第二章-熔化極氣體保護(hù)焊

熔化極氣體保護(hù)焊

2.1熔化極氣體保護(hù)焊方法的原理

熔化極氣體保護(hù)焊（英文簡稱GMAW）采用可熔化的焊絲與被焊工件之間的電弧作為

熱源來熔化焊絲與母材金屬，并向焊接區(qū)輸送保護(hù)氣體，使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近

的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。連續(xù)送進(jìn)的焊絲金屬不斷熔化并過度到熔池，與熔化

的母材金屬融合形成焊縫金屬，從而使工件相互連接起來，如圖2.1所示。

圖2.1熔化極氣體保護(hù)焊的工作原理

2.2熔化極氣體保護(hù)焊的分類

熔化極氣體保護(hù)焊根據(jù)保護(hù)氣體的種類不同可分為：熔化極惰性氣體保護(hù)焊（英文簡稱

MIG）、熔化極氧化性混合氣體保護(hù)焊（英文簡稱MAG）和C02氣體保護(hù)電弧焊三種。

1.熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）：保護(hù)氣體采用氤氣、氧氣或氨氣與氫氣的混合氣體,

它們不與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，只起保護(hù)焊接區(qū)使之與空氣隔離的作用。因此電弧燃燒穩(wěn)

定，熔滴過度平穩(wěn)、安定，無激烈飛濺。這種方法特別適用于鋁、銅、鈦等有色金屬的焊接。

2.熔化極氧化性混合氣體保護(hù)焊（MAG）：保護(hù)氣體由惰性氣體和少量氧化性氣體混合

而成。由于保護(hù)氣體具有氧化性，常用于黑色金屬的焊接。在惰性氣體中混入少量氧化性氣

體的目的是在基本不改變惰性氣體電弧特性的條件下，進(jìn)一步提高電弧的穩(wěn)定性，改善焊縫

成型，降低電弧輻射強(qiáng)度。

3.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊（C02）：保護(hù)氣體是CO2，有時(shí)采用CO2+O2的混合氣體。

由于保護(hù)氣體的價(jià)格低廉，采用短路過度時(shí)焊縫成型良好，加上使用含脫氧劑的焊絲可獲得

無內(nèi)部焊接缺陷的高質(zhì)量焊接接頭，因此這種方法已成為黑色金屬材料的最重要的焊接方法

之一。

2.3熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備的主要構(gòu)成

熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備主要由下部分構(gòu)成：

1.焊接電源及控制裝置

2.送絲裝置

3.焊槍

4.氣體流量調(diào)整器

5.連接電纜和軟管

其中，控制裝置和焊接電源一般是做成一體的。

2.3.1焊接電源

有關(guān)焊接電源的內(nèi)容將在下面各種焊接方法中分別介紹。

2.3.2送絲裝置

送絲裝置由下列部分構(gòu)成：

①.焊絲送進(jìn)電機(jī)

