第六章MIG焊(哈工大)

1、電弧焊基礎(chǔ)電弧焊基礎(chǔ)熔化極氣體保護(hù)焊-第六章 熔化極氬弧焊 MIG/MAG6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)采用與母材相同（近）材質(zhì)的焊絲作為電極。焊絲為電弧的一極，焊絲熔化后形成熔滴過(guò)渡到熔池中，與母材熔化金屬共同形成焊縫。為防止外界空氣混入到電弧、熔池所組成的焊接區(qū)，采用了Ar、He保護(hù)。GMAW (Gas Metal Arc Welding )MIG（Metal Inert Gas Arc Welding）MAG (Ar+O2, Ar+CO2) (Active )6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)發(fā)展歷史6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)J 與TIG焊相比，連續(xù)送絲，電流密度大，焊絲熔化速度快，不需要頻繁

2、停機(jī)，生產(chǎn)效率高J 與CO2電弧焊相比，熔化極氬弧焊電弧狀態(tài)穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡平穩(wěn)，飛濺很少 J 由于惰性氣體不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應(yīng)， 避免氧化和氮化，在電極焊絲中不需要加入特殊的脫氧劑，使用與母材同等成分的焊絲即可進(jìn)行焊接 J 幾乎可以焊接所有金屬，尤其適用于鋁合金、銅合金、鈦合金和不銹鋼的焊接，直流反接焊接鋁及鋁合金，對(duì)母材表面的氧化膜有良好的陰極霧化清理作用 6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)L 焊接成本比CO2電弧焊高，焊接生產(chǎn)率也低于CO2電弧焊 L 焊接準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格，包括對(duì)焊接材料的清理和焊接區(qū)的清理等 L 厚板焊接中的封底焊焊縫成形不如TIG焊質(zhì)量好 6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)MI

3、G焊接現(xiàn)場(chǎng)錄像6.1 原理與特點(diǎn)原理與特點(diǎn)6.2 MIG熔滴過(guò)渡熔滴過(guò)渡依據(jù)材質(zhì)、焊件尺寸、焊接姿勢(shì)，MIG可以選用： 短路過(guò)渡：與CO2電弧焊相同，細(xì)絲低電壓、小電流條件下的熔滴過(guò)渡方式。MIG焊熔滴短路過(guò)渡電壓更低，過(guò)渡過(guò)程更穩(wěn)定，飛濺少，適合進(jìn)行薄板高速焊接或空間位置焊縫的焊接。 噴射過(guò)渡（粗絲CO2，潛弧噴射過(guò)渡） 射滴過(guò)渡、射流過(guò)渡、旋轉(zhuǎn)射流過(guò)渡 亞射流過(guò)渡 脈沖過(guò)渡6.2.1 噴射過(guò)渡定義 MIG焊接焊絲接陽(yáng)極，在小電流時(shí)，電弧的陽(yáng)極區(qū)形成在熔滴前端底部，電弧弧柱呈圓錐形，由于電磁拘束力小，熔滴主要受重力的作用而產(chǎn)生過(guò)渡，其顆粒較大。增大電流后，電弧形態(tài)擴(kuò)展，較大范圍包涵焊絲端頭，

4、電極前端被削成尖狀，熔滴細(xì)顆?；?，這時(shí)的熔滴過(guò)渡形態(tài)稱(chēng)作“噴射過(guò)渡”。特征：熔滴尺寸小于焊絲直徑，熔滴過(guò)渡平穩(wěn)，電弧穩(wěn)定，能夠得到均勻的焊縫。用途：中厚板水平對(duì)接或角接。6.2.1 噴射過(guò)渡臨界電流 實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒噴射過(guò)渡的下限電流值稱(chēng)作臨界電流(critical current)。當(dāng)電流超過(guò)臨界電流值后，過(guò)渡頻度劇增，熔滴體積急劇減小。臨界電流值因焊絲材質(zhì)、焊絲直徑、保護(hù)氣等有著顯著的差異。鋼焊絲MIG焊電流值與熔滴過(guò)渡頻度及熔滴體積之間的關(guān)系不同材料焊絲的臨界電流 6.2.1 噴射過(guò)渡產(chǎn)生原因 MIG電弧能夠產(chǎn)生熔滴噴射過(guò)渡的根本原因是電弧形態(tài)比較擴(kuò)展。 CO2氣體分解對(duì)電弧有很大的冷卻作用，

