4.1 熔化极气体保护焊MIG,MAG

1 4熔化极气体保护焊 MetalInertGasArcWelding MIG MetalActiveGasArcWelding MAG CO2气体保护焊 2 内容 一 MIG MAG焊的原理 特点及应用二 MIG MAG焊的冶金特点三 MIG MAG焊的熔滴过渡四 MIG MAG焊接设备 焊材及焊接工艺参数五 熔化极氩弧焊常用的焊接工艺 3 1 MIG MAG焊的原理 4 熔化极气体保护焊 GMAW 本章将重点介绍CO2气体保护焊和MIG MAG焊 按焊丝分为 按保护气体分为 CO2气体保护焊 1定义 利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊 简称气体保护焊 2分类 5 2气体保护焊 特点 1电弧和熔池的可见性好 焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数 2焊接过程操作方便 没有熔渣或很少有熔渣 焊后基本上不需清渣 3电弧在保护气流的压缩下热量集中 焊接速度较快 熔池较小 热影响区窄 焊件焊后变形小 4有利于焊接过程的机械化和自动化 特别是空间位置的机械化焊接 5可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁 铝 铜及其合金 6可以焊接薄板 7在室外作业时 需设挡风装置 否则气体保护效果不好 甚至很差 8电弧的光辐射很强 9焊接设备比较复杂 比焊条电弧焊设备价格高 6 3 MIG MAG焊的应用 50年代初应用于铝及铝合金 以后扩展到铜及铜合金的焊接实际上适用于几乎所有的材料但是成本高 所以一般用在有色金属及其合金的焊接 不锈钢的焊接中 7 4 MIG MAG焊的对比 MIG以Ar或He作为保护气体MAG在Ar或He中加入活性气体 如O2 CO2MAG焊在电弧形态 熔滴过渡 电弧特性等方面与氩弧相似 活性气体的量一般小于30 MAG焊可消除指状熔深MAG焊由于氧化性气体的存在金属的氧化是不可避免的 在选择焊丝时应注意在成分上给与补充 MAG焊主要用于高强钢及高合金钢的焊接 8 5 MIG焊的保护气体及焊丝 1保护气体1 单一气体Ar或者He2 混合气体Ar He2对气体的要求Ar气纯度 99 9 3焊丝的选择MIG焊的焊丝成份要求与母材接近 冶金反应较单纯 合金元素基本没有烧损 9 Ar CO2 O2 用80 Ar 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满意 不同保护气体的焊缝成形 6 MAG焊的保护气体及焊丝 焊丝MAG焊应采用高Mn高Si焊丝 补充烧损 10 二 MIG MAG焊的冶金特点 MIG焊 以Ar或He为保护气体 不与金属发生冶金反应氩气是制氧的副产品 如果氧含量超标会引起氧化反应MAG焊 含有氧化性气体O2 CO2 金属发生氧化反应 Al O2 Al2O3Fe CO2 FeO CO Si 2CO2 SiO2 2CO Mn CO2 MnO CO Si 2O SiO2Mn O MnOC O COFe O FeO MIG MAG焊 由于蒸发造成的合金损失 11 三 MIG MAG焊的熔滴过渡 MIG MAG焊的熔滴过渡形式主要有 短路过渡 滴状过渡 喷射过渡 亚射流过渡熔滴过渡形式主要取决于电流 电弧长度 极性 气体介质 焊丝材质 直径 伸出长度等参数 12 1 影响熔滴过渡的因素 1 电弧长度的影响 同样在小电流条件下 熔滴过渡可能是颗粒过渡 短路过渡 颗粒过渡需要长电弧 短路过渡需要短电弧 13 1 影响熔滴过渡的因素 2 电流的影响 小于临界电流I1 颗粒过渡 过渡频率低 大于临界电流I1 喷射过渡 过渡频率高 14 1 影响熔滴过渡的因素 15 1 影响熔滴过渡的因素 气体介质 在Ar中加入少量的O2 表面张力降低 减小了熔滴过渡阻力 喷射临界电流减小 但是过多的O2会因O2的电离使电弧收缩 临界电流提高 加入CO2使得喷射临界电流提高 临界电流 产生跳弧的最小电流 16 影响临界电流的因素 焊丝材质 相同条件下钢焊丝的喷射临界电流高于铝焊丝 铝焊丝更容易从滴状过渡变到射滴过渡 而钢焊丝则存在更容易从滴状过渡变到射流过渡 焊丝直径 焊丝直径越小 临界电流越低伸出长度 伸出长度增加使得电阻热增加 有利于熔滴过渡 17 1 影响熔滴过渡的因素 3 电流极性的影响 18 2 射流过渡 原理 射滴过渡时电弧成钟罩形 弧根面积大 包围整个熔滴 斑点力不仅作用在熔滴底部 同时也作用于熔滴上部 推动熔滴的过渡 由于电流是发散状的 电磁收缩力会形成较强的推力 阻碍熔滴过渡的仅是表面张力 