②.保護(hù)氣體開關(guān)電磁閥

③.送絲滾輪

焊絲供給裝置是專門向焊槍供給焊絲的，在機(jī)器人焊接中主要采用推絲式單滾輪送絲方

式。即在焊絲繞線架一側(cè)設(shè)置傳送焊絲滾輪，然后通過導(dǎo)管向焊槍傳送焊絲。

在鋁合金的MIG焊接中，由于焊絲比較柔軟，所以在開始焊接時(shí)或焊接過程中焊絲在

滾輪處會(huì)發(fā)生扭曲現(xiàn)象，為了克服這一難點(diǎn)，采取了各種措施。

2.3.3焊槍

熔化極氣體保護(hù)電弧焊焊槍大致有空冷式和水冷式兩種形式，空冷式焊槍一般用于中小

焊接電流，水冷式焊槍用于大電流焊接。

MIG焊槍與COo/MAG焊槍形狀相似，但有以下的差異：

1.為了無故障地傳送比較柔軟的鋁焊絲，有專用鋁焊接MIG焊槍。

2.為了順利地傳送如不銹鋼、銀合金、高強(qiáng)度鋼等硬質(zhì)材質(zhì)的焊絲，有專用焊接合金

的MIG焊槍。

總之，對(duì)應(yīng)不同的使用目的和不同用途，其焊槍的結(jié)構(gòu)也不同。

2.3.4氣體流量調(diào)整器

氣體流量調(diào)整器安裝在氣瓶出口處，設(shè)定焊接時(shí)所必須的氣體流量，氣體流量調(diào)整器包

括用以降低氣瓶內(nèi)高壓的“壓力調(diào)整器”和讀取氣體流量的“流量計(jì)”等。

小型CO2氣體流量調(diào)整器中，由于氣路不會(huì)結(jié)冰，所以使用非加熱式氣體流量調(diào)整器,

而在大型C02氣體流量調(diào)整器中，由于能把氣瓶內(nèi)高壓減壓至0.2Mpa(約2kgf/cm2),氣體

的快速膨脹帶走熱量導(dǎo)致氣路結(jié)冰，所以在CCh氣體流量調(diào)整器中要附上加熱裝置，如圖

2.4所示。

圖2.4C02氣體流量調(diào)整器

2.4熔化極氣體保護(hù)焊的熔滴過渡形式

3.4.1影響熔滴過渡的主要因素

影響熔化極氣體保護(hù)焊的熔滴過渡形式的主要因素有：

(1)電流的大小和種類

(2)焊絲直徑

(3)焊絲成分

(4)焊絲干伸長

(5)保護(hù)氣體的種類

3.4.2熔滴過渡形式

1.短路過渡

熔化極氣體保護(hù)焊當(dāng)焊絲較細(xì)、電流較小時(shí)，熔滴過渡形式一般為短路過渡。只有在焊絲與

熔池接觸的瞬間，熔滴才過渡到熔池，而在電弧空間則沒有熔滴的過渡。

熔滴的短路過渡頻率一般為20-200次/秒，短路過渡時(shí)對(duì)應(yīng)的電流和電壓波形如圖2.5所示o

懸掛在焊絲端頭的熔滴直接和熔池接觸，弧隙短路，焊絲與熔池之間形成液橋，焊接電流提

高［圖2.5(A),(B),(C),(D)］?在短路電流產(chǎn)生的電磁力和液態(tài)金屬的表面張力的作用

下，液橋形式縮頸變細(xì)，液橋斷開，熔滴過渡到熔池，電弧重新引燃［圖2.5(E),(F)］o

短路電流的上升速度應(yīng)足夠使焊絲加熱和促使熔滴過渡，但又不能太高，以防止由于熔滴的

暴斷產(chǎn)生飛濺。短路電流的上升速度可以通過調(diào)節(jié)電源的回路電感來控制。最佳的電感量的

設(shè)置取決于焊接回路的電阻和焊絲的熔化溫度。電弧燃燒后，焊絲端頭的熔滴逐漸增大并送

進(jìn)，再次和熔滴接觸，開始下一個(gè)短路過程［圖2.5(H)］。

保護(hù)氣體的成分對(duì)短路過渡的熔滴尺寸及過渡頻率有較大的影響，同時(shí)影響電弧特性和

熔深。CO2與惰性氣體相比產(chǎn)生較大的飛濺，但熔深較大。在焊接碳鋼和低合金鋼時(shí)常常

采用CO2和Ar的混合氣體來降低飛濺和取得較大的熔深。在焊接有色金屬時(shí)為了提高熔深

在Ar氣中常加入He氣。

短路過渡形成的熔池小，冷卻速度快，適于薄板的全位置以及根部間隙較大的焊縫的焊接。

2.滴狀過渡

惰性氣體保護(hù)焊當(dāng)電流較小時(shí)，熔滴的過渡形式為滴狀過渡。此時(shí)，熔滴的直徑大于焊

絲的直徑，熔滴主要依靠重力過渡到熔池，因此在平焊位置熔滴才能較好地過渡到熔池中。

滴狀過渡的電弧電壓要比短路過渡的電壓高，以保證熔滴在與熔池接觸之前脫離焊絲端

部，但由于電壓過高，使得熔深不足，加強(qiáng)高過大，在實(shí)際生產(chǎn)中的惰性氣體保護(hù)焊一般不

采用這種過渡形式。

在C02氣體保護(hù)焊中，當(dāng)焊接電壓和電流大于短路過渡時(shí)的電壓和電流時(shí)，熔滴的過

渡為滴狀過渡。由于斑點(diǎn)壓力的阻礙作用，C02氣體保護(hù)焊的滴狀過渡是非軸向的，飛濺

較大。

與短路過渡相比，CO2滴狀過渡熔深較大，特別適于碳鋼的中、厚板的焊接。

3.噴射過渡

在純Ar或富Ar氣體中，對(duì)于給定的焊絲直徑，當(dāng)焊接電流增大到某一數(shù)值時(shí)，熔滴

即從滴狀過渡轉(zhuǎn)變成噴射過渡。這個(gè)電流稱為臨界電流。噴射過渡時(shí)，焊絲金屬以細(xì)滴(小

于焊絲直徑)沿電弧軸線方向進(jìn)入熔池，電弧穩(wěn)定，飛濺極少。

噴射過渡臨界電流值與液態(tài)金屬的表面張力有關(guān)，與焊絲直徑成反比，焊絲的干伸長對(duì)

其也有一定的影響。它隨著焊絲的熔化溫度及保護(hù)氣體成分的變化而變化，表2.1給出了常

用焊絲的臨界電流值。

表2.1常用焊絲的臨界電流值。

焊絲材料焊絲直徑保護(hù)氣體最小的噴射電流

(mm)(A)

0.8150

碳鋼0.9165

1.1220

1.698%Ar+2%O2275

0.9170

不銹鋼1.1225

1.6285

0.895

鋁1.1135

1.6180

0.9180

無氧銅1.1Ar210

1.6310

0.9165

硅青銅1.1205

1.6270

噴射過度的熔深較深，呈指狀，適于中、厚板的平焊和橫焊位置。為了適應(yīng)薄板及全位

置焊接，采用脈沖噴射過渡。脈沖噴射過渡是一種有規(guī)律的斷續(xù)性噴射過渡。焊接電流是脈

沖電流，包括恒定的基值電流和脈沖峰值電流兩部分，基值電流使焊絲末端預(yù)熱并局部熔化,

但不形成熔滴。脈沖峰值電流作用期間則產(chǎn)生熔滴的噴射過渡。脈沖的幅值和頻率決定電弧

的能量，通過改變脈沖的幅值和頻率就能實(shí)現(xiàn)薄板和厚板的全位置焊接。

4.亞射流過渡

鋁及其合金的焊接通常采用射滴和短路相混合的過渡形式，這種過渡稱為“亞射流過渡”

”(mesosprag)”。其特點(diǎn)是弧長較短，電弧電壓較低，電弧略帶輕微爆破，焊絲端部的熔滴大

到大約等于焊絲直徑時(shí)，便沿電弧線方向一滴一滴過渡到熔池，間有瞬時(shí)短路發(fā)生。研究指

出，在噴射過渡下，常易出現(xiàn)各種缺陷，如熔深呈“指形”，容易產(chǎn)生熔透不良等。此外，

在噴射過渡下由于電弧較長，保護(hù)效果降低，焊縫起皺及表面易產(chǎn)生黑粉。而采用亞射流過

渡，陰極霧化區(qū)大，溶池的保護(hù)效果好，焊縫成形好，焊接缺陷也較少。在相同的焊接電流

下，亞射流過渡的焊絲熔化速度和熔深都較射流過渡大。電弧的固有自調(diào)節(jié)作用特別強(qiáng)，當(dāng)

弧長受外界干擾而發(fā)生變化時(shí)，焊絲的熔化速度發(fā)生變化較大，促使弧長向消除干擾的方向

變化，因而可以迅速恢復(fù)到原來的長度。

2.5影響焊接結(jié)果的工藝參數(shù)

下面的一些參數(shù)影響焊縫的熔深、焊道的幾何形狀和焊接質(zhì)量:

(1)焊接電流(送絲速度)

(2)電源極性

(3)電弧電壓(電弧長度)

(4)焊接速度

(5)焊絲干伸長

(6)焊槍角度

（7）接頭位置

（8）焊絲直徑

（9）保護(hù)氣體的成分和流量

2.5.1焊接電流

當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí)，焊接電流隨著送絲速度的變化呈非線性變化。在平特性電源中，焊

接電流的改變與送絲速度的變化行為相似。各種直徑的焊絲當(dāng)焊接電流較小時(shí)二者之間的關(guān)

系都近似呈線性關(guān)系，焊接電流的增加，特別是小直徑焊絲，曲線為非線性，隨著焊接電流

的增加焊絲的熔化速率提高，這主要是焊絲干伸長上的電阻熱的貢獻(xiàn)。

當(dāng)送絲速度保持不變時(shí)，較大的焊絲直徑需要較大的焊接電流。焊絲的化學(xué)成分對(duì)二者

之間的關(guān)系影響3。不同的焊絲對(duì)應(yīng)不同的曲線位置和斜率，是由于焊絲的熔點(diǎn)和電阻率的

不同。焊絲的干伸長對(duì)它們的關(guān)系也有一定的影響。

當(dāng)其它參數(shù)保持不變時(shí)，焊接電流的增加對(duì)焊縫熔深的影響最為顯著，幾乎呈正比關(guān)系。

焊縫寬度、余高等有增加的傾向。

焊接電流對(duì)熔滴過渡頻率和熔滴的體積有較大的影響，隨著焊接電流的增大，熔滴過渡

頻率提高，熔滴體積變小。

2.5.2電弧電壓（電弧長度）

電弧電壓和電弧長度通常是可以互換的兩個(gè)術(shù)語，但應(yīng)該指出它們是不同的。對(duì)于G

電弧長度是一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，而電弧電壓除了與電弧長度有關(guān)外，還與其它參數(shù)有關(guān)，如保

