第七章熔化極氬弧焊

（優(yōu)選）第七章熔化極氬弧焊現(xiàn)在是1頁\一共有73頁\編輯于星期一7.1熔化極氬弧焊原理、特點及應用7.1.1熔化極氬弧焊工作原理1－焊件2－電弧3－焊絲4－焊絲盤5－送絲滾輪6－導電嘴7－保護罩8－保護氣體9－熔池10－焊縫金屬現(xiàn)在是2頁\一共有73頁\編輯于星期一7.1.2熔化極氬弧焊的特點優(yōu)點：（1）與CO2焊相比較，熔化極氬弧焊電弧穩(wěn)定、熔滴過渡穩(wěn)定，焊接飛濺少，焊縫成形美觀。（2）與TIG焊相比較，母材熔深大，焊接變形小，焊接生產(chǎn)率高。（3）MIG焊焊接鋁及鋁合金時，對母材表面的氧化膜有良好的陰極清理作用。（4）保護效果好，可以使用與母材同等成分的焊絲進行焊接。現(xiàn)在是3頁\一共有73頁\編輯于星期一缺點：

（1）MIG焊對工件、焊絲的焊前清理要求較高，即焊接過程對油、銹等污染比較敏感。

（2）氬氣及混合氣體比CO2氣體的售價高，熔化極氬弧焊的焊接成本比CO2電弧焊的焊接成本高。現(xiàn)在是4頁\一共有73頁\編輯于星期一7.1.3熔化極氬弧焊的應用

1.MIG焊幾乎可以焊接所有的金屬材料，主要用于焊接鋁、鎂、銅、鈦及其合金，以及不銹鋼

2.富氬混合氣體保護的MAG焊可以焊接碳鋼和某些低合金鋼，在要求不高的情況下也可以焊接不銹鋼。不能焊接鋁、鎂、銅、鈦等容易氧化的金屬及其合金。

現(xiàn)在是5頁\一共有73頁\編輯于星期一7.2熔化極氬弧焊的熔滴過渡

熔滴過渡形態(tài)有粗滴過渡、射滴過渡、射流過渡、旋轉(zhuǎn)射流過渡、亞射流過渡、短路過渡等。應用廣泛的是射滴過渡、射流過渡和亞射流過渡?，F(xiàn)在是6頁\一共有73頁\編輯于星期一熔化極氬弧焊熔滴過渡與焊接參數(shù)的關系

現(xiàn)在是7頁\一共有73頁\編輯于星期一7.2.1焊接時的極性選擇

一般采用直流反接（焊件接負），很少采用直流正接（焊件接正）或者交流電流。在焊接鋁、鎂及其合金時，也需要利用直流反接時電弧對焊件及熔池表面的氧化膜所具有的陰極清理作用?，F(xiàn)在是8頁\一共有73頁\編輯于星期一焊絲為陰極時的電弧行為

電弧電流形成的電磁收縮力對熔滴過渡完全不起作用，熔滴主要靠重力作用過渡，于是形成粗滴過渡。此時電弧不穩(wěn)定，焊縫成形不良?，F(xiàn)在是9頁\一共有73頁\編輯于星期一焊絲為陽極時的電弧行為

當焊接電流較小時，熔滴呈粗滴過渡，過渡不穩(wěn)定。增大焊接電流以后，熔滴直徑等于或小于焊絲直徑，呈現(xiàn)噴射過渡形式.現(xiàn)在是10頁\一共有73頁\編輯于星期一7.2.2射滴過渡射滴過渡的電弧形態(tài)及熔滴上的作用力a）射滴過渡的熔滴及電弧形態(tài)b)射滴過渡的熔滴上的作用力

阻礙熔滴過渡的力主要是焊絲與熔滴間的表面張力。斑點壓力作用在熔滴表面各個部位，其阻礙熔滴過渡的作用降低。過渡的推動力是作用在熔滴上的電磁收縮力。熔滴的尺寸明顯減小，接近于焊絲直徑，熔滴沿焊絲軸向過渡?，F(xiàn)在是11頁\一共有73頁\編輯于星期一7.2.3射流過渡

