熔化極氬弧焊

1、1項目四項目四 熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊（MIG，GMAW)2教學目標教學目標F識讀啤酒罐的焊接施工圖；F了解熔化極氬弧焊及混合氣體保護電弧焊的原理、 工藝特點及應用范圍；F合理選用焊絲和保護氣體；F合理制定焊接工藝并正確實施；F了解熔化極氣體保護電弧焊新技術。3項目工作項目工作描述描述l工作任務：儲氣罐的熔化極氬弧焊4工作任務要求工作任務要求1.了解熔化極惰性氣體保護焊的原理、特點及應用；2. 熟悉熔化極氣體保護焊的冶金特性；3. 合理選擇保護氣體和焊絲；4. 編制儲氣罐筒體對接埋弧焊工藝；5 .按照焊接工藝要求焊接試件；6 .分析并完善焊接工藝。5項目工作組項目工作組5名學生組成團隊共同完

2、成工作任務識讀儲氣罐焊接施工圖；利用課堂、網(wǎng)絡、資料室等學習儲備相關知識確定焊接材料；編制焊接工藝；交流討論，完善焊接工藝，并填寫工藝片掌握熔化極惰性氣保焊基本操作方法，按照工藝實施焊接，分析試件焊接質(zhì)量，完善焊接工藝信息收集處理信息收集處理計劃決策計劃決策實施完善實施完善工作思路工作思路實施完善實施完善61. MIG焊的特點及應用l MIG焊是采用惰性氣體作為惰性氣體作為保護氣保護氣，使用焊絲作為熔化電熔化電極極的一種電弧焊方法電弧焊方法。在焊接結構生產(chǎn)中，特別是在高合金材料和有色金屬及其合金材料的焊接生產(chǎn)中， MIG 焊占有很重要的地位。資資 訊訊7鋁合金焊絲鋁合金焊絲ArArO O2 2

3、NN2 2O O2 2NN2 2母材母材( (鋁合金鋁合金) )ArArMnSiArArCO2CO2O O2 2NN2 2O O2 2NN2 2O OO OCOCOCOCO母材母材ArArCO2CO2MIG焊接法的原理焊接法的原理MAG焊接法的原理焊接法的原理不銹鋼和碳鋼不銹鋼和碳鋼焊絲焊絲8MIG焊接法的特點焊接法的特點電弧穩(wěn)定、飛濺少，焊縫外觀漂亮由于焊絲熔化速度快，熔深深，焊接效率高由于使用惰性氣體保護，可以獲得無雜質(zhì)的良好焊縫9MIG焊接法的特點焊接法的特點可以焊接鋁，不銹鋼，銅合金等各種金屬，使用范圍廣。10MAGMAG短路解除時短路解除時脈沖焊接脈沖焊接短路過渡短路過渡顆粒過渡顆粒

4、過渡大滴過渡大滴過渡射流過渡射流過渡CO2）溶接溶接小小電電流流焊焊接接大大電電流流焊焊接接CO2溶接溶接大電流區(qū)域大電流區(qū)域保護氣和熔滴過渡的關系11電流的路徑熔滴收到熔滴收到向上的力向上的力作用作用電磁收縮力收縮力收縮力的合成的合成熔滴熔滴脫落脫落方向方向CO2氣體氣體Ar氣氣電弧電弧集中集中12電流熔熔滴滴直直徑徑熔熔滴滴數(shù)數(shù)目目臨臨界界電電流流比臨界電流低的區(qū)比臨界電流低的區(qū)域域比臨界電流高的區(qū)域比臨界電流高的區(qū)域射流過渡射流過渡大顆粒過渡保護氣保護氣：Ar13臨界電流的影響因素臨界電流的影響因素保護氣的種類保護氣的種類焊絲的材質(zhì)焊絲的材質(zhì)焊絲的化學成分焊絲的化學成分電流電流熔滴直徑熔

5、滴數(shù)目臨臨界界電電流流鋁鋁A1100A5183不銹鋼不銹鋼SUS3081.6 1.61.2 1.6Ar氣 1O 2Ar臨界電流的臨界電流的實例實例100A200A300A臨界電流臨界電流140102030100200300400焊焊接接電電流流(A)混合氣中混合氣中CO2所占比率所占比率 (%)轉變轉變區(qū)域區(qū)域顆顆粒粒過過渡渡噴噴射射過過渡渡臨臨界界電電流流不不噴噴射射焊絲焊絲直徑直徑.：1.2mm干伸干伸長長：15mm噴噴射射過過渡渡顆顆粒粒過過渡渡在一種保護氣中至少含有在一種保護氣中至少含有 80% Ar or He(Helium）。當在給定尺寸的焊絲上的電流逐漸增加時，）。當在給定尺寸的