護(hù)氣體、焊接方法、甚至焊接電纜。電弧電壓是對(duì)電弧長度的近似描述，它還應(yīng)該包括焊絲

干伸長上的電壓降。

電弧電壓的設(shè)定取決于焊接材料、保護(hù)氣體和熔滴過渡類型。為了獲得最佳的電弧特性

和焊道形狀，進(jìn)行工藝試驗(yàn)是非常必要的，因?yàn)樽罴训碾娀‰妷喝Q于多種因素，如金屬厚

度、接頭類型、焊接位置、焊絲直徑、保護(hù)氣體成分和焊接方法等。

電弧電壓與焊縫形狀的關(guān)系。電弧電壓越高，電弧就越長，焊縫余高越小，焊縫熔寬將

增加，熔深略有減小。但電弧電壓過大將產(chǎn)生氣孔、飛濺和咬邊；反之電弧電壓越低，則電

弧長度越短，焊縫余高越大，熔深將增加，焊縫寬度變窄。但過低的電弧電壓會(huì)導(dǎo)致焊絲插

入熔池。

2.5.3.焊接速度

當(dāng)其它條件不變時(shí)，合適的焊接速度可以使焊縫熔深取得最大值。

當(dāng)焊接速度降低時(shí)，單位長度上填充金屬的熔敷量增加。焊接速度如果過慢，電弧將主

要作用在熔池上，使得熔深降低，焊縫增寬，而且容易產(chǎn)生燒穿和焊縫組織粗大等焊接缺陷。

在焊速較小時(shí)，電弧力的作用方向幾乎是垂直向下的，隨著焊接速度的提高，弧柱后傾

有利熔池液態(tài)金屬在電弧力作用下向尾部流動(dòng)，使熔池底部暴露，因而有利于熔深的增加，

當(dāng)焊接速度提高到某一數(shù)值時(shí)焊縫熔深達(dá)到最大值。隨后隨著焊接速度的提高，每單位長度

的母材金屬從電弧得到的熱量逐漸減少，焊縫的熔寬、熔深及余高都將減少。焊接速度過快

會(huì)引起焊縫兩側(cè)咬邊。

2.5.4極性

用“極性”這個(gè)術(shù)語來描述焊槍與直流電源的連接方法。當(dāng)直流電源的正極與焊槍相連

時(shí)（DCEP）,稱為反極性；當(dāng)直流電源的負(fù)極與焊槍相連時(shí)（DCEN）,稱為正極性。GMAW

焊接方法一般使用反極性。因?yàn)檫@種連接方法電弧穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)，飛濺少，焊縫成形

美觀，在較大的電流范圍內(nèi)都能獲得較大的熔深。但在堆焊和補(bǔ)焊焊件時(shí)，則采用正極性比

較合適。因?yàn)殛帢O發(fā)熱量比較陽極大，焊絲的熔化系數(shù)大，約為反極性的1.6倍，金屬熔敷

效率高，可以提高生產(chǎn)率，由于熔深淺，對(duì)保證熔敷金屬的性能有利。

2.5.5保護(hù)氣體的成分及流量

保護(hù)氣體的種類對(duì)焊縫成形有較大影響。各種保護(hù)氣體的特點(diǎn)極其對(duì)電弧特性、焊接質(zhì)

量的影響將在下面各種焊接方法中介紹。

氣體流量的選擇與焊接電流、焊接速度、焊絲干伸長以及作業(yè)環(huán)境等因素有關(guān)。一般細(xì)

絲小規(guī)范時(shí)，氣體流量的范圍通常為5-151/min,中等規(guī)范焊接時(shí)約為201/min,粗絲大規(guī)

范一般為25—501/mino

2.5.6焊絲直徑

焊絲直徑對(duì)焊縫的熔深有較大影響。在相同的焊接規(guī)范下，隨著焊接直徑的減小，焊縫

熔深增加。當(dāng)焊絲干伸長度較大時(shí)，焊絲直徑對(duì)焊絲的熔化速度也有影響，隨著焊絲直徑的

變小，焊絲的熔化速度提高。

在選擇焊接規(guī)范時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)板厚、坡口形狀及焊接位置，選擇焊絲直徑，然后在確

定焊接電流。表2.2為各種直徑焊絲的適用范圍。

表2.2各種焊絲直徑的適用范圍

焊絲直徑短路過渡顆粒狀過渡

（mm）焊接電流（A）焊接電壓（V）焊接電流（A）焊接電壓（V）

0.630~7017~19--

0.850?10018?21--

1.070?12018~22--

1.290?15019?23160?40025?38

1.6140?20020?24200?50026?40

2.5.7焊絲的干伸長

焊絲的干伸長是導(dǎo)電嘴的末端到焊絲端部的距離。增加干伸長即增加焊絲的電阻。由于

短路過渡焊接所采用的焊絲較細(xì)，焊絲干伸長產(chǎn)生的電阻熱便成為不可忽略的因素。當(dāng)其它

規(guī)范不變時(shí)，隨著干伸長的增加，焊絲的熔化速度提高，焊接電流和焊縫熔深都有減小的趨

勢。從保護(hù)氣體效果看，該距離應(yīng)盡量短，但由于飛濺容易堵塞噴嘴和難以觀察熔池情況，

所以還必須保持適當(dāng)?shù)母叨葹楹?。在小電流焊接時(shí)（短路過度），焊絲干伸長一般為6~

15mm；大電流焊接時(shí)（其它過渡形式），該距離在15?25mm之內(nèi)?？傊摼嚯x應(yīng)隨焊接

姿勢、電弧的穩(wěn)定性和作業(yè)環(huán)境的不同進(jìn)行調(diào)整。

2.5.8焊槍的操作

焊槍的操作對(duì)焊縫的形狀及熔深的影響較大。焊槍操作有兩種方法：前進(jìn)焊和后退焊。

前進(jìn)焊焊槍的指示方向與焊接方向相同，后退焊焊槍的指示方向與焊接方向相反。焊槍操作

對(duì)焊縫熔寬和熔深的影響。

前進(jìn)焊的特點(diǎn)：熔融金屬向前流動(dòng)，焊道寬、熔深小。

后退焊的特點(diǎn)：焊道窄、熔深大；易形成凸形焊縫；電弧穩(wěn)定；飛濺少；在深坡口內(nèi)熔

渣較多時(shí)效果良好。

在焊接中，一般采用前進(jìn)焊，這種方法不會(huì)使空氣混入保護(hù)氣體內(nèi)，從而獲得穩(wěn)定的電

弧，在焊接比較深的焊縫時(shí)，為了防止過多的飛濺，有時(shí)也采用后退焊。

焊槍的前進(jìn)角保持在10~15°以內(nèi)，為了使電弧有較強(qiáng)的硬直性，和增強(qiáng)在焊絲傳送

方向上的電弧力，如果焊槍過于傾斜的話，在焊槍前進(jìn)方向上推動(dòng)熔化金屬的力就增大，從

而使飛濺增多，出現(xiàn)熔化不好的結(jié)果。對(duì)于一些材料，如鋁焊接時(shí)最好采用前進(jìn)焊，對(duì)前面

熔融金屬有‘清潔'作用，提高潤濕性，減少金屬氧化物。

水平角焊縫焊接時(shí)，除了焊槍角度以外，還必須注意焊接的目標(biāo)位置。在大電流情況下

進(jìn)行焊接時(shí)，如圖2.20所示，焊槍與垂直板的夾角為35?45°,讓焊槍在水平板上偏離1?

3mm,否則，不僅會(huì)使焊縫成形惡化，還會(huì)造成垂直板側(cè)的咬邊現(xiàn)象。

由于水平角焊縫限制焊腳尺寸在8?9mm之間,所以偏離目標(biāo)位置的距離為2mm左右,

但在利用短路過渡焊接小焊腳的角焊縫中，垂直板與水平板的交點(diǎn)就是目標(biāo)位置。

2.5.9焊縫位置

噴射過渡一般用于平焊和橫焊位置，脈沖噴射過渡可用于全位置的焊縫。在立焊和仰焊

位置為了克服重力的作用，一般采用較細(xì)的焊絲，對(duì)于短路過渡和脈沖噴射過渡，直徑小于

1.2mm的焊絲則較適合全位置焊接。薄板的立焊縫采用向下焊接可取得較好的效果。

工件傾斜時(shí)，焊縫成形可因焊接方向的不同而有明顯的不同。當(dāng)上坡焊時(shí)，熔池液態(tài)金

屬在重力和電弧力的作用下流向熔池尾部，電弧能深入地加熱熔池底部的金屬，使熔深和余

高都增加。同時(shí)，熔池前部加熱作用減弱，電弧斑點(diǎn)飄動(dòng)范圍減小，熔寬減小。上坡角度越

大，影響也越顯著。上坡角度（工件與水平面的夾角）大于6~12℃時(shí)，焊縫就會(huì)因余高過

大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊而明顯惡化。

下坡焊時(shí)，情況與上述正好相反，即熔深和余高略有減少，而熔寬將略有增加。因此傾

角小于6~8℃時(shí)可使焊縫表面成形得到改善，如果傾角過大，會(huì)導(dǎo)致未焊透和焊縫流溢等缺

陷。兩種焊接方法的對(duì)焊縫成形的影響如圖2.21所示。

2.6MIG焊接方法

2.6.1MIG焊接方法的主要特征

1.電弧穩(wěn)定、飛測少、焊縫外觀漂亮。

2.焊絲的熔化速度快、熔化深度大，熔敷效率高，與鴇極氤弧焊相比，可大大提高生產(chǎn)