當焊接電流進一步增大，并超過射流過渡的臨界電流值時，產(chǎn)生射流過渡。熔滴過渡時電弧燃燒穩(wěn)定，對保護氣流擾動較小，金屬飛濺也小，故容易獲得良好的保護效果和焊接質(zhì)量。MIG和MAG焊主要采用這種過渡形式?，F(xiàn)在是12頁\一共有73頁\編輯于星期一7.2.4亞射流過渡

只在鋁及鋁合金MIG焊時才會出現(xiàn)的一種熔滴過渡形式?；￠L介于2～8mm之間?；￠L小于2mm時形成短路過渡，弧長大于8mm時形成射滴過渡。

形成亞射流過渡的弧長因電弧電流大小而取不同的數(shù)值，弧長取下限時具有部分短路過渡的特征；弧長取上限時具有部分射滴過渡的特征?，F(xiàn)在是13頁\一共有73頁\編輯于星期一鋁合金MIG焊熔滴過渡形式與電弧電壓及弧長的關系

現(xiàn)在是14頁\一共有73頁\編輯于星期一7.3熔化極氬弧焊的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

熔化極氬弧焊主要采用了兩種電弧自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。只有當使用直徑為3mm以上焊絲時，由于自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度降低，才使用電弧電壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行自動調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在是15頁\一共有73頁\編輯于星期一7.3.1電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)

當熔滴過渡采用射流過渡、射滴過渡、短路過渡時均采用電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)是具有較強自身調(diào)節(jié)作用的電弧，配合以等速送絲焊機和平特性（恒壓）焊接電源而構成的。它依靠電弧電流的變化使焊絲熔化速度變化來恢復弧長?，F(xiàn)在是16頁\一共有73頁\編輯于星期一7.3.2電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)

電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)是鋁焊絲采用亞射流熔滴過渡進行MIG焊時所使用的一種弧長自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

現(xiàn)在是17頁\一共有73頁\編輯于星期一1.電弧固有的自調(diào)節(jié)作用

鋁焊絲MIG焊熔化特性與熔滴過渡形態(tài)間的關系

現(xiàn)在是18頁\一共有73頁\編輯于星期一2.電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)和弧長的自動調(diào)節(jié)

電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由具有固有自調(diào)節(jié)作用的電弧，配合以等速送絲焊機和垂降特性（恒流）焊接電源而構成的。

現(xiàn)在是19頁\一共有73頁\編輯于星期一電弧固有自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的弧長調(diào)節(jié)過程現(xiàn)在是20頁\一共有73頁\編輯于星期一與電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相同處：都是利用焊絲熔化速度作調(diào)節(jié)量來保持焊接弧長的穩(wěn)定；不同之處是：電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)是依靠焊接電流的改變來影響焊絲的熔化速度，而電弧固有的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)是依靠焊絲熔化系數(shù)的改變來影響焊絲的熔化速度。現(xiàn)在是21頁\一共有73頁\編輯于星期一3.焊接電流和電弧電壓的調(diào)節(jié)方法

從理論上講焊接電流應通過改變電源輸出的外特性曲線來調(diào)節(jié)，電弧電壓應通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)。必須采用送絲速度與電流一元化調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)弧焊電源外特性的同時自動調(diào)節(jié)送絲速度。電弧固有自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)區(qū)間

現(xiàn)在是22頁\一共有73頁\編輯于星期一7.4熔化極氬弧焊設備7.4.1熔化極氬弧焊的組成

按機械化程度分有自動焊和半自動焊兩類。主要由弧焊電源、送絲系統(tǒng)、焊槍、行走臺車（自動焊）、供氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成現(xiàn)在是23頁\一共有73頁\編輯于星期一半自動熔化極氬弧焊設備構成

現(xiàn)在是24頁\一共有73頁\編輯于星期一自動熔化極氬弧焊設備構成現(xiàn)在是25頁\一共有73頁\編輯于星期一7.4.2焊接電源

通常采用直流焊接電源，常用的焊接電源有變壓器抽頭二極管整流式、晶閘管可控整流式、逆變式等幾種。

現(xiàn)在是26頁\一共有73頁\編輯于星期一電弧自身調(diào)節(jié)作用:等速送絲配合平外特性或略微下降外特性焊接電源

電弧固有自調(diào)節(jié)作用:鋁合金MIG焊時，等速送絲焊機配合陡降外特性或垂降外特性焊接電源。電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)作用:當焊絲直徑大于φ3mm時，變速送絲焊機配合下降外特性弧焊電源?，F(xiàn)在是27頁\一共有73頁\編輯于星期一7.4.3送絲系統(tǒng)