5、使得電弧形態(tài)收縮并處于熔滴下部，熔滴過(guò)渡受到排斥。在MIG電弧下，氬氣是單原子氣體，沒(méi)有分解問(wèn)題，而且熱傳導(dǎo)率較小，對(duì)電弧的冷卻作用小，因此電弧電場(chǎng)強(qiáng)度低，形態(tài)上容易擴(kuò)展，能夠較大范圍包涵焊絲端頭，熔滴過(guò)渡比較容易。直接原因是電磁力超過(guò)了表面張力的作用。6.2.1 噴射過(guò)渡極性選擇 如果把焊絲接為負(fù)極，陰極斑點(diǎn)因清理作用而要上爬到焊絲的固體區(qū)，電弧以包圍熔滴的形態(tài)出現(xiàn)，電磁力對(duì)熔滴過(guò)渡完全不起作用，即使在大電流下，熔滴過(guò)渡也主要因重力作用而進(jìn)行，形成大顆粒的粗滴過(guò)渡。電弧不穩(wěn)定，焊縫也不整齊，不具備實(shí)用性。噴射過(guò)渡焊絲接為陽(yáng)極，一是要充分利用陰極霧化的母材清理作用，二是電極前端被削成尖狀，熔滴

6、細(xì)化，過(guò)渡平穩(wěn)。6.2.1 噴射過(guò)渡分類(lèi) 由于焊絲材質(zhì)的不同，其熔滴過(guò)渡形態(tài)也有差異，把MIG焊熔滴噴射過(guò)渡分為： 射滴過(guò)渡 射流過(guò)渡 旋轉(zhuǎn)射流過(guò)渡射滴過(guò)渡 射滴過(guò)渡：熔點(diǎn)較低電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率較大的鋁和銅焊絲的熔滴過(guò)渡時(shí)，其熔滴尺寸接近于焊絲直徑，過(guò)渡頻度在每秒100200次左右，每一滴都呈現(xiàn)規(guī)則過(guò)渡，把這種噴射過(guò)渡形式稱(chēng)作射滴過(guò)渡。實(shí)現(xiàn)熔滴從大滴過(guò)渡到射滴過(guò)渡轉(zhuǎn)變的臨界電流稱(chēng)作射滴過(guò)渡臨界電流。 射滴過(guò)渡時(shí)電弧形態(tài)呈鐘罩形，弧根面積大并包圍熔滴，熔滴內(nèi)部的電流線發(fā)散，作用在熔滴上的電磁收縮力Fc成為過(guò)渡的推動(dòng)力。斑點(diǎn)壓力F斑作用在熔滴表面各個(gè)部位，阻礙熔滴過(guò)渡的作用降低，這時(shí)阻礙熔滴過(guò)渡的力主

7、要是焊絲對(duì)熔滴的表面張力。 MIG焊射滴過(guò)渡主要是低熔點(diǎn)材料MIG焊所表現(xiàn)出的熔滴過(guò)渡形式，鋼質(zhì)焊絲MIG焊射滴過(guò)渡規(guī)范區(qū)間很窄，在形成射滴后馬上轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞?，也可認(rèn)為鋼質(zhì)焊絲恒定直流MIG焊沒(méi)有射滴過(guò)渡，但也可通過(guò)脈沖參數(shù)控制，使鋼質(zhì)焊絲出現(xiàn)射滴過(guò)渡。 射流過(guò)渡 對(duì)于鋼系焊絲，小電流下，電弧產(chǎn)生在熔滴的下部，熔滴尺寸較大，隨電流的增加，電弧覆蓋熔滴范圍加大，熔滴尺寸逐步減小，并在焊絲端部與液態(tài)熔滴間形成縮頸，電弧包圍著熔滴下部分金屬，當(dāng)電流增大到某一數(shù)值時(shí)，電弧突然跳到縮頸的上部（跳弧現(xiàn)象），形成對(duì)下面液態(tài)金屬的大面積覆蓋，電弧中的等離子氣流突然增強(qiáng)，加上頸縮部位表面張力數(shù)值較低，促使熔滴快速

