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1、中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊MIGAr+He作维护气体作维护气体MAGAr+O2作维护气体作维护气体Ar+CO2作维护气体作维护气体Ar+ O2+CO2作维护气体作维护气体Ar作维护气体作维护气体Metal Inert Gas Arc WeldingMIGMetal Active Gas Arc WeldingMAG中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School
2、of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1 7.1 熔化极氩弧焊原理、特点及运用熔化极氩弧焊原理、特点及运用7.1.1 7.1.1 熔化极氩弧焊任务原理熔化极氩弧焊任务原理1 1焊件焊件 2 2电弧电弧 3 3焊丝焊丝 4 4焊丝盘焊丝盘 5 5送丝滚轮送丝滚轮 6 6导电嘴导电嘴 7 7维护罩维护罩 8 8维护气体维护气体 9 9熔池熔池 10 10焊缝金属焊缝金属中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章
3、章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1.2 7.1.2 熔化极氩弧焊的特点熔化极氩弧焊的特点 优点：优点：1 1MIGMIG焊时，电弧空间无氧化性，能防止氧化，焊接焊时，电弧空间无氧化性，能防止氧化，焊接中不产生熔渣，在焊丝中不需求参与脱氧剂，可以运中不产生熔渣，在焊丝中不需求参与脱氧剂，可以运用与母材同等成分的焊丝进展焊接。用与母材同等成分的焊丝进展焊接。MAGMAG焊氧化性较弱。焊氧化性较弱。2 2 与与CO2CO2电弧焊相比较，熔化极氩弧焊电弧稳定、熔电弧焊相比较，熔化极氩弧焊电弧稳定、熔滴过渡稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。滴过渡稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。3 3 与钨极氩弧焊相比较，
4、焊丝和电弧的电流密度大，与钨极氩弧焊相比较，焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变形小，焊接消费率高。形小，焊接消费率高。4 4 MIG MIG焊采用焊丝为正的直流电弧焊接铝及铝合金时，焊采用焊丝为正的直流电弧焊接铝及铝合金时，对母材外表的氧化膜有良好的阴极清理作用。对母材外表的氧化膜有良好的阴极清理作用。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊缺陷：缺陷：1 1 氩气及
5、混合气体比氩气及混合气体比CO2CO2气体的售价高，气体的售价高，熔化极氩弧焊的焊接本钱比熔化极氩弧焊的焊接本钱比CO2CO2电弧焊的焊接电弧焊的焊接本钱高。本钱高。2 2 MIG MIG焊对工件、焊丝的焊前清理要求较焊对工件、焊丝的焊前清理要求较高，即焊接过程对油、锈等污染比较敏感。高，即焊接过程对油、锈等污染比较敏感。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1.3 7.1.3 熔化极氩弧焊的运用熔化极氩弧焊的运用 1.MIG焊几乎可以焊接一
6、切的金属资料，主要用于焊接铝、镁、铜、钛及其合金，以及不锈钢 2.富氩混合气体维护的MAG焊可以焊接碳钢和某些低合金钢，在要求不高的情况下也可以焊接不锈钢。不能焊接铝、镁、铜、钛等容易氧化的金属及其合金。 3.广泛运用于汽车制造、工程机械、化工设备、矿山设备、机车车辆、船舶制造、电站锅炉等行业。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.27.2焊接电源及极性选择焊接电源及极性选择 普通采用直流反接焊件接负，很少采用直流正接焊件接正或者交流电流：
7、12为了得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过渡过程3)是在焊接铝、镁及其合金时，也需求利用直流反接时电弧对焊件及熔池外表的氧化膜所具有的阴极清理作用。 PAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRP中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3 7.3 熔化极氩弧焊的熔滴过渡熔化极氩弧焊的熔滴过渡 熔滴过渡形状有粗滴过渡、射滴过渡、射流过渡、旋转射流过渡、亚射流过渡、短路过渡等。 运用广泛的是射滴过渡、射流过渡和亚射流过渡。 中国矿业大学