通常由送絲機構（包括電動機、減速器、矯直輪、送絲輪）、送絲軟管（導絲管）、焊絲盤等組成。根據(jù)送絲系統(tǒng)的送絲方式不同，半自動焊的送絲系統(tǒng)有三種基本送絲方式。a）－推絲式b）、c）－拉絲式d）－推拉絲式現(xiàn)在是28頁\一共有73頁\編輯于星期一7.4.4焊槍和導絲管半自動焊槍

半自動焊槍按結構分為鵝頸式和手槍式兩種；按冷卻方式可分為氣冷和水冷兩種?，F(xiàn)在是29頁\一共有73頁\編輯于星期一推絲式焊槍的典型結構

典型半自動焊焊槍示意圖

現(xiàn)在是30頁\一共有73頁\編輯于星期一拉絲式焊槍的結構拉絲式焊槍b)推絲式焊槍現(xiàn)在是31頁\一共有73頁\編輯于星期一2.自動焊焊槍

一種自動熔化極氬弧焊槍結構示意圖1－鋼管2－鎮(zhèn)靜室3－導流體4－銅篩網(wǎng)5－分流套

6－導電嘴7－噴嘴8－帽蓋現(xiàn)在是32頁\一共有73頁\編輯于星期一7.4.5供氣系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)供氣系統(tǒng)由氣源（高壓氣瓶）、氣體減壓閥、氣體流量計、電磁氣閥和送氣軟管等組成

現(xiàn)在是33頁\一共有73頁\編輯于星期一7.5熔化極氬弧焊的保護氣體及焊絲7.5.1保護氣體

1.Ar+He加入一定數(shù)量的He氣后可獲得兩者所具有的優(yōu)點。2.Ar+H2

利用Ar+H2混合氣體的還原性，焊接鎳及其合金時，可以抑制和消除焊縫中的CO氣孔，但H2含量必須低于6％，否則會導致產(chǎn)生H2氣孔。此外，在Ar中加入H2可提高電弧溫度，增加母材熱輸入?，F(xiàn)在是34頁\一共有73頁\編輯于星期一3.Ar+N2主要用于焊接銅及銅合金，Ar與N2的混合比為80％:20％。缺點：焊接時有飛濺，并且焊縫表面較粗糙。現(xiàn)在是35頁\一共有73頁\編輯于星期一4.Ar+O2①含O2量較低，為1～5％，用于焊接不銹鋼等高合金鋼及級別較高的高強度鋼；②另一類含O2量較高，可達20％以上，用于焊接低碳鋼及低合金結構鋼?，F(xiàn)在是36頁\一共有73頁\編輯于星期一純Ar焊接不銹鋼時存在二個問題：1.液態(tài)金屬的粘度及表面張力較大，易產(chǎn)生氣孔，咬邊等缺陷。2.產(chǎn)生陰極漂移現(xiàn)象現(xiàn)在是37頁\一共有73頁\編輯于星期一加入1％的O2就可克服陰極漂移現(xiàn)象而且有利于金屬熔滴的細化，降低射流過渡的臨界電流值。當含氧量超過2％時，焊接的不銹鋼焊縫表面氧化明顯，接頭質(zhì)量下降。用Ar+20%O2混合氣體來焊接碳素鋼及低合金結構鋼：1）較高的生產(chǎn)率2）抗氣孔性能比Ar＋20％CO2及純CO2都好3）焊縫缺口韌度也有所提高4）進行高強度鋼的窄間隙焊時，可減少焊縫金屬產(chǎn)生樹枝狀晶間裂紋的傾向.現(xiàn)在是38頁\一共有73頁\編輯于星期一5.Ar+CO2

用于焊接碳鋼及低合金鋼。Ar與CO2的混合比例：Ar80％＋CO220％Ar82％＋CO218％可用于噴射過渡電弧也可用于短路過渡電弧及脈沖過渡電弧。但在用短路過渡電弧進行垂直焊和仰焊時，Ar與CO2的比例最好為50％:50％，這樣有利于控制熔池?，F(xiàn)在是39頁\一共有73頁\編輯于星期一6.Ar+CO2+O2