8、脫離，即產(chǎn)生了第一滴脫落；在第一個(gè)熔滴脫落后，電弧呈現(xiàn)圓錐形，這時(shí)等離子氣流對(duì)焊絲前端金屬有強(qiáng)烈的摩擦作用，把焊絲端部的液態(tài)金屬削成鉛筆形，細(xì)小的熔滴從尖端一個(gè)接一個(gè)地向熔池過(guò)渡其過(guò)渡頻度最大可以達(dá)到每秒500次，肉眼觀察電弧中心有一條流束型黑線，是由速度很高的細(xì)滴組成的熔滴流，在熔滴流周?chē)菆A錐狀的爍亮區(qū)，內(nèi)部有大量的金屬蒸氣，把這種噴射過(guò)渡形式稱(chēng)作射流過(guò)渡。電弧產(chǎn)生跳弧時(shí)的電流被稱(chēng)為射流過(guò)渡的臨界電流。 射流過(guò)渡臨界電流影響因素：1. 焊絲材料2. 焊絲直徑3. 干伸長(zhǎng)：越大，預(yù)熱效果越好，I臨越低4. 保護(hù)氣：加入5左右的CO2，可以使臨界電流值有一定程度的降低。此后隨著CO2含量的增加

9、，臨界電流值急劇增大，當(dāng)含量達(dá)到30以上時(shí)不能產(chǎn)生射流過(guò)渡。 射流過(guò)渡的熔池形狀：指狀熔深 形成原因：焊絲作陽(yáng)極，在熔池周?chē)螂娀￡帢O斑點(diǎn)的清理作用，使得電弧能夠較大范圍擴(kuò)展，母材接近表面部分有較大程度的熔化。但是，由于熔滴以射流形態(tài)過(guò)渡，焊絲的前端被削成很尖銳形狀，這時(shí)電弧中的等離子氣流極為顯著，作用在熔池金屬上的等離子流力很大，加上大量高速的細(xì)小顆粒熔滴對(duì)熔池金屬的沖擊，使熔池中心區(qū)被深深地向下挖掘。這種熔化斷面宛如手指插入母材所形成的，因此稱(chēng)作指狀熔深。焊絲直徑越細(xì)或電流值越大，越易形成指狀熔深。 旋轉(zhuǎn)射流過(guò)渡 在鋼系焊絲干伸較長(zhǎng)的情況下，或者電流值遠(yuǎn)大于臨界電流時(shí)，焊絲熔化部分被拉長(zhǎng)，

10、呈現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這恰似把軟水管置于自由狀態(tài)，水猛烈噴出時(shí)所發(fā)生的情況，把這種噴射過(guò)渡形式稱(chēng)作旋轉(zhuǎn)噴射過(guò)渡。一般情況下，這種過(guò)渡形式，電弧不穩(wěn)定、焊縫不均、飛濺量大，不采用。 噴射過(guò)渡的特點(diǎn)總結(jié) 有明顯的臨界電流值 一般情況下，熔滴沿焊絲軸向過(guò)渡 一般情況下，熔滴尺寸不大于于焊絲直徑 電弧形態(tài)發(fā)生突然變化6.2.2 亞射流過(guò)渡與電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用 亞射流過(guò)渡：適用于鋁合金短弧MIG焊，可視弧長(zhǎng)在28mm之間，因電流大小而取不同的數(shù)值，帶有短路過(guò)渡的特征，當(dāng)弧長(zhǎng)取上限值時(shí)，也有部分自由過(guò)渡（射滴）。 過(guò)渡過(guò)程描述：介于短路過(guò)渡與噴射過(guò)渡之間燃弧時(shí)間增長(zhǎng)熔滴長(zhǎng)大焊絲與熔滴間形成縮頸達(dá)到臨界脫落

11、狀態(tài)以射滴形式脫離之前同熔池短路電弧熄滅電磁收縮力和表面張力作用下縮頸迅速破斷完成過(guò)渡重燃電弧鋁合金MIG焊接錄像與短路過(guò)渡的區(qū)別短路:熔滴與熔池短路之前沒(méi)有縮頸，短路時(shí)間長(zhǎng)，短路電流大，飛濺大過(guò)渡不平穩(wěn)亞射流:短路之前有縮頸，短路電流小，短路時(shí)間短，飛濺小，過(guò)渡平穩(wěn)與射流過(guò)渡的區(qū)別亞射流: 可視弧長(zhǎng)La ：電弧長(zhǎng)度是焊絲前端與母材間的最短距離，而不是從焊絲前端到母材上陰極斑點(diǎn)位置的真正電弧長(zhǎng)度Ls。鋁合金MIG焊當(dāng)弧長(zhǎng)La處于不同數(shù)值時(shí)，Ua和La之間呈不同斜率的線性關(guān)系，并且隨保護(hù)氣種類(lèi)的不同其變化斜率也不同。氬氣保護(hù)時(shí)，在圖中所示焊絲直徑和焊接電流條件下，當(dāng)弧長(zhǎng)La小于4mm以后，電弧電