效率，尤其適用于中等厚度和大厚度板材的焊接。

3.廣泛用于鋁材、不銹鋼、銅合金、合金鋼等金屬的焊接

4.由于使用了惰性氣體，所以能取得不混入雜質(zhì)的良好的焊縫金屬

MIG焊接方法的缺點(diǎn)是“有大風(fēng)存在的地方不能使用”、“氣體成本高”等，這些缺點(diǎn)

是氣體保護(hù)焊接方法的通病，可采取防風(fēng)對(duì)策，MIG焊接方法大多用于有色金屬的焊接。

2.6.2MIG焊的熔滴過渡形式

表2.3MIG焊接焊接時(shí)的過渡現(xiàn)象與所適用的作業(yè)關(guān)系

焊機(jī)型號(hào)焊絲直徑(mm)過渡現(xiàn)象所適用的作業(yè)

0.9?1.6射流過渡或亞射流過渡用于中板、厚板焊接(向下、水平

200?500A角焊接)

0.9?1.2短路過渡用于薄板、中板的全方位焊接

200—400A脈沖0.9-016介于顆粒過渡和射流過渡用于薄板、中板的全方位焊接

之間的混合過渡

100?125A細(xì)絲0.4?0.8短路過渡用于薄板全方位焊接

MIG焊中存在的熔滴過渡形式主要有滴狀，短路和噴射過渡。滴狀過渡使用的電流較小,

熔滴直徑比焊絲直徑大，飛濺較大，焊接過程不穩(wěn)定，因此在生產(chǎn)中很少采用。短路過渡電弧電

壓較低，電弧功率比較小，通常僅用于薄板焊接。生產(chǎn)中用的最廣泛了是噴射過渡。表2.3列

舉了MIG焊接時(shí)的過渡形式與所適應(yīng)的作業(yè)的關(guān)系。

2.6.3MIG焊接材料

1.保護(hù)氣體

主要有Ar、Ar+He、He、底及Ar+H2.各種氣體的適用范圍及其特點(diǎn)如表2.4所示。

表2.4不同材料焊接時(shí)的保護(hù)氣體及其適用范圍

被焊材料保護(hù)氣體混合比附注

鋁及鋁合金Ar直流反接有陰極破碎作用

Ar+He26—90%He電弧溫度高。適于焊接厚鋁板，可增加

熔深，減少氣孔。隨著He的比例增大，

有一定飛濺

鈦、錯(cuò)及其合Ar

金Ar+HeAr/He75/25可增加熱輸入。適于射流電弧、脈沖電

弧及短路電弧

銅及其合金Ar板厚大于5—6mm時(shí)需預(yù)熱

Ar+HeAr/He50/50輸入熱量比純Ar大可以減小預(yù)熱溫度

或30/70

N2增大了輸入熱量，可降低或取消預(yù)熱溫

度，但有飛濺及煙霧

Ar+N2Ar/N280/20輸入熱量比純Ar大，但有一定的飛濺

不銹鋼及高Ar焊接薄板

強(qiáng)度鋼

銀基合金Ar對(duì)于射流、脈沖及短路電弧均適用，是

焊接饃基合金的主要?dú)怏w

Ar+He加15—20%He增加熱量輸入

Ar+H2H26%加H2有利于抑制CO氣孔

2.焊絲

MIG焊絲化學(xué)成分通常應(yīng)和母材的成分相近,但有些情況下，為了滿意地進(jìn)行焊接并獲

得滿意的焊縫金屬性能，需要采用與母材成分完全不同的焊絲，如焊接高強(qiáng)度鋁合金和合金鋼

的焊絲在成分上通常完全不同于母材，其原因在于某些合金在焊縫金屬中將產(chǎn)生不利了冶金

反應(yīng),從而產(chǎn)生缺陷或顯著降低焊縫金屬性能。

MIG焊絲在使用前必須經(jīng)過嚴(yán)格的化學(xué)或機(jī)械清理，清除表面的油脂。

2.6.4脈沖MIG焊接方法

2.6.4.1概述

理想的MIG焊接的熔滴過渡形式是射流過渡，但是這種過渡形式需要很大的電流，因

而不適宜進(jìn)行薄板的焊接，此外，短路過渡形式難以焊接鋁、銅合金和特殊鋼等金屬材料,

這時(shí)使用“脈沖焊接法”是有效的。

在脈沖MIG焊接方法中，周期地流過大的脈沖電流(Ip),利用該電流產(chǎn)生的夾緊力使熔

滴部進(jìn)行過渡，基值電流(IB)使焊絲端部熔化，脈沖電流使熔滴脫離，如圖2.23所示，脈沖

焊接方法適用于薄板的焊接、特殊金屬的焊接和全位置焊接等。

2.6.4.2脈沖MIG焊接方法(MIGP)的特點(diǎn)

MIGP的峰值電流及熔滴過渡是間歇而又可控的，與連續(xù)電流MIG焊相比，在工藝上具有

如下特點(diǎn)：

1.具有較寬的電流調(diào)節(jié)范圍

普通的射流過渡和短路過渡焊接，因受熔滴過渡形式的限制，它們所能采用的焊接電流范

圍都是有限的。而采用脈沖電流后,由于可在平均電流小于臨界電流值的條件下獲得射流過

渡，因而同一種直徑焊絲,隨著脈沖效率的變化，能在高至幾百安培，低至幾十安培的電流范圍

內(nèi)穩(wěn)定地進(jìn)行焊接。所以熔化極脈沖氨弧焊的工作電流范圍包括了從短路過渡到射流過渡所

有的電流區(qū)域，可用于射流過渡和短路過渡所能焊接的一切場合。既能焊接厚板，又能焊接薄

板，焊接薄板時(shí)，熔透情況較短路過渡焊接好。與鴇板氨弧焊焊接薄板相比，生產(chǎn)率高，變形小。

有意義的是可以用粗絲來焊接薄板，采用似.6mm焊絲，焊鋁和不銹鋼時(shí)，前者只要40A,后

者只要90A就可以使電弧穩(wěn)定燃燒，熔滴成細(xì)滴過渡。粗焊絲焊接薄板有如下優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)于鋁等軟質(zhì)焊絲,粗絲送絲容易，且不偏擺，另外焊絲成本低。由于表面積與體積之比減少,