6、焊絲上的電流逐漸增加時，熔滴過渡從顆粒過渡變?yōu)閲娚溥^渡。熔滴過渡從顆粒過渡變?yōu)閲娚溥^渡。對于所有的熔滴來講，從顆粒過渡變?yōu)閲娚溥^渡發(fā)生在臨界電流時。對于所有的熔滴來講，從顆粒過渡變?yōu)閲娚溥^渡發(fā)生在臨界電流時。噴射過渡時弧柱非常的典型，熔滴自由的噴射通過電弧區(qū)域，熔滴直徑和焊絲直徑相當或者小于噴射過渡時弧柱非常的典型，熔滴自由的噴射通過電弧區(qū)域，熔滴直徑和焊絲直徑相當或者小于焊絲直徑。焊絲直徑。15MAG/MIG焊接極性不同的效果比較焊接極性不同的效果比較 電極（電極（+） 電極（電極（）焊絲的融化特性焊絲的融化特性母材上的熔深母材上的熔深深深 淺淺電弧穩(wěn)定性電弧穩(wěn)定性 穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定 熔

7、敷量熔敷量 少多少多熔滴的狀態(tài)熔滴的狀態(tài)噴射過渡噴射過渡 大顆粒過渡大顆粒過渡 清潔作用清潔作用 發(fā)生發(fā)生 不會發(fā)生不會發(fā)生16100100200200300300400400500500焊接電流焊接電流 (A)(A)0 020204040606080801001001201201401400.80.81.01.01.21.21.61.6250A,250A, 26V 26V300A, 29V300A, 29V350A, 31V350A, 31V400A, 35V400A, 35V450A,450A, 35V 35V焊焊絲絲熔熔敷敷量量(g/min)焊接電流焊接電流熔深和熔敷量的影響因子熔深和熔

8、敷量的影響因子 焊絲送絲速度的調(diào)整焊絲送絲速度的調(diào)整17400A, 400A, 26V26V400A, 30V400A, 30V400A, 35V400A, 35V400A, 38V400A, 38V400A, 400A, 42V42V電弧電壓電弧電壓焊縫余高的決定因子焊縫余高的決定因子 電弧電壓的變化時電弧長隨之變化電弧電壓的變化時電弧長隨之變化電弧電壓低 合適 高長短同一電流時焊縫外觀的變化同一電流時焊縫外觀的變化18AAA A電壓（V)電弧不穩(wěn)定電弧不穩(wěn)定區(qū)域區(qū)域電流（A)焊接電流和電弧電壓的關系焊接電流和電弧電壓的關系19焊接電流焊接電流: 150 A, : 150 A, 電弧電壓電弧

9、電壓: 19 V, : 19 V, 干伸長干伸長: 15 mm: 15 mm 飛濺堵塞飛濺堵塞 飛濺清除飛濺清除20DL350DM350電流電流100A150A200A250ADL350DM350電流電流100A150A200A250A碳酸氣體焊接，伸出長度碳酸氣體焊接，伸出長度： ：15mmMAG 焊接，伸出長度： ：15mm飛濺量的比較圖飛濺量的比較圖21l CO2為無色無味氣體，密度是空氣的1.5倍，受熱后體積膨脹，保護焊接熔池和電弧方面，效果良好。l CO2在高溫時有較強的氧化性。 CO2在常溫下很穩(wěn)定，但在高溫下易分解。l CO2 CO + O21.2 CO1.2 CO2 2氣體氣體

10、22氬氣為惰性氣體氬氣為惰性氣體，高溫下不溶入液態(tài)金屬，也不與金屬發(fā)生化學反應，密度是空氣的密度是空氣的1.41.4倍，倍，是一種理想的保護氣體。氬氣熱導率很小，單原子氣體，不消耗分解熱，所以電弧能量損失少電弧能量損失少。電弧燃燒穩(wěn)定。電弧燃燒穩(wěn)定。氬無脫氧去氫的作用，對焊前的除油、去銹、對焊前的除油、去銹、去水等準備工作要求嚴格去水等準備工作要求嚴格，否則就會影響焊縫質(zhì)量。1.1 1.1 氬氣氬氣23l CO2為無色無味氣體，密度是空氣的1.5倍，受熱后體積膨脹，保護焊接熔池和電弧方面，效果良好。l CO2在高溫時有較強的氧化性。 CO2在常溫下很穩(wěn)定，但在高溫下易分解。l CO2 CO +