12、壓Ua隨弧長(zhǎng)La的降低而急劇減小；當(dāng)弧長(zhǎng)La大于10mm以后，隨弧長(zhǎng)La的增加，電弧電壓Ua也有一定的增長(zhǎng)斜率；而當(dāng)弧長(zhǎng)La處于中間區(qū)域時(shí)（La=410mm）時(shí)，Ua隨La的變化量減小，該區(qū)域在焊絲的熔化特性上有特殊點(diǎn)，正是亞射流過(guò)渡所處區(qū)域。 鋁合金MIG焊電弧電壓Ua與電弧長(zhǎng)度La之間的關(guān)系電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用 鋁焊絲等速熔化曲線（純Ar，干伸長(zhǎng)一定） 鋼焊絲等速熔化曲線 送絲速度一定，當(dāng)可見(jiàn)弧長(zhǎng)達(dá)到8mm以下時(shí)，各條曲線共同向左下方彎曲，焊絲比熔化量增大，并形成一個(gè)區(qū)域，也就是亞射流過(guò)渡區(qū)。原因：可見(jiàn)弧長(zhǎng)縮短后，熔滴的溫度降低，使得焊絲熔化不再需要很多的熱量。這種現(xiàn)象只在高純度惰性氣體

13、保護(hù)MIG焊中才能看到，特別是大電流下更為顯著。在焊槍高度發(fā)生變動(dòng)或出現(xiàn)其它干擾時(shí)，焊絲比熔化量隨可見(jiàn)弧長(zhǎng)的減小而增大的特性使電弧自身具有保持弧長(zhǎng)穩(wěn)定的能力，把這種特性稱(chēng)之為電弧自身固有的調(diào)節(jié)特性。 電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)過(guò)程 等速送絲匹配恒流特性電源 曲線1是焊接電源外特性，曲線2是某一送絲速度下的等熔化速度曲線，l0代表初始穩(wěn)定弧長(zhǎng)l0下的電弧靜特性曲線，Q0是電弧初始穩(wěn)定工作點(diǎn)?，F(xiàn)在出現(xiàn)某種干擾使電弧長(zhǎng)度從l0增加到l1，由于電源是恒流外特性，焊接電流不變，電弧工作點(diǎn)從Q0改變到Q1，但是電弧變長(zhǎng)后，焊絲熔化系數(shù)減小(比熔化量降低)，使得焊絲熔化速度減小，焊絲熔化速度開(kāi)始小于焊絲的送

14、進(jìn)速度，于是電弧要逐步縮短，電弧工作點(diǎn)從Q1點(diǎn)沿電源外特性曲線向Q0點(diǎn)回歸，最后到達(dá)Q0點(diǎn)，在Q0點(diǎn)，焊絲熔化速度重新與焊絲的送進(jìn)速度平衡，電弧又穩(wěn)定在l0長(zhǎng)度上燃燒。反之亦然。 電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用對(duì)比分析回顧：細(xì)鋼焊絲CO2焊接，電弧自身調(diào)節(jié)作用等速送絲匹 配平特性或緩降特性電源弧長(zhǎng)變化引起焊接電流變化電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用：鋁焊絲，等速送絲匹配恒流特性電源 同：利用焊絲熔化速度做調(diào)節(jié)量來(lái)保持焊接中弧長(zhǎng)的穩(wěn)定異：電弧自身調(diào)節(jié)依靠焊接電流的改變影響焊絲熔化速度 電弧固有的自身調(diào)節(jié)焊接電流不變，依靠焊絲熔化系數(shù) （比熔化量）的改變影響焊絲熔化速度 亞射流過(guò)渡焊接最好采用恒流特性電源，通過(guò)對(duì)實(shí)