從而產(chǎn)生氣孔的傾向減少。表一為脈沖氤弧焊焊接不同材料時(shí)，出現(xiàn)射流過渡的最小電流值。

2.有利于實(shí)現(xiàn)定位焊接

采用脈沖電流后，可用較小的平均電流進(jìn)行焊接，因而溶池體積小,加上溶滴過渡和金屬

的加熱是間歇性的，所以不發(fā)生淌流。

另外，在脈沖峰值電流作用下，熔滴的軸向性相當(dāng)好,無論在什么位置都能使金屬熔滴沿

著電弧軸線向熔池過渡，焊縫成形好，飛濺損失小。

3.可有效地控制輸入熱量,改善接頭性能

脈沖MIG焊，既可使母材得到較大的熔深,又可控制總的平均焊接電流在較低的水平，對(duì)

于焊接高強(qiáng)鋼以及鋁合金等熱敏感性材料非常有利，焊縫金屬和近縫區(qū)金屬過熱都比較小，從

而使焊接接頭具有良好的韌性,并減少了產(chǎn)生裂紋的傾向。此外,脈沖電弧具有加強(qiáng)熔池?cái)嚢?/p>

作用,可以改善溶池冶金性能以及有助于消除氣孔等。

2.6.5清除氧化物的作用

在MIG焊接中，當(dāng)焊絲為陽極時(shí)，電弧的陰極點(diǎn)產(chǎn)生在母材表面殘存的氧化物處，該

陰極斑點(diǎn)的電流密度非常高，表面的氧化物可以被被簡單除去。在焊絲的移動(dòng)過程中不斷地

除去的氧化物，這就是清除氧化物的作用，該作用在焊接鋁金屬時(shí)，對(duì)除去表面比較厚的氧

化物是非常重要的工序。

在鋁金屬表面覆蓋有熔點(diǎn)極高的厚氧化物層，靠電弧清除該氧化物層不夠徹底時(shí)，必須

在進(jìn)行焊接前洗凈被焊鋁材的表面，例如用鋼刷進(jìn)行拋光研磨。

2.6.6MIG焊接電源

MIG焊接電源大致可分為直流電源和直流脈沖電源兩種，各有所長，對(duì)應(yīng)于不同的用

途。

2.6.6.1直流電源

MIG焊接直流電源的靜態(tài)特性有恒電壓特性和恒電流特性兩種，一般來說MIG焊接電

源使用恒電壓特性，當(dāng)設(shè)定了焊接電流后，就以恒定的速度供給焊絲（定速供給）。

1.使用恒電壓特性電源實(shí)現(xiàn)電弧的自適應(yīng)控制

如圖2.25所示，穩(wěn)定的焊接狀態(tài)為Ao點(diǎn)，對(duì)應(yīng)交點(diǎn)Ko電流lo，電弧長lo，假設(shè)由于

焊槍的振動(dòng)，電弧長度變長，于是移動(dòng)到Ai的狀態(tài)，電弧長lo?h，電弧的發(fā)生點(diǎn)移至ki,

則電流減至h，由于電流的減少，所以焊絲的熔化速度下降，而焊絲的供給速度為恒定的，

所以電弧自動(dòng)地返回穩(wěn)定的Ao狀態(tài)，相反，若移到A2狀態(tài)電弧變短時(shí)，由于焊接電流增

加，會(huì)自動(dòng)地返回穩(wěn)定狀態(tài)Ao。使用恒電壓特性電源，實(shí)現(xiàn)了電弧的自適應(yīng)控制，即使焊

槍有振動(dòng)，也能獲得穩(wěn)定的電弧。

2.利用恒流特性的電源實(shí)現(xiàn)電弧的自適應(yīng)控制

恒電流特性電源的外部特性如圖2.26所示，即使輸出電壓有所變化，而焊接電流能保

持恒定，電弧的發(fā)生點(diǎn)在電源的外部特性與電弧特性的交點(diǎn)處(圖中的lo,L，12)，在恒電流

特性電源中，不管電弧長度怎么變動(dòng)，其焊接電流幾乎不改變，因此這種電源的特點(diǎn)是能取

得均勻的熔化深度，適宜在焊接時(shí)使用比較大的電流的厚板MIG焊接。

2.6.6.2直流脈沖電源

脈沖電源用于進(jìn)行脈沖焊接，正如前面所述的那樣，通過使用脈沖焊接電流，即使是小

電流也能獲得穩(wěn)定的射流電弧，因此脈沖焊接適用于下述各方面：

(1)焊接薄板(使用比較小的電流)

(2)焊接特殊金屬或不同種類的金屬

(3)全方位焊接中、厚板金屬，不用擔(dān)心熔化深度不均勻

2.6.7利用逆變控制方式與模糊控制方式的脈沖MIG焊機(jī)的特點(diǎn)

脈沖MIG焊機(jī)，具有高質(zhì)量和高性能的特點(diǎn)，特別適合焊接鋁金屬。

2.6.7.1波脈沖焊機(jī)的特點(diǎn)

波脈沖(wavepulse)法利用逆變?cè)砀咚倏刂戚敵鲭娏鳎M(jìn)行鋁金屬脈沖MIG焊接，表示

波脈沖法的原理。

267.2.模糊控制逆變式脈沖MIG焊機(jī)的特點(diǎn)

利用模糊控制能簡便地設(shè)定焊接條件，能監(jiān)視焊接中的電弧狀態(tài)，并自動(dòng)地將其控制在

最佳狀態(tài)，能自動(dòng)地調(diào)整輸出電壓以保持與輸出電流相對(duì)應(yīng)的最佳電弧長度。

這種焊機(jī)能自動(dòng)地監(jiān)視由于焊接過程中母材的溫度、清理作業(yè)和保護(hù)氣體等變化引起的

電弧狀態(tài)，能自動(dòng)控制該電弧狀態(tài)經(jīng)常保持最佳。

圖2.30表示普通的MIG焊接和模糊控制焊接的熔深剖面，利用模糊控制能得到穩(wěn)定而

又均勻的熔深。

2.6.8常用金屬材料的焊接

MIG焊接方法適用于鋁、鎂、不銹鋼、銅與銅合金、饃、鈦、銘合金、鋁合金等金屬

的焊接，下面介紹常用的典型金屬鋁、不銹鋼、銅在MIG焊接中的注意事項(xiàng)。

2.6.8.1鋁及其合金的焊接

鋁金屬的焊接要比鋼焊接要困難，這是由下述鋁的性質(zhì)所決定的。

熔化溫度和熱容量

鋁的散熱速度比鋼要快四倍，所以局部加熱很難，另外熔化溫度低（約660℃）,所以熔化快;

①.氧化膜

鋁的表面有一層很薄、很密、熔點(diǎn)溫度很高（2020C）的氧化膜，該氧化膜妨礙與母材的融合,

因此在進(jìn)行焊接前要進(jìn)行清除氧化膜的作業(yè)（預(yù)處理）；

②.吸氣性

鋁在熔化時(shí)容易吸收氧氣等氣體，這是焊縫產(chǎn)生氣孔的原因，會(huì)降低焊縫的強(qiáng)度和耐腐蝕

性；

③.熱脹冷縮

鋁的膨脹系數(shù)約為鋼材的兩倍，凝固時(shí)容易產(chǎn)生裂紋；

④.熱量引起母材性質(zhì)的改變

⑤.由于焊接熱量的影響，會(huì)降低與焊縫相鄰接的母材的機(jī)械和冶金性能，熱量

越大，性能的降低程度或范圍越顯著。

上述內(nèi)容是進(jìn)行鋁焊接時(shí)最基本的特征，因此施工時(shí)必須加以注意。

此外焊絲對(duì)焊接品質(zhì)和焊縫的各種性質(zhì)有很大的影響，因此與母材的組合是很重要的。焊絲

表面的污垢、附著的水分也是焊縫缺陷（例如氣孔）的原因，使用前后要注意處理和保管在干

燥場所。

2.6.8.2不銹鋼

不銹鋼有奧氏體系列、鐵素體系列、馬氏體系列等，下面介紹其特性及焊接施工時(shí)的注

意事項(xiàng)。

①.馬氏體系列(13Cr等)：有淬火硬化性質(zhì)，容易產(chǎn)生裂紋，不好焊接，焊接時(shí)必須進(jìn)行

充分的預(yù)熱和后熱處理

②.鐵素體系列(18Cr)：沒有淬火硬化性質(zhì)，高溫時(shí)(475℃左右)會(huì)產(chǎn)生粒長大現(xiàn)象

③.奧氏體系列(18Cr—8Ni)：焊接性能比上兩種要好，高溫時(shí)會(huì)析出銘的碳化物，從而會(huì)