11、 O21.2 CO1.2 CO2 2氣體氣體24 由于采用惰性氣體作保護氣體，保護效果好，焊接過程穩(wěn)定，變形小，飛濺極少或根本無飛濺。焊接鋁及鋁合金時可采用直流反極性，具有良好的陰極破碎作用。1.3 1.3 MIG焊的特點焊的特點焊接質(zhì)量好焊接質(zhì)量好25 焊絲作電極，可采用大的電流密度焊接，母材熔深大，焊絲熔化速度快，焊接大厚度鋁、銅及其合金時比鎢極惰性氣體保護焊的生產(chǎn)率高。 由于采用惰性氣體作保護氣體，不與熔池金屬發(fā)生反應，保護效果好，幾乎所有的金屬材料幾乎所有的金屬材料都可以焊接都可以焊接，因此適用范圍廣。1.3 1.3 MIG焊的特點焊的特點焊接生產(chǎn)率高焊接生產(chǎn)率高適用范圍廣適用范圍廣2

12、6 無脫氧去氫作用，因此對母材及焊絲上的油、銹很敏感?？癸L能力差，不適于野外焊接；抗風能力差，不適于野外焊接； 焊接設備也較復雜。1.3 1.3 MIG焊的特點焊的特點對焊接材料表面清理要求特別嚴格；對焊接材料表面清理要求特別嚴格；271.4 MIG1.4 MIG焊的應用焊的應用l適合于焊接低碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、有色金屬及其合金。l低熔點或低沸點金屬材料如鉛、錫、鋅等低熔點或低沸點金屬材料如鉛、錫、鋅等，不宜采用熔化極惰性氣體保護焊。材料材料28 最薄厚度約為最薄厚度約為lrnmlrnm，大厚度基本不受限制。，大厚度基本不受限制。廣泛地應用于中等厚度、大厚度鋁及鋁合金板材的焊接。板

13、厚板厚 自動焊適用于規(guī)則縱縫、環(huán)縫及水平位置的焊接；半自動焊大多用于定位焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫以及鋁容器中封頭、管接頭、加強圈等焊件的焊接。 結構結構29MIG焊的熔滴過渡形式：短路過渡、射流過渡和亞射流過渡、脈沖射流過渡等多種形式。射流過渡:因焊接電流大，電弧功率高，對熔池的沖擊力太大，造成焊縫形狀為“蘑菇”形，容易在焊縫根部產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺陷。同時，由于電弧長度較大，會降低氣體的保護效果。 1.5 熔滴過渡特點30射流過渡和亞射流過渡的電弧形態(tài)及熔池形狀比較示意圖a）射流過渡 b）亞射流過渡 1.5 熔滴過渡特點311.5 熔滴過渡特點322.1 保護氣體的選擇決策與計劃決策與計劃 2 M

14、IG焊工藝33氬氣保護的優(yōu)點：l電弧燃燒非常穩(wěn)定 l進行熔化極焊接時焊絲金屬很容易呈穩(wěn)定的軸向射流過渡，飛濺極小。l缺點是焊縫易成“指狀”焊縫。l應用：純氬氣主要用作焊接有色金屬及其合金（鋁及鋁合金的焊接）、活性金屬及其合金以及高溫合金的保護氣。2.1 保護氣體的選擇34氦氣（He)的性質(zhì)：氦氣也是一種惰性氣體，密度比空氣小，電離電壓高，熱導率高。 在相同的焊接電流和弧長條件下，氦氣的電弧電壓比氬氣的高，使電弧具有較大的功率，對母材熱輸人也較大。 焊接時引弧較困難； 氦氣的流量應比氬氣約高2-3倍； 氦氣的成本也比氬氣高。 在實際的焊接結構生產(chǎn)中，為了適應不同金屬材料和焊接工藝的需要，經(jīng)常采用

15、混合氣作為保護氣體。2.1 保護氣體的選擇35ArArHeHe 特點：采用ArHe戶和氣體保護，其電弧功率大、溫度高、熔深大等特點。在焊接大厚度鋁及鋁合金時，可改善焊縫成形、減少氣孔及提高焊接生產(chǎn)率。 應用：焊接導熱性強、厚度大的有色金屬如鋁、鈦、鋯、鎳、銅及其合金。 He所占的比例隨著焊件的厚度的增加而增大。2.1 保護氣體的選擇36 采用采用ArArHeHe作保護氣體焊接作保護氣體焊接鋁及鋁合金的比例鋁及鋁合金的比例l焊接銅及合金時，He所占比例一般為50%-70%。2.1 保護氣體的選擇37Ar 2.1 保護氣體的選擇382.1 保護氣體的選擇39 用于鋼的射流過渡或脈沖熔化極氣體保護焊