8、大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.1 7.3.1 射滴过渡射滴过渡射滴过渡的电弧形状及熔滴上的作用力射滴过渡的电弧形状及熔滴上的作用力a a 射滴过渡的熔滴及电弧形状射滴过渡的熔滴及电弧形状 b) b) 射滴过渡的熔滴上的作用力射滴过渡的熔滴上的作用力原理：妨碍熔滴过渡的力主要是原理：妨碍熔滴过渡的力主要是焊丝与熔滴间的外表张力。斑点焊丝与熔滴间的外表张力。斑点压力作用在熔滴外表各个部位，压力作用在熔滴外表各个部位，其妨碍熔滴过渡的作用降低。其妨
9、碍熔滴过渡的作用降低。 过渡的推进力是作用在熔滴上的过渡的推进力是作用在熔滴上的电磁收缩力。电磁收缩力。 熔滴的尺寸明显减小，接近于焊熔滴的尺寸明显减小，接近于焊丝直径，熔滴沿焊丝轴向过渡。丝直径，熔滴沿焊丝轴向过渡。n构成条件：普通是构成条件：普通是MIGMIG焊铝时焊铝时或钢焊丝脉冲焊时出现，电流或钢焊丝脉冲焊时出现，电流必需到达射滴过渡临界电流，必需到达射滴过渡临界电流，中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.2 7.3.2 射流过渡
10、射流过渡 当焊接电流进一步增大，并超越射流过渡的临界电流值时，产生射流过渡。熔滴过渡时电弧熄灭稳定，对维护气流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的维护效果和焊接质量。 MIG和MAG焊主要采用这种过渡方式。射流过渡构成机理表示图射流过渡构成机理表示图中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.3 7.3.3 亚射流过渡亚射流过渡构成条件：构成条件： 只在铝及铝合金只在铝及铝合金MIG焊时才会出现的一种熔滴过渡焊时才会出现的一种熔滴过渡方式方
11、式定义：其介于短路过渡和射滴过渡之间。由于弧长较短，尺寸细定义：其介于短路过渡和射滴过渡之间。由于弧长较短，尺寸细小的熔滴在即将以射滴方式过渡到熔池中时，发生短路，然小的熔滴在即将以射滴方式过渡到熔池中时，发生短路，然后在电磁收缩力的作用下完成过渡。后在电磁收缩力的作用下完成过渡。特点特点1弧长比较短，电弧向周围扩展为碟形，弧长比较短，电弧向周围扩展为碟形，存在熔滴短路过程，电弧略微带有爆声。存在熔滴短路过程，电弧略微带有爆声。2熔深呈碗形，可防止指状熔深。熔深呈碗形，可防止指状熔深。3电弧呈蝴蝶外形，阴极雾化电弧呈蝴蝶外形，阴极雾化作用强。作用强。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大
12、学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.5 7.5 熔化极氩弧焊的维护气体及焊丝熔化极氩弧焊的维护气体及焊丝7.5.1 7.5.1 维护气体维护气体 Ar+HeAr+He 氩气电弧稳定而柔和，阴极清理氩气电弧稳定而柔和，阴极清理作用好，氦气电弧发热量大而集中，作用好，氦气电弧发热量大而集中，具有较大的熔深。两者混合运用就具有较大的熔深。两者混合运用就可同时具有两者的优点。可同时具有两者的优点。2. Ar+H22. Ar+H2 利用利用Ar+H2Ar+H2混合气体的复原性，焊混合气体的复原
13、性，焊接镍及其合金时，可以抑制和消除接镍及其合金时，可以抑制和消除焊缝中的焊缝中的COCO气孔，但气孔，但H2H2含量必需低含量必需低于于6 6，否那么会导致产生，否那么会导致产生H2H2气孔。气孔。此外，在此外，在ArAr中参与中参与H2H2可提高电弧温可提高电弧温度，添加母材热输入。度，添加母材热输入。 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊3.Ar+N23.Ar+N2 Ar中参与N2后，电弧的温度比纯Ar电弧的温度高。主要用于焊接铜及铜合金
14、从冶金性质上思索，通常氮弧焊只在焊接脱氧铜时运用，其Ar与N2的混合比为80:20。 这种气体与Ar+He混合气体比较，优点是N2的来源多，价钱廉价。缺陷是焊接时有飞溅，并且焊缝外表较粗糙。 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊4.Ar+O24.Ar+O2两种类型两种类型: : 一类含一类含O2O2量较低，为量较低，为1 15 5，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较高的高强度钢；高的高强度钢；纯纯ArAr焊接不锈