降低耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度。

不銹鋼的熱傳導(dǎo)率是低碳鋼的1/3?1/2,熱膨脹率大，焊接時(shí)容易變形，因此在焊接時(shí)

盡量少輸入熱量。另外，或使用夾具，或使用冷卻板等都是好方法。

選擇焊絲時(shí)，原則上是焊絲與母材具有相同的組成部分，但如果考慮焊縫的可焊性和使

用性能時(shí)，不一定使用相同的成分，總之，選擇焊絲的標(biāo)準(zhǔn)由可焊性和使用性能來決定。

MIG焊接不銹鋼所使用的保護(hù)氣體有：“Ar+Ch"、“Ar+C02"、“Ar+Ch+CCh”,使用

純Ar氣體時(shí)，陰極斑點(diǎn)在母材表面漂移，影響電弧的穩(wěn)定，焊縫成形也不好。

就保護(hù)氣體的混合比例而言，當(dāng)Ar+2?5%。2時(shí)能得到穩(wěn)定的電弧，當(dāng)Ar+5?10%CO2

時(shí)，由于焊縫金屬中含碳量增加，最好不要用于超低碳型不銹鋼(例如SUS304L)等要求焊接

質(zhì)量高的地方。

268.3銅與銅合金

1.銅

一般所謂的銅有脫氧銅、粗銅、無氧銅等，銅的傳導(dǎo)率大約是低碳鋼的2.5倍(表2.5),

由于能把電弧熱量快速地?cái)U(kuò)散，使焊縫金屬熔化時(shí)的流動(dòng)性很差，產(chǎn)生融合不良。

表2.5各種金屬材料的物理性質(zhì)比較

物理性質(zhì)低碳鋼鋁銅

比重7.82.78.9

熔點(diǎn)(℃/p>

比熱(cal/g/℃)0.110.220.09

膨脹系數(shù)(10-6/C)122416.5

熱傳導(dǎo)率(cal/cm/s/℃)0.120.370.94

在MIG焊接中，一般用來焊接板厚3mm以上的金屬.對(duì)5?6mm板厚的金屬必須進(jìn)

行預(yù)熱，預(yù)熱溫度視母材材質(zhì)而定，差別較大，大概在200?700℃左右，保持氣體一般使

用Ar氣，但在厚板的焊接中使用Ar+He的混合氣體能提高焊接效率，此外，粗銅中一般都

含有氧氣，所以在焊接時(shí)容易產(chǎn)生氣孔，故在施工前要選好合適的焊絲，并進(jìn)行清洗等前處

理工序。

2.銅合金

銅合金有黃銅、青銅、鋁青銅、銀青銅、青銅等，銅合金的熱傳導(dǎo)率雖然比純銅要小,

但如果要焊接的部分的體積較大時(shí)，必須將其預(yù)熱，由于鋅蒸氣的影響，黃銅的焊接性能不

好，要用青銅焊絲，對(duì)于鍍青銅要注意在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，表2.6列舉了焊接銅合金

時(shí)如何選擇焊絲。

表2.64同和銅合金的焊絲選擇

碳素鋼鋁青銅硅青銅黃銅銅

銅11111

2232

黃銅1211

2322

3

硅青銅123按照AWS規(guī)格的焊絲標(biāo)準(zhǔn)

231…ECu

2……ECuAl?A2

鋁青銅223-…?ECuSi?A

2.6.9典型的MIG焊接工藝參數(shù)

2.7MAG焊接方法

2.7.1概述

MAG焊是采用在惰性氣體中加入一定量的氧化性氣體（活性氣體）如Ar+CO?、Ar+Ch、

Ar+CCh+Ch等，作為保護(hù)氣體的一種熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法?？刹捎枚搪愤^渡、噴射過

渡和脈沖噴射過渡進(jìn)行焊接，可用于點(diǎn)焊、立焊、橫焊和仰焊以及全位置焊等。尤其適用于

碳鋼、合金鋼和不銹鋼等黑色金屬材料的焊接。

2.7.2氧化性混合氣體的作用

1.提高熔滴過渡的穩(wěn)定性

鋼中的C在焊接過程中與或CO2反應(yīng)生成較大量的co,促使液體表現(xiàn)活潑地運(yùn)動(dòng),

這種運(yùn)動(dòng)也將促使電弧空間在較大的長度時(shí)方形成短路金屬液柱，因此更容易使短路狀態(tài)破

壞立即轉(zhuǎn)變?yōu)槿蓟?，因此?duì)短路過渡電弧的穩(wěn)定有利。同時(shí)加入氧化性氣體后，有利于金屬

熔滴的細(xì)化，降低了射流過渡的臨界電流。

2.穩(wěn)定陰極班點(diǎn)，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性

用純Ar來焊接不銹鋼、碳鋼等金屬時(shí)，電弧陰極班點(diǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)生所謂陰極飄移現(xiàn)象,

加入或CO2后陰極飄移現(xiàn)象可被消除。

3.改善焊縫熔深形狀及外觀成形，消除焊接缺陷

用純Ar焊接不銹鋼、低碳鋼及低合金鋼時(shí)，液體金屬的粘度及表面張力較大，易產(chǎn)生

氣孔。焊縫金屬潤濕性差，焊縫兩側(cè)容易形成咬肉等缺陷。由于阻極飄移現(xiàn)象，電弧根部不

穩(wěn)定，會(huì)引起焊縫熔深及焊縫成形不規(guī)則。另外，純Ar做保護(hù)氣體時(shí)，焊縫形狀為蘑菇形

（亦稱指形），這種熔深的根部往往容易產(chǎn)生氣孔，對(duì)接焊時(shí)還容造成焊縫根部熔透不足的缺

陷，采用氧化性氣體，上述問題都能得到解決。

4.增大電弧熱功率

在Ar中加入CO2和。2后，加劇了電弧區(qū)的氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)放出的這部分熱量，

可以使母材這部分熔深增加，焊絲的溶化系數(shù)提高。CO2氣體在電弧中心分解對(duì)電弧有冷卻

作用，使電弧放電溫度提高。另外在弧柱高溫區(qū)分解時(shí)吸收了一定的熱量在電弧的斑點(diǎn)附近

時(shí)又重新釋放出來。這種物理化學(xué)過程,對(duì)焊接熔池和焊絲起著一種增大輸入熱量的作用。

因而提高了電弧的熱功率，從而增加了母材的熔深和焊絲的熔化速度。

5.降低焊接成本

2.7.3常用氧化性氣體及其適用的焊接材料

l.Ar+CO2

Ar+CO2混合氣體分兩種類型。一種為Ar+CCM?5%,用于焊接不銹鋼等高合金鋼及級(jí)

別較高的高強(qiáng)度鋼。另一種為Ar+CO220%,用于焊接低碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼。焊接不銹鋼