15、際焊縫熔深的測(cè)量，看到在送絲速度變化時(shí)（10%），恒流特性電源得到的焊縫熔深更為穩(wěn)定 電弧自身固有的調(diào)節(jié)作用特點(diǎn)及應(yīng)用(1) 弧長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，焊接電流不改變，焊縫熔深均勻，表面成 形良好。(2) 焊縫斷面形狀更趨于合理，可以避免“指狀”熔深的出現(xiàn)。(3) 電弧長(zhǎng)度短，抗環(huán)境干擾的能力增強(qiáng)。(4) 只適用于鋁合金焊接，鋼焊絲熔化系數(shù)隨弧長(zhǎng)變化程度較低，不 能用電弧固有的自身調(diào)節(jié)作用穩(wěn)定弧長(zhǎng) 亞射流過(guò)渡需要對(duì)焊絲送進(jìn)速度與電源外特性進(jìn)行嚴(yán)格的匹配，即是需要使等熔化速度曲線出現(xiàn)熔化系數(shù)隨弧長(zhǎng)產(chǎn)生急速變化的部分處于電源外特性上，如果等熔化速度曲線處于電源外特性恒流部分的左側(cè)，即送絲速度過(guò)慢，易引起焊絲

16、的回?zé)?；如果等熔化速度曲線處于電源外特性恒流部分的右側(cè)或相交區(qū)段小，即焊絲送進(jìn)速度過(guò)快，易造成固體短路。根據(jù)不同直徑焊絲的合適規(guī)范區(qū)間，特別設(shè)計(jì)了鋁合金亞射流MIG焊機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接電流和送絲速度的一元化調(diào)節(jié)，對(duì)不同直徑的焊絲，通過(guò)旋鈕選擇規(guī)范。當(dāng)需要焊接不銹鋼等材料時(shí)，也是通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)把電源特性轉(zhuǎn)變?yōu)槠教匦暂敵?，即可以進(jìn)行普通的MIG焊接。 電源特性、送絲方式、調(diào)節(jié)機(jī)制小結(jié) 鋼、鋁、銅等：采用細(xì)絲及中等直徑焊絲進(jìn)行CO2（鋼）、MIG焊接，配備等速送絲機(jī)構(gòu)和平特性或緩降特性電源，依靠電弧自身調(diào)節(jié)作用保持電弧長(zhǎng)度的穩(wěn)定；射滴（細(xì)顆粒）或射流過(guò)渡 鋁及鋁合金：細(xì)絲及中等直徑焊絲進(jìn)行MIG短

17、弧焊接，采取等速送絲配備恒流特性電源的方式，依據(jù)電弧固有的自身調(diào)節(jié)穩(wěn)定電弧長(zhǎng)度； 鋼：粗絲，配備變速送絲機(jī)構(gòu)和陡降特性電源，依靠電弧電壓反饋穩(wěn)定電弧長(zhǎng)度，但使用的較少。6.3 脈沖MIG焊什么是脈沖MIG？利用周期性變化的電流焊接的MIG為什么要用脈沖MIG？常規(guī)MIG焊接熔滴噴射過(guò)渡焊接電流必須大于噴射過(guò)渡臨界電流值否則？ 大滴過(guò)渡或短路過(guò)渡 大滴過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性差，不能進(jìn)行仰焊、立焊等空間位置焊縫的焊接短路過(guò)渡規(guī)范區(qū)間窄，應(yīng)用范圍受限脈沖MIG可控參數(shù)多穩(wěn)定的熔滴過(guò)渡控制焊接熱輸入、提高性能及控制焊縫成形 薄板、空間焊縫及熱敏感性材料焊接 回顧：脈沖TIG焊接，目的是控制焊縫成型。脈沖MIG

18、焊接主要是控制熔滴過(guò)渡。AC (variable polarity) pulsed MIG/MAG weldingThe key characteristics of this process variant are:Independent control of wire feed speed and heat input Lower heat inputHigher deposition rate at same mean welding currentGap bridging, Control of dilution可焊接0.8mm薄板，鋁合金最合適。Typical application