15、钢包括低碳钢和低合金钢存在问题：焊接不锈钢包括低碳钢和低合金钢存在问题：1 1液态金属液态金属的粘度及外表张力较大，易产生气孔，焊缝的润湿性差，易产生的粘度及外表张力较大，易产生气孔，焊缝的润湿性差，易产生咬肉等缺陷；咬肉等缺陷；2 2电弧的阴极斑点不稳定，产生阴极漂移，使焊缝电弧的阴极斑点不稳定，产生阴极漂移，使焊缝熔深及成形不规那么。熔深及成形不规那么。参与少量的参与少量的O2,O2,可得以改善：可得以改善： 缘由：缘由：1 1提高熔池的氧化性，降低外表张力，降低焊缝金属的含提高熔池的氧化性，降低外表张力，降低焊缝金属的含氢量，氢量，2 2抑制阴极飘移景象，可有效防止气抑制阴极飘移景象，可
16、有效防止气孔、咬边等缺陷。孔、咬边等缺陷。 另一类含另一类含O2O2量较高，可达量较高，可达2020以上，用于焊接低碳钢及低合金构造以上，用于焊接低碳钢及低合金构造钢。钢。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊5.Ar+CO25.Ar+CO2 用于焊接碳钢及低合金钢。 既具有Ar气的优点，如电弧稳定、飞溅小、很容易获得轴向放射过渡等，又抑制了用单一Ar气焊接时产生阴极漂移景象及焊缝成形不良等问题。 Ar与CO2的混合比例，通常为Ar 80CO22
17、0或Ar 82CO218及Ar 80CO215O25。为防止CO气孔及减小飞溅，须运用含有脱氧剂的焊丝中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊6.Ar+CO2+O26.Ar+CO2+O2 用80Ar+15%CO2+5%O2混合气体焊接低碳钢、低合金钢，焊缝成形、接头质量以及金属熔滴过渡和电弧稳定性方面都非常称心。不同维护气体的焊缝成形不同维护气体的焊缝成形中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Mat
18、erial Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.5.2 7.5.2 焊丝焊丝 熔化极氩弧焊焊丝的化学成分应该与母材的化学成分匹配，并且具有良好的焊接工艺性能和焊缝力学性能。 碳钢、低合金钢：强度相当的焊丝碳钢、低合金钢：强度相当的焊丝铝、高合金钢：采用与母材成分相近的焊丝铝、高合金钢：采用与母材成分相近的焊丝中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊1.1.低碳钢及低合金钢焊丝低碳钢及低合金钢焊丝2.
19、2. 3.3. 常采用低常采用低MnMn、低、低SiSi焊丝。其它化学成分可以与母焊丝。其它化学成分可以与母材一致，也可以有假设干差别。材一致，也可以有假设干差别。4.4. 低合金钢焊丝中添加低合金钢焊丝中添加MnMn、NiNi、MoMo、CrCr等合金元素，以等合金元素，以满足焊缝金属力学性能的要求。满足焊缝金属力学性能的要求。5.5. 焊接低合金高强钢时，焊缝中的焊接低合金高强钢时，焊缝中的C C含量通常低于母材，含量通常低于母材，MnMn的含量那么明显高于母材。为了改善低温韧度，焊缝的含量那么明显高于母材。为了改善低温韧度，焊缝中的中的SiSi含量不宜过高。含量不宜过高。6.6.牌号：如
20、：牌号：如：H08Mn2SiAH08Mn2SiA中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊 2. 不锈钢焊丝牌号：同低碳钢及低合金钢焊丝 焊丝成分应与被焊接的不锈钢成分根本一致：焊接铬不锈钢时可采用H0Cr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝；焊接铬镍不锈钢时，可采用H0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti等焊丝焊接超低碳不锈钢时，应采用相应的超低碳焊丝，如H00Cr19Ni9等 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学
21、院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊3. 3. 铝铝及及铝铝合金合金焊丝焊丝 型号：型号： 以以“S“S表示表示焊丝焊丝，用化学元，用化学元素符号表示素符号表示焊丝焊丝的主要合金的主要合金组组成，用成，用“-“-隔开的尾部数字表示同隔开的尾部数字表示同类焊丝类焊丝的不同的不同种种类类，例如，例如SAlSi-1SAlSi-1、SAlSi-2SAlSi-2等。等。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第