時(shí)，。2的含量不應(yīng)超過2%,否則焊縫表面氧化嚴(yán)重，接頭質(zhì)量下降。Ar+20%02焊接碳素鋼

和低合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，抗氮?dú)饪仔阅鼙華r+20%CO2及純CO2好，焊縫缺口韌性較Ar+CO2氣

體焊接的焊縫稍有提高。

2.Ar+CO2

常用的配比為Ar+CCh20?30%,用來焊接低碳鋼和低合金鋼。用Ar+CCh混合氣體焊

接不銹鋼時(shí)，CO?的比例不能通過5%。否則，焊縫金屬有增碳的可能，從而降低接頭的抗

腐蝕性能。

3.Ar+CCh+Ch

據(jù)試驗(yàn)，80%Ar+15%C02+5%02對(duì)于焊接低碳鋼、低合金鋼是最佳的。無論焊縫成形,

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。其焊縫斷面形狀如圖所示，比較

理想,熔深呈三角形焊接不銹鋼及高強(qiáng)鋼的常用氣體為Ar+CO225%+O2%，但焊縫有增碳現(xiàn)

象。

表2.7常用氧化性混合氣體的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

被焊材料保護(hù)氣體特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

采用射流過渡，使熔滴細(xì)化，降低了射流過渡的臨界電流值，提

高了熔池的氧化性，提高抗N2氣孔的能力，降低焊縫含H2量、

Ar+O2(1%—5%)含02量及夾雜物，提高焊縫的塑性及抗冷裂的能力。用于焊縫要

求較高的場合。

Ar+O2(20%)

可采用各種過渡形式，飛濺小，電弧穩(wěn)定，焊縫成型好，有一定

碳鋼及低合金鋼的氧化性，克服了單一Ar保護(hù)時(shí)陰極漂移及金屬粘稠的現(xiàn)象，改

Ar+CO2(20—30%)善蘑菇形熔深，焊縫力學(xué)性能優(yōu)于純Ar保護(hù)

可采用各種過渡形式可采用各種過渡形式，飛濺小，電弧穩(wěn)定，

焊縫成型好，有較好的焊接質(zhì)量，焊縫斷面形狀及熔深理想。是

Ar+CO2(15%)+02焊接碳鋼及低合金鋼的最佳混合氣體。

(5%)

提高熔池的氧化性，降低焊縫金屬含氫量，增大熔深，成型好，

液體金屬粘度及表面張力有所降低，不易產(chǎn)生氣孔及咬邊，克服

不銹鋼及Ar+O2(1—2%)陰極漂移現(xiàn)象。

高強(qiáng)度鋼Ar+CO2(5%)+O2(?%)提高了氧化性，熔深大，焊縫成型較好，但焊縫可能有少量增碳。

鋁極其合金可簡化焊前清理工作，電弧穩(wěn)定，飛濺小抗氣孔能力強(qiáng)，焊縫力

Ar+CO2(2%)學(xué)性能較高。

2.7.4常用的焊接規(guī)范

2.8CO2焊接方法

2.8.1CO2電弧焊特點(diǎn)

1.焊接成本低，CO2氣體是釀造廠和化工廠的副產(chǎn)品，來源廣、價(jià)格低。

2.生產(chǎn)率高，CO2電弧的穿透力強(qiáng)，熔深大而且焊絲的熔化率高，熔敷速度快。

3.適用范圍廣，薄板、中厚板甚至厚板都能焊接，薄板焊接時(shí)變形小，并能進(jìn)行全位置

施焊。

4.抗銹能力強(qiáng)，焊縫含氫量低，抗裂性好。

5.焊后不需清渣。

6.由于是明弧，焊接過程中便于監(jiān)視和控制。

2.8.2CO2電弧焊存在的主要問題及解決措施

2.821.合金元素?zé)龘p問題

CO2電弧可以從兩個(gè)方面使Fe及其它合金元素氧化。一種是與CO?直接作用：

如：

CO,+FeoFeO+CO

2CO2+SioSiO,+2CO

CO,+MnoMnO+CO

CO；+Co2co

另一種是和高溫分解出的原子氧作用：

Fe+0u>FeO

Si+20oSiC）2

Mn+00MnO

c+o=CO

第一種反應(yīng)一般認(rèn)為是在低于金屬熔點(diǎn)溫度下進(jìn)行的，在金屬氧化中不占主要地位。合

金元素的氧化燒損主要是產(chǎn)生于第二種反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物MnO、Si02成為熔渣浮于熔池表面。

生成的CCh氣體逸出到氣中去，不會(huì)引起焊縫氣孔。而FeO則熔入液態(tài)金屬，并進(jìn)一步和

熔池及熔滴中的合金元素發(fā)生反應(yīng)使其氧化。

在CCh電弧焊中，合金元素的燒損與合金元素與氧的親合力成正比。Ni、Cr、Mo過渡

系數(shù)最高，燒損最少。Si、Mn的過渡系數(shù)則較低，因?yàn)樗鼈冎械南喈?dāng)一部分要耗于熔池中

的脫氧。Al、Ti、N2等元素的過渡系數(shù)更低，燒損比Si、Mn還要多。合金元素的燒損主要

與電弧氣氛的氧化性有關(guān)，因此必須在冶金上采取措施。目前，在焊絲設(shè)計(jì)中加入一定量的

脫氧劑（如Al、Ti、Si、Mn等），脫氧劑在完成脫氧任務(wù)之余，所剩余的量便作為合金元素

留在焊縫中。

282.2.氣孔問題

C02電弧焊，由于熔池凝固比較快，容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。可能產(chǎn)生的氣孔主要有:

co氣孔、H2氣孔和N2氣孔三種。

1.CO氣孔

產(chǎn)生CO氣孔的原因主要是熔池中的FeO和C反應(yīng)

FeO+CoFe+CO

這個(gè)反應(yīng)在熔池中處于結(jié)晶溫度時(shí)，進(jìn)行得比較劇烈，由于這時(shí)熔池已開始凝固，CO

氣體不易逸出，于是在焊縫中形成氣孔。

如果焊絲中有足夠的脫氧元素Si和Mn,以及限制焊絲中的含碳量就可以抑制上述的氧

化反應(yīng)，有效地防止CO氣孔的產(chǎn)生。

2任氣孔

電弧區(qū)的氫主要來自焊絲、工件表面的油污、鐵銹以及CCh氣體中所含的水份。其中

co2氣體中的水份常常是引起氫氣孔的主要原因，所以焊前要適當(dāng)清除工件和焊絲表面的油

污和鐵銹，另一方面盡可能使用含水分低的CO2氣體。

3.N2氣孔

焊縫中產(chǎn)生N2氣孔的主要原因，是由于保護(hù)氣層遭到破壞，大量空氣浸入焊接區(qū)所造

成的。保護(hù)氣層失效的因素主要有：CCh氣體流量過小，噴嘴被飛濺部分堵塞，噴嘴與工件

的距離過大，電弧電壓過高，以及焊接場地有側(cè)向風(fēng)等。因此在焊接過程中保證保護(hù)氣層穩(wěn)