用80％Ar+15%CO2+5%O2混合氣體焊接低碳鋼、低合金鋼，焊縫成形、接頭質(zhì)量以及金屬熔滴過渡和電弧穩(wěn)定性方面都非常滿意。不同保護氣體的焊縫成形現(xiàn)在是40頁\一共有73頁\編輯于星期一7.5.2焊絲

半自動或自動熔化極氬弧焊的焊絲是連續(xù)送進，因此焊絲以盤式或筒裝供應。焊絲直徑規(guī)格有0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm等?，F(xiàn)在是41頁\一共有73頁\編輯于星期一1.低碳鋼及低合金鋼焊絲2.不銹鋼焊絲3.鋁及鋁合金焊絲4.鎳及鎳合金焊絲5.銅及銅合金焊絲6.鈦及鈦合金焊絲

現(xiàn)在是42頁\一共有73頁\編輯于星期一7.6熔化極氬弧焊焊接工藝7.6.1焊前準備焊接坡口準備焊件及焊絲表面處理焊件組裝焊接設備檢查現(xiàn)在是43頁\一共有73頁\編輯于星期一7.6.2焊接參數(shù)

主要包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、焊絲傾角、焊絲直徑、保護氣體的種類及其流量等。（1）焊接電流和電弧電壓

焊接電流及焊絲直徑:焊件的厚度及焊縫熔深

送絲速度:焊接電流

電弧電壓:根據(jù)焊接電流考慮熔滴過渡形式現(xiàn)在是44頁\一共有73頁\編輯于星期一（2）焊接速度

（3）焊絲伸出長度短路過渡:合適的伸出長度為6-13mm；

其它:合適的伸出長度為13～25mm?，F(xiàn)在是45頁\一共有73頁\編輯于星期一（4）保護氣體流量常用的熔化極氬弧焊噴嘴孔徑為20mm左右，保護氣體流量為10～30L/min?，F(xiàn)在是46頁\一共有73頁\編輯于星期一7.6.3熔化極氬弧焊常用的焊接工藝1.低碳鋼及低合金鋼的熔化極氬弧焊保護氣體:Ar+CO2（5-20）%,有時還加入少量O2。熔滴過渡形式:短路過渡、射流過渡、脈沖過渡。現(xiàn)在是47頁\一共有73頁\編輯于星期一短路過渡MAG焊主要焊接薄板比CO2焊的電弧更穩(wěn)定、飛濺也更少?，F(xiàn)在是48頁\一共有73頁\編輯于星期一(2)射流過渡MAG焊焊接電流:

比射流過渡臨界電流高30～50A特點:

焊接電弧十分穩(wěn)定，焊縫表面平坦，焊縫成形良好，飛濺少?，F(xiàn)在是49頁\一共有73頁\編輯于星期一2.不銹鋼的熔化極氬弧焊

熔滴過渡形式:短路過渡、射流過渡、脈沖過渡。(1)短路過渡不銹鋼MIG焊焊絲直徑:0.8-1.2mm

保護氣體:Ar+O2（1～5％）Ar+CO2(5～20％)板厚:3.0mm以下薄板單層焊接。現(xiàn)在是50頁\一共有73頁\編輯于星期一(2)射流過渡不銹鋼MIG焊焊絲直徑:0.8、1.0、1.2、1.6mm

保護氣體:Ar+O2（1～2％）Ar+CO2(5～10％)板厚:3.2mm以上鋼板焊接焊接電流：大于射流過渡臨界電流

現(xiàn)在是51頁\一共有73頁\編輯于星期一3.銅合金的熔化極氬弧焊

熔滴過渡：射流過渡特點：

預熱溫度高，焊接電流大（達到600A）采用Ar+He(50-75%)保護可以提高電弧的功率，從而降低預熱溫度?，F(xiàn)在是52頁\一共有73頁\編輯于星期一4.鋁合金的熔化極氬弧焊熔滴過渡形式：短路過渡、噴射過渡、亞射流過渡保護氣體：純氬、Ar＋He混合氣體