22、7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊4 4 镍镍及及镍镍合金合金焊丝焊丝 型号：以字母型号：以字母“ER“ER表示表示焊丝焊丝，“Ni“Ni表表示示为镍为镍及及镍镍合金合金焊丝焊丝，焊丝焊丝中的其它合金元素中的其它合金元素用化学符号表示，放在符号用化学符号表示，放在符号“Ni“Ni的后面，短的后面，短划划“-“-后面的数字表示后面的数字表示焊丝焊丝化学成分分化学成分分类类代代号，如如号，如如ERNiMo-1ERNiMo-1、ERNiCrMo-1ERNiCrMo-1等。等。5. 5. 铜铜及及铜铜合金合金焊丝焊丝 牌号：以牌号：以“HS“HS表示表示焊丝焊丝，其后，以化学，其后，以化学元素符号表
23、示元素符号表示焊丝焊丝的主要的主要组组成元素。在成元素。在“-“-后的数字表示同一主要化学元素后的数字表示同一主要化学元素组组成中的不同成中的不同种种类类，如，如HSCuZn-1HSCuZn-1、HSCuZn-2HSCuZn-2等。等。6. 6. 钛钛及及钛钛合金合金焊丝焊丝 焊焊接接钛钛及及钛钛合金合金时时通常采用通常采用MIGMIG焊焊或或TIGTIG焊焊。 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.6 7.6 熔化极氩弧焊焊接工艺熔化极氩弧
24、焊焊接工艺7.6.1 7.6.1 焊前预备焊前预备 焊前预备的主要任务是焊接坡口预焊前预备的主要任务是焊接坡口预备、焊件及焊丝外表处置、焊件组装、备、焊件及焊丝外表处置、焊件组装、焊接设备检查等。焊接设备检查等。 清理方法包括：机械清理方法包括：机械清理和化学清理清理和化学清理 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.6.2 7.6.2 焊接参数焊接参数 主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、维护气体的种类及
25、其流量等。1焊接电流和电弧电压 通常是根据焊件的厚度及焊缝熔深选择焊接电流及焊丝直径。根据焊接电流确定送丝速度，在焊丝直径一定的情况下，再根据焊接电流匹配适宜的电弧电压从而构成适宜的熔滴过渡方式及稳定的焊接过程。 中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊2 2焊接速度焊接速度 在确定的焊件厚度、焊接电流及电弧电压在确定的焊件厚度、焊接电流及电弧电压下，根据焊缝成形及焊接电流确定适宜的焊接下，根据焊缝成形及焊接电流确定适宜的焊接速度。速度。3 3焊丝
26、伸出长度焊丝伸出长度 焊丝的伸出长度添加，其电阻热添加，焊焊丝的伸出长度添加，其电阻热添加，焊丝的熔化速度添加。对于短路过渡焊接，适宜丝的熔化速度添加。对于短路过渡焊接，适宜的伸出长度为的伸出长度为6-13 mm6-13 mm；其它方式的熔滴过渡；其它方式的熔滴过渡焊接，适宜的伸出长度为焊接，适宜的伸出长度为131325 mm25 mm。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊4维护气体流量维护气体流量 流量过大或过小，就会呵斥紊流。常用流量过大或
27、过小，就会呵斥紊流。常用的熔化极氩弧焊喷嘴孔径为的熔化极氩弧焊喷嘴孔径为20mm左右，维护左右，维护气体流量为气体流量为1030L/min。大电流熔化极氩弧。大电流熔化极氩弧焊时，运用更大直径的喷嘴，需求更大的维焊时，运用更大直径的喷嘴，需求更大的维护气体流量。护气体流量。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊1.为什么熔化极氩弧焊通常采用反接？为什么熔化极氩弧焊通常采用反接？2.熔化极氩弧焊的熔滴过渡。熔化极氩弧焊的熔滴过渡。3.试述熔化极氩弧焊的不同维护气体纯氩气或混合气体试述熔化极氩弧焊的不同维护气体纯氩气或混合气体的工艺特点及其适用焊接资料的种类。的工艺特点及其适用焊接资料的种类。4.熔化极氩弧焊的焊丝的选用，及各类焊丝的型号或牌号。熔化极氩弧焊的焊丝的选用，及各类焊丝的型号或牌号。5.脉冲熔化极氩弧焊的特点有哪些？如何选择脉冲参数？脉冲熔化极氩弧焊的特点有哪些？如何选择脉冲参数？6.双丝熔化极氩弧焊及双丝熔化极氩弧焊及TIME焊的特点。焊的特点。复习思索题复习思索题
