产率低125A，钨极直径DCSP 1.6mmDCRP 6mm工件为阴极，去除氧化膜熔点：Al 660Al2O3 2050阴极斑点破碎氧化膜，可用于焊接铝、镁3、ACTIG DCSP及DCRP焊接Al、Mg合金效果都不好，采用ACTIG，可综合二者优点正半周：钨极得到冷却负半周：去除氧化膜注：最佳；良好；最差产生问题：产生直流分量电弧过零，需稳弧（1）直流分量的产生及消除1）直流分量的产生电性能热物理性能几何尺寸弧柱导电率电场强度电弧电压电流不对称I直的方向：工件 钨极2）直流分量的危害阴极去除氧化膜作用减弱焊接变压器铁芯上产生部分直流磁通，激磁电流大大增加a.变压器铁损和铜损增加，效率降低，温度升高b.电流波形严重畸变，功率因数降低3）消除直流分量的措施串蓄电池I500A，E6V问题：笨重难以完全消除串二极管问题：二极管容量R发热串电容R0.02（5002*0.02=5000W)隔直通交3001100F/A（2）引弧、稳弧措施1）提高焊接电源空载电压（150220V）变压器容量增加很多功率因数降低，成本增加不安全2）高频振荡器振荡频率u每次振荡维持时间约为1/101/3电源周期。
u振荡器串联或并联到焊接回路，可用于引弧u高频对人有一定的危害四、 TIG焊规范参数1、TIG规范参数选择焊接参数： 电流种类、极性，焊接电流，电弧电压，焊接速度，送丝速度，钨极形状及直径，氩气流量，喷嘴孔径不锈钢焊接：2、TIG焊操作技术钨极与工件表面的角度一般8085垂直时保护效果最好，但影响焊工视线填充焊丝与工件夹角应尽量小，一般10左右正确的送丝为钨极的前方，边送边熔，非送入熔池中引弧时在引弧板上进行，然后把电弧移到焊接区域收弧时多填加焊丝，使余高增大，焊后铲平，防止出现缩孔、裂纹五、PCTIG1、PCTIG工艺特点参数：1)、电弧线能量低，可焊接超薄焊件脉冲电流 Im脉冲时间 tm基值电流 Ij基值时间 tj2)、便于精确控制电弧能量及其分布3)、宜于焊接难焊金属材料2、PCTIG焊规范参数1)、脉冲电流和脉冲持续时间 Im和tm是决定焊缝成形尺寸的主要参数脉冲电流作用更大二者不同组合，可调节焊缝成形尺寸2)、基值电流基值电流尽量小，但过小焊缝出现下凹3)、基值时间调节输入热量4)、脉冲频率低频：0.510Hz高频：130KHz8.2 MIG焊方法一、MIG焊特点1、适于范围广，几乎可焊接所以金属。
2、生产率高、焊接变形小铝、铜、不锈钢焊丝和电弧的电流密度大3、熔滴过渡主要采用喷射过渡形式，电弧稳定，飞溅极小 4、焊铝可直流反接，良好的阴极雾化作用、亚射流电弧的固有自调节作用显著5、焊前清理要求高 6、设备复杂，成本较高二、亚射流过渡*1、短路过渡E很小，短路过渡电弧功率很小，母材熔化不足，焊缝润湿性差Al导热性好，熔点低，电子发射能力差，短路后，再引弧困难2、射流过渡MIG焊Al：指状熔深，不利于结晶电弧较长，不利于保护*3、亚射流过渡弧长28mm介于短路过渡和射流过渡之间亚射流特点：电弧呈“碟形”，阴极雾化区大，焊缝表面皱皮和黑粉减少一般电源采用恒流特性，焊接过程中，焊接电流始终不变，焊缝外形和熔深非常均匀熔池形状呈“碗状”，避免了射流过渡的“指状熔深电弧固有自调节作用最佳送丝速度范围较窄电弧固有自调节与电弧自身调节比较固有自调节自身调节熔化速度弧长调节电流调节电源外特性送丝速度弧压调节电源外特性送丝速度三、PCMIG1、特点2）有利于全位置焊接1）具有较宽的电流调节范围 在小于临界电流值，可获得射流过渡可用粗丝焊薄板粗丝制造容易，成本低粗丝挺直，容易对中粗丝比表面积小，气孔倾向小采用脉冲，平均电流比较小，焊缝成形好，飞溅小3）可有效控制热输入，改善接头性能热敏材料，限制热输入，可获得良好成形4）脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用改善熔池冶金性能，消除气孔2、焊接参数脉冲电流基值电流脉冲频率脉冲宽比四、 混合气体的选择和应用混合气体种类很多，一般以Ar为主，加入气体气体，又称富Ar气体保护焊MAG（Metal Active Gas Arc Welding）1、ArHeHe：惰性气体，导热系数大，冷却强，电弧电压高。