現(xiàn)在是53頁\一共有73頁\編輯于星期一（1)短路過渡MIG焊保護氣體：采用純氬氣保護焊絲直徑：0.8mm、1.0mm

焊接厚度：1～2mm（2)噴射過渡及亞射流過渡MIG焊用純氬氣保護，常采用1.2～2.4mm直徑的焊絲

應用最多現(xiàn)在是54頁\一共有73頁\編輯于星期一（3）大電流MIG焊焊絲直徑：3.2mm～5.6mm焊接電流：

500～1000A焊接厚度：厚板鋁合金保護氣體：

內(nèi)層噴嘴使用50％Ar＋50％He保護氣，加入He可以提高電弧功率；外層噴嘴中為Ar氣，進一步加強保護效果。現(xiàn)在是55頁\一共有73頁\編輯于星期一7.7熔化極氬弧焊其它方法

7.7.1脈沖熔化極氬弧焊

脈沖熔化極氬弧焊的熔滴過渡控制三種熔滴過渡控制形式：一脈一滴一脈多滴多脈一滴?，F(xiàn)在是56頁\一共有73頁\編輯于星期一脈沖熔化極氬弧焊一脈一滴熔滴過渡過程現(xiàn)在是57頁\一共有73頁\編輯于星期一脈沖熔化極氬弧焊一脈多滴熔滴過渡過程

現(xiàn)在是58頁\一共有73頁\編輯于星期一脈沖熔化極氬弧焊多脈一滴熔滴過渡現(xiàn)在是59頁\一共有73頁\編輯于星期一

2.脈沖熔化極氬弧焊的參數(shù)選擇

主要參數(shù)：基值電流Ib、基值時間Tb、脈沖電流Ip和脈沖時間Tp。其它參數(shù)：焊接電流即平均電流Ia、脈沖頻率fp和脈沖寬度比Kp?，F(xiàn)在是60頁\一共有73頁\編輯于星期一脈沖熔化極氬弧焊滴熔過渡焊接參數(shù)區(qū)間現(xiàn)在是61頁\一共有73頁\編輯于星期一關于各個參數(shù)的說明（1)基值電流Ib及基值時間Tb

作用是：維持電弧連續(xù)燃燒，預熱焊絲和母材，使焊絲端部有一定的熔化量，為熔滴過渡作準備。（2)脈沖電流Ip及脈沖時間Tp

是決定脈沖能量的重要參數(shù)（3)焊接電流Ia

決定對母材的熱輸入量，應根據(jù)焊件厚度、焊縫空間位置、焊接材質(zhì)等確定。（4)脈沖頻率fp和脈沖寬度比Kp

fp的大小需適應焊接電流大小。Kp反映脈沖焊接特點的強弱，一般不大于50％?，F(xiàn)在是62頁\一共有73頁\編輯于星期一4.脈沖熔化極氬弧焊的工藝特點(1)擴大了焊接電流的調(diào)節(jié)范圍。同一種直徑焊絲，隨著脈沖頻率的變化，能在低至幾十安培、高至幾百安培的電流范圍內(nèi)獲得穩(wěn)定的焊接過程。焊接電流范圍包括了從短路過渡到射流過渡的全部的電流區(qū)域，可以使用較粗的焊絲焊接薄板，這給焊接工藝帶來很大方便?，F(xiàn)在是63頁\一共有73頁\編輯于星期一(2)有利于全位置焊接(3)可有效控制熱輸入，改善接頭性能。

現(xiàn)在是64頁\一共有73頁\編輯于星期一7.7.2雙絲熔化極氬弧焊1.雙絲熔化極氬弧焊工作原理現(xiàn)在是65頁\一共有73頁\編輯于星期一雙絲熔化極氬弧焊焊槍照片

雙絲熔化極氬弧焊焊接時的照片

現(xiàn)在是66頁\一共有73頁\編輯于星期一2.雙絲熔化極氬弧焊的過程控制

兩根焊絲的送絲方式通常采用等速送絲，兩個電弧采用脈沖電流控制。要保證兩個電弧之間互不干擾，兩個脈沖電流的脈沖波形可以有如下三種組合類型：（1）同頻率，同相位（如圖所示）；（2）同頻率，相位差可調(diào)；（3）不同頻率，相位任意。雙絲熔化極氬弧焊的電弧電流波形現(xiàn)在是67頁\一共有73頁\編輯于