定可靠是防止N2氣孔的關(guān)鍵。

2.8.2.3飛濺問題

CO2電弧焊產(chǎn)生飛濺的原因主要有：

1.熔入熔滴中的FeO與碳元素作用產(chǎn)生的CO氣體，在電弧高溫下急劇膨脹，使熔滴爆

破而引起金屬飛濺；

2.溶滴短路過渡后，當(dāng)電弧再引燃時(shí)產(chǎn)生的對(duì)熔池的過大沖擊力使液體金屬濺出。

3.采用顆粒狀過渡時(shí)，飛濺主要是由于熔滴非軸向過渡造成（電流不大時(shí)），或由于熔滴瞬

時(shí)短路而造成（大電流潛弧時(shí)）。

降低飛濺主要有工藝措施和冶金措施兩個(gè)方面。工藝方面主要是采用盡量小的焊絲直

徑，合適的焊接電流與電壓參數(shù)的匹配，和合適的短路電流上升速度，以及峰值短路電流。

短路電流上升速度和峰值短路電流可以通過焊接回路串接的電感來調(diào)節(jié)。冶金方面主要是采

用合適的焊絲和保護(hù)氣體成分，適宜的焊絲和工件表面清理來減少因液體金屬內(nèi)部冶金反應(yīng)

生成的CO氣體膨脹爆炸而造成的飛濺。

2.8.3CO2焊接的溶滴過渡形式

C02焊的溶滴過渡形式主要有顆粒過渡、短路過渡和介于兩者之間的混合過渡。

1.滴狀過渡

當(dāng)電弧電壓較高，焊接電流較大時(shí)，常出現(xiàn)這種過渡形式C02焊的顆粒狀過渡是非軸

向的。主要是由于C02氣體在高溫下的分解和解離，對(duì)電弧產(chǎn)生的強(qiáng)烈的冷卻作用，造成

電弧和斑點(diǎn)面積收縮使電流密度提高，電弧的電場強(qiáng)度提高，并集中在溶滴的下部，熔滴將

受到較大的斑點(diǎn)壓力，迫使熔滴上撓，使熔滴不能軸向過渡，嚴(yán)重時(shí)電弧不穩(wěn)定，產(chǎn)生飛濺

隨著電流的增加91.2焊絲，電流大于300A時(shí)），斑點(diǎn)面積增加，電弧收縮力由阻力變?yōu)橥?/p>

力，使熔滴細(xì)化，過渡頻率也隨之增加，飛濺較小，電弧較穩(wěn)定，焊縫成形較好。

顆粒過渡電弧穿透力強(qiáng)，母材熔深大，適于中厚板的焊接。

2.短路過渡

當(dāng)電弧電壓較低，電流較小時(shí)，熔滴過渡為短路過渡形式。短路過渡電弧的燃燒、熄滅

和溶滴過渡過程均很穩(wěn)定，飛濺小，適于薄板的全位置焊接。

短路過渡焊接主要采用細(xì)焊絲，特別是帆.6?1.2mm范圍內(nèi)的焊絲，隨著焊絲直徑增大,

飛濺顆粒和飛濺數(shù)量都相應(yīng)增大。

除短路過渡和顆粒過渡以外，還有一種介于二者之間的過渡形式，即混合過渡，熔滴過

渡頻率較低，顆粒較大，飛濺也較大，用于中等厚度板的焊接。

2.8.4焊接電源

2.8.4.1逆變控制方式和模糊控制方式的CCh/MAG焊機(jī)的特點(diǎn)

1.逆變控制CCh/MAG焊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

逆變方式CCh/MAG焊機(jī)能快速地進(jìn)行幾KH到幾10KH的控制，所以能大幅度地改進(jìn)

其性能，這是可控硅方式及其它控制方式所不能比擬的。具體說來有如下特長：

(1)提高電弧的起弧性能

(2)減少飛濺

(3)能進(jìn)行穩(wěn)定的高速弧焊

2.模糊控制逆變方式CCh/MAG焊機(jī)的特長

模糊控制逆變方式CCh/MAG焊機(jī)除具有上面介紹的特長外，還有如下特長：

(1)能自動(dòng)調(diào)整最佳電弧電壓(電壓模糊控制)

(2)能保持穩(wěn)定的焊縫熔深(電流模糊控制)

(3)能大幅度改進(jìn)電弧的穩(wěn)定性及焊縫外觀(多種特性控制)

2.8.4.2直流電源

1.恒壓特性電源的電弧自適應(yīng)控制

CCh/MAG焊接方法不僅操作簡單，而且能得到穩(wěn)定的電弧，這是因?yàn)楹銐禾匦噪娫从?/p>

電弧長自適應(yīng)控制作用，如圖2.31所示。

假設(shè)在穩(wěn)定的焊接狀態(tài)S1,即焊接電流為200A,電弧長為3mm的狀態(tài)下進(jìn)行焊接，

現(xiàn)在由于焊槍的振動(dòng)等原因，電弧長度變短移動(dòng)到S3狀態(tài)。電弧長與電弧電壓之間有一種

比例關(guān)系(電弧越短，電弧電壓就越低，反之電弧越長電壓越高)，這時(shí)由于電弧長變短，于

是電弧電壓變低，變成20V,因?yàn)槭呛銐禾匦?，電流就急速增加，由于不能改變焊絲大小和

傳送速度，所以在S3的狀態(tài)下電流密度變高，焊絲的熔化速度變高，于是恢復(fù)到S1狀態(tài)。

相反，如果電弧變長，使處于S2狀態(tài)時(shí)的電弧電壓變成24V,于是焊接電流下降，而焊絲

的送進(jìn)速度為常數(shù)，所以焊絲的熔化速度下降，電弧就自動(dòng)地回到S1狀態(tài)處。上述就是恒

壓特性電源的電弧自適應(yīng)控制。

圖2.31恒壓特性電源的電弧自適應(yīng)控制

2.8.5CO2焊接材料

2.851CO2氣體

CO2氣體是一種無色、無味的氣體，在0℃和1個(gè)大氣壓下，它的比重為1.9768g/L,

為空氣的1.5倍，所以焊接過程中能有效地將空氣隔開。在常溫下很穩(wěn)定，在高溫時(shí)CO2

發(fā)生分解，其反應(yīng)方程式為:CO20co+%。2-283.24KJ,因此，在高溫的焊接區(qū)域

內(nèi)，常常是三種氣體（CO2、CO、。2）同時(shí)存在。

CCh由液態(tài)變成氣態(tài)的沸點(diǎn)為-78C,在和1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1公斤液態(tài)C02可以

變化成409升的氣態(tài)CO2o容量為40公斤的標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶可以灌入25公斤的液態(tài)CO2o氣瓶壓

力表上指示的壓力值為鋼瓶中的飽和壓力，室溫時(shí)20℃時(shí)，氣體的飽和壓力約57.2X105N/m2

左右。

液態(tài)CO2中約可溶解0.05%（Wt%）的水，這些水在揮發(fā)成水汽后便混入CO2氣體中一起

進(jìn)入焊接區(qū)，CO2氣體純度對(duì)焊縫的致密性和塑性有較大影響。隨著CO2氣體中水分增加，

焊縫中含氫量增加，使焊縫的塑性降低。當(dāng)焊縫質(zhì)量要求較高時(shí)，要求CO2氣體露點(diǎn)低于-40

℃。為降低水分含量，在焊接氣路系統(tǒng)中，需串聯(lián)干燥器或預(yù)熱器。有時(shí)在CO2氣體中加

入20?25%Ch來焊接鋼材，以獲得較大的熔深和提高焊接速度。

對(duì)焊接用C02氣體純度的要求，目前我國尚無國家標(biāo)準(zhǔn)，表2.8為日本焊接用CO2氣體

標(biāo)準(zhǔn)。

表2.8日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)K1106

CO2（容量％）水分（重量％）氧含量

一級(jí)99.0%以上一無氧

二級(jí)99.5%以上0.05以下一

三級(jí)|99.5%以上|0.005以下―—