16、； 對于不銹鋼、高合金鋼等一般可用Ar +COAr +CO2 2 5%5%，COCO2 2不能超過5%，以減小不銹鋼的間腐蝕傾向，或降低高合金鋼的淬硬傾向，避免產(chǎn)生裂紋。 對于碳鋼、低合金鋼等可用ArC02 20% 30%、ArC02 15% 02 5%，可提高熔滴過渡的穩(wěn)定性，改善焊縫熔深形狀和外觀成形，降低焊接成本。 2.1 保護氣體的選擇402.1 保護氣體的選擇412.2 2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)的選擇焊接材料：焊接材料：焊絲牌號；焊絲規(guī)格；焊絲干伸長；保護氣體。 能量參數(shù)：能量參數(shù)： 焊接電流；電弧電壓；焊接速度；保護效果：保護效果： 氣體流量；噴嘴直徑；噴嘴至焊件之間

17、的距離。焊接位置：焊接位置： 焊槍傾角；焊件位置；電源極性：電源極性： 直流（正接，反接）；交流。42l焊接主要參數(shù)：焊接主要參數(shù)：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、保護氣體流量、焊絲伸出長度、噴嘴直徑。焊絲直徑：焊絲直徑： 根據(jù)焊件的厚度及熔滴過渡形式來選擇焊絲直徑。常用：0.82.4mm范圍內(nèi)l 細焊絲以短路過渡為主，用于焊接薄板和全位置焊接。細焊絲以短路過渡為主，用于焊接薄板和全位置焊接。粗焊絲以射流過渡為主。用于厚板平焊位置粗焊絲以射流過渡為主。用于厚板平焊位置。 2.2 2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)的選擇43焊接電流：焊接電流：應根據(jù)焊件厚度、焊接位置、焊絲直徑及熔滴

18、過渡形式來選擇。l2.2 2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)的選擇44焊絲直徑一定時，可以通過選用不同的焊接電流范圍以獲得焊絲直徑一定時，可以通過選用不同的焊接電流范圍以獲得不同的熔滴過渡形式。不同的熔滴過渡形式。2.2 焊接參數(shù)的選擇45臨界電流值臨界電流值 獲得連續(xù)噴射過渡的最低電流值。焊絲直徑增大其臨界電流也會增加。 在焊接鋁及鋁合金時，為獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，熔化極氬弧焊一般采用亞射流過渡。電弧穩(wěn)定，氣體保護效果好，飛濺少，熔深大，焊縫成形美觀，表面魚鱗紋細密。2.2 焊接參數(shù)的選擇46電弧電壓：電弧電壓：熔滴的過渡形式及焊縫成形，要想獲得穩(wěn)定的熔滴過渡，除了正確選用合適的焊接電流外

19、，還必須選擇合適的電弧電壓與之相匹配。 2.2 焊接參數(shù)的選擇47l 圖表示MIG焊時電弧電壓和焊接電流之間的關系。電弧電壓過高，則可能產(chǎn)生氣孔和飛濺；l 電弧電壓過低，則易短接。2.2 焊接參數(shù)的選擇48l焊接速度：焊接速度：和焊接電流一定要密切配合，焊接速度不能過大或過小，難獲得滿意的焊縫成形。 2.2 焊接參數(shù)的選擇492.2 焊接參數(shù)的選擇導電嘴導電嘴 母材間距離設定母材間距離設定噴嘴焊絲伸出過長焊絲伸出過長導電嘴導電嘴母材間距離母材間距離電弧穩(wěn)定性和氣體保護電弧穩(wěn)定性和氣體保護特性特性的影響因素的影響因素TIP焊絲內(nèi)部發(fā)熱電弧穩(wěn)焊絲內(nèi)部發(fā)熱電弧穩(wěn)定性受到影響定性受到影響焊接電流焊接電

20、流電弧狀態(tài)電弧狀態(tài) 母母材材間間距距離離短路過渡短路過渡導電嘴導電嘴母材間母材間815mm1525mm噴嘴噴嘴 母材母材間距離間距離大滴過大滴過渡渡302010（mm）100A200A 300A適正範囲導電嘴母材間距離變化影導電嘴母材間距離變化影響響1.2mm50l 焊絲位置：焊絲位置：焊絲和焊縫的相對位置會影響焊縫成形，焊絲相對位置有前傾、后傾和垂直三種 2.2 焊接參數(shù)的選擇51熔滴過渡形式 ：短路過渡；射流過渡；亞射流過渡；脈沖射流過渡 保護氣體：惰性氣體：氬氣；氦氣；氮氣（Cu）； 活性氣體： 氧氣；二氧化碳； 混合氣體：氬氣+氦氣；氬氣+氮氣； 氬氣+氧氣； 氬氣+二氧化碳2.2 焊