19、s include automotive door panels, motorcycle chassis and aluminium window frames in thin sheet aluminium.6.3.1 脈沖MIG焊熔滴過(guò)渡 基值電流Ib小于臨界電流，Ib期間只產(chǎn)生焊絲前端的加熱熔化，而不產(chǎn)生熔滴的脫落(圖中的)。但脈沖電流IP大于臨界電流，在脈沖電流期間(TP：脈沖寬度)，電磁拘束力增大，按照?qǐng)D中順序使熔滴產(chǎn)生強(qiáng)制過(guò)渡。 焊接平均電流低于噴射過(guò)渡臨界電流，在較小的焊接電流（平均電流）下即可實(shí)現(xiàn)熔滴噴射過(guò)渡 熔滴過(guò)渡方式： 多脈一滴 一脈一滴 一脈多滴 多脈一滴： 脈沖峰值電

20、流IP很小甚至低于噴射過(guò)渡臨界電流值，或者脈沖持續(xù)時(shí)間TP很短，在一個(gè)脈沖作用期間，焊絲熔化量很小，需要經(jīng)過(guò)二個(gè)或更多的脈沖，焊絲端頭才能熔化積累到能夠脫落的熔滴尺寸。通常熔滴尺寸大于焊絲直徑，等離子流力和電磁力對(duì)熔滴的推動(dòng)作用不夠，重力對(duì)熔滴脫落起主要作用 一脈一滴：脈沖峰值電流IP或者脈沖持續(xù)時(shí)間大于多脈一滴，在脈沖電流期間產(chǎn)生第一個(gè)熔滴過(guò)渡以后，脈沖電流馬上結(jié)束，隨后等待下一個(gè)脈沖的到來(lái)。有的情況下，在脈沖作用期間熔滴尚未脫落，當(dāng)脈沖結(jié)束時(shí)，受自身重力和慣性力的作用，熔滴脫落過(guò)渡到熔池。即：熔滴可以在脈沖后期過(guò)渡，也可以在脈沖下降沿過(guò)渡，但每個(gè)脈沖只對(duì)應(yīng)過(guò)渡一個(gè)熔滴，如此進(jìn)行下去。一脈一

21、滴是最好的過(guò)渡方式。 一脈多滴：脈沖峰值電流IP較大，或者是脈沖持續(xù)時(shí)間TP較長(zhǎng)，在一個(gè)脈沖期間，過(guò)渡了一個(gè)以上的熔滴。在基值電流期間，焊絲端頭只有少量的熔化。進(jìn)入脈沖電流后，焊絲熔化速度提高，焊絲端頭熔化金屬量增加，當(dāng)熔滴尺寸接近于焊絲直徑時(shí)，開(kāi)始在焊絲與熔滴之間形成縮頸，縮頸下部的熔滴在等離子流力和電磁收縮力作用下脫離焊絲端頭，向熔池過(guò)渡一滴。隨后，由于脈沖電流尚未結(jié)束，焊絲端頭產(chǎn)生持續(xù)的熔化和熔滴過(guò)渡。對(duì)于鋼質(zhì)焊絲，表現(xiàn)為射流過(guò)渡；對(duì)于鋁焊絲，表現(xiàn)為射滴過(guò)渡。在脈沖電流結(jié)束時(shí)，如果焊絲端頭有較多的熔化金屬，就會(huì)在慣性力的作用下，脫離焊絲，最后過(guò)渡到熔池。如果焊絲端頭只有少量的熔化金屬，則

22、會(huì)收縮成半球狀，然后在基值電流期間基本維持這個(gè)狀態(tài)，直到下一個(gè)脈沖到來(lái)。 實(shí)際焊接中，脈沖MIG焊希望達(dá)到一個(gè)脈沖過(guò)渡一滴，通過(guò)控制各種參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的熔滴過(guò)渡，而且可以控制焊接熱輸入及控制焊縫成形。 6.3.2 脈沖MIG焊參數(shù)選擇脈寬比KTpT；占空比1KIb和Tb：維持電弧穩(wěn)定燃燒，同時(shí)對(duì)預(yù)熱焊絲和母材提高一定的能量，使焊絲端頭有少量的熔化。此外也是調(diào)節(jié)平均電流和焊接熱輸入的重要參數(shù)。但是基值參數(shù)不宜過(guò)大，否則脈沖焊特點(diǎn)就不明顯，甚至在基值期間就出現(xiàn)熔滴過(guò)渡，將使過(guò)渡過(guò)程紊亂。Ip和Tp：是決定脈沖能量的重要因素。為使熔滴呈噴射過(guò)渡，脈沖電流值必須大于臨界脈沖電流值，脈沖寬度必須合適以