所以熔滴过渡的加速度大于大滴过渡的重力加速度 19 2 射流过渡 特点 电弧成钟罩形斑点力 等离子流力促进熔滴过渡熔滴小 过渡频率快电流必须达到射滴过渡临界电流钢焊丝MIG焊射流过渡熔透能力高 可能产生指状熔深问题 20 2 射流过渡 形成条件 钢焊丝MIG焊时出现 直流反极性接法 高弧压 长弧 外 焊接电流大于某一临界值 21 焊缝起皱的问题 铝等有色金属及其合金焊接电流远大于射流过渡临界电流焊接区保护不良阴极斑点游动到弧坑底部并稳定存在结果 弧坑底部受到强大电弧力作用 将被猛烈地 挖掘 而溅出 并产生严重的氧化和氮化 这些金属溅落在近缝区及表面 造成焊缝金属熔合不良和表面粗糙起皱 并覆盖有一层黑色粉末 即为焊缝起皱现象 22 焊缝起皱的防止措施 加强保护 增大气流量减小电流 采用亚射流过渡 介于短路过渡与射流过渡之间的亚射滴过渡 23 3 旋转射流过渡 形成条件 钢焊丝MIG焊时 如果伸出长度较长 或焊接电流远大于射流临界电流 液态金属长度增加 射流过渡的细滴高速喷出产生较大的反作用力 一旦偏离轴线将产生旋转射流过渡 24 3 旋转射流过渡 特点 钢焊丝MIG焊伸出长度较长或焊接电流远大于射流临界电流焊缝不均匀电弧不稳定飞溅大应用于钢结构的焊接 克服窄间隙焊和角焊缝时侧壁的熔合不良等缺陷 25 四熔化极氩弧焊设备 4 1熔化极氩弧焊的组成按机械化程度分有自动焊和半自动焊两类 半自动焊设备不包括行走台车 焊枪的移动由人工操作进行 自动焊设备的焊枪固定在行走台车上进行焊接 主要由弧焊电源 送丝系统 焊枪 行走台车 自动焊 供气系统 水冷系统 控制系统等部分组成 26 半自动熔化极氩弧焊设备构成 27 自动熔化极氩弧焊设备构成 28 焊接电源 当焊铝时 普通等速送丝系统配恒流源很难顺利实现亚射流过渡 必须要求焊机带有焊接电流与送丝速度同步控制 或自动优化 功能 Fronius Lincoln Panasonic ESBA 供气装置 气瓶 软管 调节器等 29 1 焊接设备 送丝机构 拉丝机构 推丝机构 推拉丝机构 30 1 焊接设备 焊枪 有水冷和空冷两种 同等条件下空冷的允许电流小于水冷焊枪许用电流 手枪式焊枪 鹅颈式焊枪 31 1 焊接设备 导电嘴要有良好的导电性 耐磨性 耐热性 一般由铜合金制成 直径为焊丝直径 0 2mm注意经常检查更换 32 2焊接工艺参数 规范参数 电压 电流 焊接速度 气体流量 焊丝伸出长度具体工艺参数数值不再介绍 可查有关手册 33 五熔化极氩弧焊常用的焊接工艺 1 低碳钢及低合金钢的熔化极氩弧焊可以采用MAG焊 多采用Ar 5 20 CO2混合气体作保护气 有时还加入少量O2 熔滴过渡形式可以是短路过渡 射流过渡 脉冲过渡 34 1 短路过渡MAG焊比CO2焊的电弧更稳定 飞溅也更少 可以采用较细的焊丝及较小的焊接电流 焊缝熔深较浅 焊接速度较低 主要用于焊接薄板 2 射流过渡MAG焊是MAG焊最常用的熔滴过渡形式 通常焊接电流比射流过渡临界电流高30 50A 当焊接板厚为3 2mm以上时 焊接电弧十分稳定 焊缝表面平坦 焊缝成形良好 飞溅少 1 低碳钢及低合金钢的熔化极氩弧焊 35 2 不锈钢的熔化极氩弧焊 可以采用短路过渡 射流过渡 脉冲过渡 1 短路过渡不锈钢MIG焊焊丝使用直径0 8 1 2mm的 保护气使用Ar 1 5 O2或Ar 5 20 CO2 焊接电流小于射流过渡临界电流 多用于板厚3 0mm以下薄板单层焊接 2 射流过渡不锈钢MIG焊焊丝使用直径0 8 1 0 1 2 1 6mm的 保护气采用Ar 1 2 O2或Ar 5 10 CO2 焊接电流大于射流过渡临界电流 多用于板厚3 2mm以上钢板焊接 36 3 铜合金的熔化极氩弧焊 铜及铜合金的导热性非常强 易造成熔化不良 需要焊前预热 由于焊接需要较大焊接电流 所以熔滴呈射流过渡 焊接紫铜的焊接参数的特点是预热温度高 焊接电流大 达到600A 纯氩气保护时 电弧功率小 采用Ar 50 75 He保护可以提高电弧的功率 从而降低预热温度 37 MIG焊时必须利用阴极清理作用去除氧化膜 铝合金导热快 需要足够的电弧功率熔化母材形成焊缝 薄板焊接时通常采用纯氩为保护气体 焊接厚大件时 采用Ar He混合气体保护 He的比例多为25 可采用短路过渡或喷射过渡 4 铝合金的熔化极氩弧焊 38 注意 直流反接时 也即以焊丝为一电极 正极 工件为另一电极 负极 焊丝熔滴通常呈很细颗粒的 喷射过渡 进入熔池 所用电流比较大 生产率高 对于板厚8mm以上的铝板 为使电弧稳定 熔化极氩弧焊通常采用直流反接 这对于焊铝工件正好有 阴极破碎 作用 39 1 短路过渡MIG焊采用纯氩气保护 通常采用的焊丝直径为0 8 1 0mm 使用0 5kg的小型焊