21、接參數(shù)的選擇522.2 焊接參數(shù)的選擇53極性的影響：常選用直流反接。極性的影響：常選用直流反接。2.2 2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)的選擇54 3.1 脈沖MIG焊原理拓拓 展展55l 脈沖電流Ip：決定熔池形狀及熔滴過渡形式的主要參數(shù)，為了保證熔滴呈射流過渡，必須使脈沖電流值高于連續(xù)射流過渡的臨界電流值。脈沖電流值高于連續(xù)射流過渡的臨界電流值。l 可以通過調(diào)節(jié)脈沖電流的大小來調(diào)節(jié)熔深。 焊接參數(shù)：脈沖電流脈沖電流I Ip p 基值電流基值電流I Ij j 脈沖頻率脈沖頻率f f 脈沖電流時間脈沖電流時間t tp p 基值電流時間基值電流時間t tj j 等等 3.1 脈沖MIG焊

22、原理56 圖圖脈沖脈沖焊焊接的原理接的原理大電流 （峰值電流） 和小電流 （基值電流）的反復交替出現(xiàn)，實現(xiàn)噴射過渡的方法電磁收縮力磁力線臨界電流（實現(xiàn)噴射過渡的電流）基值電流峰值電流（峰值電流：熔滴的過渡、基值電流：保證電弧的連續(xù)）857焊接電流: 80 A,焊接速度: 80 cm/min焊縫外觀宏觀斷面EN比率0 %20 %10 %送絲速度: 2.8 m/min母材: , mmt 焊絲: , mm送絲速度: 3.2 m/min送絲速度: 3.6 m/min58鋁板厚鋁板厚1.5mm以下通常用以下通常用TIG焊接、不適合焊接、不適合MIG焊接是實情焊接是實情。 。）通過交流脈沖、熱輸入小、實現(xiàn)

23、通過交流脈沖、熱輸入小、實現(xiàn)0.8mm超薄板的焊接。超薄板的焊接。）通過智能波形過濾效果通過智能波形過濾效果、 、即使是即使是40A的超低電流也能實現(xiàn)的超低電流也能實現(xiàn)穩(wěn)定的焊接穩(wěn)定的焊接母材：、母材：、板厚、板厚、間隙間隙：、：、搭接焊搭接焊交流脈沖焊接直流脈沖焊接出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象完美的焊縫完美的焊縫完美的焊縫外觀完美的焊縫外觀焊絲直徑：1.2mm 焊接電流：50A焊接電壓：焊接速度：cm/min59基值電流過大會導致脈沖焊接的特點不明顯；l 3.1 脈沖MIG焊原理60l 脈沖電流持續(xù)時間脈沖電流持續(xù)時間: :控制母材熱輸入的主要參數(shù)，時間長，母材的熱輸入就大。l 在其它參數(shù)不變的

24、條件下，只改變脈沖電流和脈沖電流持續(xù)時間，就可獲得不同的熔池形狀。 3.1 脈沖MIG焊原理61l脈寬比脈寬比: :脈沖電流持續(xù)時間和脈沖周期之比，反應脈沖焊l接特點的強弱，脈寬比過大，特點不明顯，過小，影響電弧穩(wěn)定性。一般選在25%50%。 3.1 脈沖MIG焊原理62可以精確控制電弧的能量。平均電流小，熔池體積小，液體金屬不易流失，可精確控制熱輸入。3.2 脈沖熔化極惰性氣體保護焊的特點具有較寬的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)范圍：電流的調(diào)節(jié)范圍可以從幾十安培到幾百安培。 適于焊接薄板（厚度1.62.0rnm）和全位置焊 能用較粗焊絲焊接薄板。能用較粗焊絲焊接薄板。6364l 窄間隙窄間隙MIGMIG焊焊是焊接大厚板對接焊縫的一種高效率的特種焊接技術。l 接頭形式為對接接頭，開 I 形坡口或小角度V形坡口，間隙范圍為615mm，采用單道多層或雙道多層焊，可焊厚度為30300mm之間的焊件。a）細絲窄間隙焊 b）粗絲窄間隙焊1-噴嘴 2-導電嘴 3-焊絲 4-電弧5-焊件 6-襯墊 7-絕緣導管3.3 3.