23、避免“一脈多滴”情況的出現(xiàn)。脈沖電流增加后，母材熔深顯著增加，而由于平均電流一定，母材熔化斷面積幾乎不變。因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖電流來(lái)獲得所需要的熔深。平均電流Ia：脈沖MIG焊的一個(gè)主要特征就是在平均電流低于臨界電流下可以實(shí)現(xiàn)熔滴噴射過(guò)渡。而平均電流是決定對(duì)母材熱輸入量的重要指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊縫空間位置、焊接材質(zhì)等進(jìn)行選取。脈沖頻率f和脈寬比K：普通的脈沖MIG焊電源是通過(guò)可控硅整流控制獲得脈沖電流，脈沖頻率等于電源頻率(50/60Hz)或倍頻數(shù)值(100/120Hz)。一般典型的選擇：50Hz用于焊鋼，100Hz用于焊鋁。高級(jí)電源脈沖頻率連續(xù)可調(diào)，也應(yīng)在上述規(guī)范附近選取。脈寬比K(=T

24、p/Tb)反映了脈沖焊的強(qiáng)弱，一般在50%附近選取。6.3.3 脈沖MIG焊優(yōu)點(diǎn) 1. 脈沖MIG焊擴(kuò)大了電流的使用范圍 脈沖MIG焊通過(guò)脈沖參數(shù)的配合，可以在較小的電流下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的噴射過(guò)渡（平均電流小于連續(xù)電流焊接時(shí)的臨界電流，但要保證脈沖電流高于臨界脈沖電流）。這樣可以焊接薄板，且母材熔透情況比短路過(guò)渡焊接好，生產(chǎn)率高和焊接變形情況都比TIG焊好。更有意義的是可以使用較粗的焊絲來(lái)焊接薄板，這給焊接工藝帶來(lái)很大方便。首先粗絲送絲相對(duì)更為容易，對(duì)軟質(zhì)焊絲（鋁、銅等）最為有利。其次，粗絲的挺直性好，焊絲指向不易偏擺，容易保持在焊縫中心線上。此外，粗絲的售價(jià)比細(xì)絲低，可降低焊接成本，并且比表面積小

25、，可使產(chǎn)生氣孔的傾向性降低。 2. 可控制熔滴過(guò)渡和熔池尺寸，有利于全位置焊接 進(jìn)行空間位置焊縫焊接時(shí)，由于脈沖電流大，使熔滴過(guò)渡具有更強(qiáng)的方向性，有利于熔滴沿電弧軸線順利過(guò)渡到熔池中。由于脈沖平均電流小，所形成的熔池體積也會(huì)小一些，再加上脈沖加熱和熔滴過(guò)渡是間斷性發(fā)生的，所以熔池金屬即使處于立焊位置也不至于流淌，保持了熔池狀態(tài)的穩(wěn)定性。 3. 可有效地控制熱輸入量，改善接頭性能 對(duì)于熱敏感性較大的材料，通過(guò)平均電流調(diào)節(jié)對(duì)母材的熱輸入或焊接線能量，使焊縫金屬和熱影響區(qū)的過(guò)熱現(xiàn)象降低，從而使接頭具有良好的品質(zhì)，裂紋傾向性降低。此外，脈沖作用方式可以防止熔池出現(xiàn)單向性結(jié)晶，也能夠提高焊縫性能。 6

26、.3.4 脈沖MIG焊熔滴過(guò)渡控制 指導(dǎo)思想： 在MIG/MAG焊熔滴過(guò)渡中，射滴過(guò)渡被公認(rèn)為最佳的過(guò)渡形式，可以獲得好的焊縫成形。在直流焊接中鋼焊絲的射滴過(guò)渡區(qū)間非常窄，難以達(dá)到穩(wěn)定的射滴過(guò)渡。使用脈沖焊，針對(duì)焊絲成份和各種直徑嚴(yán)格設(shè)定脈沖參數(shù)的匹配，可以產(chǎn)生射滴過(guò)渡，但在干擾因素出現(xiàn)時(shí)，也避免不了出現(xiàn)大滴過(guò)渡或射流過(guò)渡，同時(shí)也只有昂貴的數(shù)字化電源才能達(dá)到這項(xiàng)功能。 不同焊絲的直徑，在提高電流達(dá)到射流過(guò)渡臨界電流后，并不是直接產(chǎn)生射流過(guò)渡，而是先出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)射滴過(guò)渡，隨后由射滴過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鬟^(guò)渡。因此如果能找到一種實(shí)時(shí)檢測(cè)熔滴過(guò)渡的方法，當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)熔滴過(guò)渡后，控制電流迅速降低，取消了繼