Ar：指状熔深He：熔深不足Ar+He：成形较好Ar/He比例：焊Al：1050/9050%焊Ti、Zr：75%/25%焊Ni：8580%/1520%2、ArH2H2 具有还原性焊Ni，可抑制和消除焊缝中CO气孔H26%, 否则导致出现氢气孔焊不锈钢，可提高电弧温度，增加母材热输入H2: 48%3、ArN2N2 焊Cu优点： 提高电弧温度，来源广，价格便宜缺点：有飞溅，焊缝表面粗糙Ar/N2=80/204、ArO2焊不锈钢：O2：15焊低碳钢：O2：20纯Ar焊不锈钢缺点：*1、液体金属粘度及表面张力大，焊缝润湿性差，焊缝两侧易咬肉2、阴极斑点飘移，焊缝熔深和成形不稳定ArO2（15）：*1、克服阴极飘移现象2、金属溶滴细化，降低了临界电流值使阴极斑点处同时进行破碎氧化物和形成氧化物两个过程，阴极斑点不再飘移O2活化剂，降低了表面溶滴张力ArO2（20）：（焊碳素钢和低合金钢）生产率高抗气孔能力比加20CO2及纯CO2好焊缝冲击韧性高克服焊缝指状熔深5、ArCO2广泛用于焊接碳钢和低合金钢特点：*1、Ar弧特性，电弧稳定，飞溅小，轴向喷射过渡*2、具有氧化性，克服阴极飘移及焊缝成形不良CO2：2030为防止气孔及减少飞溅，使用脱氧剂焊丝（H08Mn2SiA）6、ArCO2O2焊接低碳素钢和低合金钢最佳组合80%Ar+15%CO2+5%O2焊缝成形接头质量金属溶滴过渡电弧稳定性国家资源不同，混合气体使用不同美国：He资源便宜，应用广欧洲：ArN2，焊Cu日本：CO2O2，碳钢我国：高纯Ar ，150元/瓶He 2000元/瓶五、 MIG焊设备1、焊接电源直流电源、反接1）、细焊丝：电弧自身调节等速送丝平或缓降电源外特性2）、粗焊丝：弧压反馈调节变速送丝陡降电源外特性（较少采用）3）、焊Al：电弧固有自调节等速送丝恒流电源外特性2、送丝系统1、送丝方式1）推丝式应用较广，其特点：焊枪结构简单，操作方便，维修方便。
送丝阻力大，一般25m2）拉丝式送丝稳定性和可靠性增加焊把重量大，焊工劳动强度高主要用于细丝间歇式点焊3）推拉丝式子要求拉丝动力稍快于推丝动力送丝距离可达15m 2、影响送丝稳定性的因素1）送丝电机的机械特性及拖动控制线路的控制精度2）送丝阻力（1）焊丝在软管中的阻力软管内径软管内劲与焊丝直径合适匹配软管材料摩擦系数越小越好（钢或尼龙）焊丝弯曲度尽量使用大直径焊丝盘，焊丝进入送丝软管前最好矫正软管弯曲度尽量减小如果弯曲度（2）焊丝在导电嘴中的阻力导电嘴孔径过小，阻力大导电嘴孔径过大，导电不稳，引起焊丝与导电嘴内部起弧与粘连一般孔径比焊丝大0.104mm，长度2030mm铝焊丝适当增加导电嘴孔径和长度六、 MIG焊工艺滴过渡形式短路过渡射流过渡亚射流过渡脉冲射流过渡焊丝直径焊接电流电弧电压焊接速度保护气流量焊丝伸出长度喷嘴直径 焊接参数焊接参数选择原则：根据板厚和材料性质选择过渡形式和焊接电流值根据电流值匹配电弧电压值焊接速度和焊接电流相匹配MIG焊喷嘴要比TIG焊大，气流量也相应增大,一般3060L/min.喷嘴距工件距离稍提高，一般1220mm例子：一、CO2焊特点1、生产率高CO2穿透力大，熔深大且焊丝熔化速度快，生产率比SMAW高13倍。
2、焊接成本低CO2气体价廉，总成本为SMAW 40503、能耗低3mm钢板电能消耗为SMAW的704、适用范围广焊接位置、板厚几乎不受限制5、抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好8.3 CO2电弧焊*CO2焊应用6、焊后不需要清渣，易于机械化和自动化1、场所：造船、机车、汽车、石油加工、工程机械、农业机械等结构件结构件2、材料：低碳钢和低合金钢注意：*1、CO2焊缝含氧量增加，冲击韧性下降，压力容器不推荐使用2、CO2焊接不锈钢，有增碳现象，降低材料耐腐蚀性能，不推荐使用3、原因其物理化学特性，CO2电弧具有较大飞溅，采取各种措施，只能减小其飞溅，难以完全消除飞溅二、 CO2焊冶金特点一）、合金元素的氧化CO2高温分解：反应在低于金属熔点（1500）下进行，次要的氧化反应电弧中 4060% CO2 分解合金元素烧损Fe 浓度最高，氧化较剧烈反应生产物：1、SiO2、MnO成杂质进入熔渣2、CO气体逸出到空气中3、FeO 一部分成为熔渣，另部分溶于液态金属，可能发生如下反应*1、此反应若发生在熔池深部，CO来不及逸出，形成气孔2、此反应若发生在熔滴中，CO高温急剧膨胀，大飞溅CO2焊三大问题：合金因素烧损、气孔、飞溅焊三大问题：合金因素烧损、气孔、飞溅二）、脱氧措施1、对脱氧剂的要求对氧的亲和力比Fe大生产物不引起不良后果生产物不是气体生产物不溶于熔池熔点低、比重小、易浮出2、常用脱氧剂 Al 强脱氧剂，但降低焊缝抗热裂性能，不宜过多 Ti 强脱氧剂，细化晶粒，。