27、續(xù)向射流過(guò)渡的條件，也就不會(huì)再發(fā)生其他形式的熔滴過(guò)渡，使電弧在低電流下燃燒一定時(shí)間后，再控制電流上升到臨界電流以上，創(chuàng)造下一次射滴過(guò)渡的條件，如此周而復(fù)始，即可得到穩(wěn)定的射滴過(guò)渡。 關(guān)鍵：找到既簡(jiǎn)便而又準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)檢測(cè)熔滴過(guò)渡的手段 弧光傳感：熔滴過(guò)渡過(guò)程中，弧光檢測(cè)信號(hào)中出現(xiàn)一個(gè)特征變化，在第一個(gè)熔滴縮頸被拉斷，熔滴脫落焊絲端頭的瞬時(shí)，弧光強(qiáng)度出現(xiàn)突然的降低。原因是由于原來(lái)籠罩在熔滴下部斷面的弧跟（電弧的陽(yáng)極區(qū)）突然自動(dòng)上跳至焊絲端頭縮頸破斷處，這一跳躍引起弧光輻射強(qiáng)度的躍變?；」庑盘?hào)的這一下凹現(xiàn)象準(zhǔn)確顯示了第一個(gè)熔滴的脫離與過(guò)渡過(guò)程，可以作為熔滴過(guò)渡的特征信號(hào)。這個(gè)特征信號(hào)的信噪比很高、穩(wěn)定

28、可靠，非常適合用來(lái)進(jìn)行熔滴過(guò)渡的控制。實(shí)際使用時(shí)，在電弧側(cè)面安裝一個(gè)弧光傳感器的檢測(cè)電弧弧光強(qiáng)度的變化。 控制過(guò)程：采用弧光傳感器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定射滴過(guò)渡閉環(huán)控制的過(guò)程如下：預(yù)先設(shè)置脈沖電流值在射流過(guò)渡臨界電流以上，脈沖電流加熱并熔化焊絲，此時(shí)弧光強(qiáng)度信號(hào)數(shù)值較高，當(dāng)焊絲端頭積聚較多液態(tài)金屬形成熔滴，隨后形成縮頸并被拉斷時(shí)，弧光強(qiáng)度信號(hào)陡降，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置一個(gè)合適的弧光強(qiáng)度信號(hào)下降閾值（取脈沖電流期間弧光信號(hào)平均值的15%，可很好滿足控制要求），當(dāng)弧光強(qiáng)度下降至大于或等于此閾值時(shí)，控制系統(tǒng)向焊接電源發(fā)出一個(gè)控制脈沖信號(hào)，使電弧電流迅速由脈沖電流降至維弧電流（一般在50A），沒(méi)有了由射滴過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)樯?/p>

29、流過(guò)渡的條件，故在產(chǎn)生第一次射滴過(guò)渡之后，不會(huì)再繼續(xù)產(chǎn)生熔滴過(guò)渡。脈沖電流的作用時(shí)間由第一個(gè)射滴過(guò)渡產(chǎn)生頸縮引起的光強(qiáng)下降大于閾值的時(shí)刻所決定。脈沖電流降到維弧電流后，延遲一定時(shí)間再升高到脈沖電流值，重復(fù)下一次射滴過(guò)渡及控制過(guò)程?；」鈧鞲衅骺梢宰龀?550mm的尺寸，體積較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)安裝位置沒(méi)有很?chē)?yán)格的要求，也可固定在焊槍上，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用非常方便?；」鈧鞲锌刂瓶色@得一個(gè)脈沖過(guò)渡一個(gè)熔滴的穩(wěn)定射滴過(guò)渡過(guò)程。即便受外來(lái)因素干涉，弧長(zhǎng)在3-12mm范圍內(nèi)突然變化，穩(wěn)定的一脈一滴的射滴過(guò)渡也不會(huì)遭到破壞。熔滴過(guò)渡頻率最高可達(dá)130Hz。這種控制方法除了用來(lái)獲得常規(guī)焊接方法不能自然產(chǎn)生的穩(wěn)定射滴過(guò)渡外，還可以在不破