焊接方法与设备-MIG-MY

1第五章熔化极氩弧焊MetalInertGasArcWelding（MIG）MetalActiveGasArcWelding（MAG）2内容MIG焊的原理、特点及应用MIG焊的设备MIG焊的工艺MIG焊的其他方法3第一节MIG焊的特点及应用MIG焊的基本原理MIG焊的特点MIG焊的应用4一、MIG焊的原理5MIG/MAG焊的原理以惰性气体或混合气体作为保护气体，采用与母材相近材质的焊丝作为电极，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与熔化的母材共同形成焊缝。MIG/MAG属于GMAW(熔化极气体保护焊)MIG（Ar，He）MAG（Ar＋O2、Ar＋CO2）6二.MIG焊的特点惰性气体保护，焊缝纯净度高，力学性能好；电弧燃烧稳定；熔滴细小，过渡稳定；飞溅小。与TIG焊比：生产效率高；焊接板厚比TIG焊大，焊接电流大，焊接热输入大，熔深大与SAW埋弧焊比：焊缝的[H]低，抗冷裂能力高与CO2焊比：成本高适用范围广：几乎所有的金属材料都可焊接。7MIG焊的缺点无脱氧去氢作用，对母材及焊丝上的油、锈很敏感，易形成缺陷，所以对焊接材料表面清理要求特别严格。抗风能力差，不易野外焊接焊接设备较复杂8三.MIG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低熔点或低沸点金属如铅、锡、锌等不宜采用9MIG焊分为半自动和自动两种自动MIG焊适用于较规则的纵焊、环缝及水平位置的焊接半自动MIG焊用于定位焊、短焊缝、断续焊及铝容器中封头、管接头、加强圈等焊件的焊接10MIG/MAG焊的应用11MIG/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，CO2MAG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%可消除指状熔深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。12第二节MIG焊接设备组成及要求送丝机构供气装置冷却水箱焊接电源工件焊枪131、焊接电源为保证焊接过程稳定，减少飞溅，均采用直流电源，且反接。半自动MIG焊，焊丝直径常小于2.5mm，采用平外特性的电源配等速送丝系统自动MIG焊，焊丝直径常大于3mm，选用下降外特性的电源，并采用变速送丝系统。142、送丝机构送丝机构：（拉丝机构、推丝机构、推拉丝机构）用细焊丝焊铝及其合金时，用拉丝式和推拉丝式最好。153、焊枪焊枪：分为半自动和自动，有水冷和空冷两种。半自动焊枪，当I小于150A时，用气冷式；当I大于150A时，用水冷式。自动焊枪大多采用水冷。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1617导电嘴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184、控制系统作用：1）预先送气，延迟停气2）控制焊丝的送进、回抽和停止，均匀调节送丝速度3）控制主回路的通断：引弧时可在送丝开始以前或同时接通电源，停焊时，应采用先停丝后断电的返烧控制法。（可填满弧坑，避免粘丝）195、供气、供水系统供气系统：气瓶、软管、调节器等供水系统：用于冷却焊枪。20第三节MIG焊工艺一、熔滴过渡特点MIG焊的熔滴过渡形式主要有：短路过渡，射流过渡，脉冲射流过渡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。211.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。221.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。231.影响熔滴过渡的因素24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251.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261.影响熔滴过渡的因素（3）电流极性的影响DCRP：跳弧，熔滴根部，形成射流过渡DCSP：跳弧，焊丝端部，通过熔滴电流减小，电磁力减小，靠重力过渡27大滴状过渡短路过渡射滴过渡射流过渡亚射流过渡282.射滴过渡福尼斯焊机提供形成条件：一般是MIG焊铝时出现，电流必须达到射滴过渡临界电流，射滴过渡是小电流滴状过渡和大电流射流过渡之间的一种过渡形式。292.射滴过渡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。302.射滴过渡特点：电弧成钟罩形斑点力促进熔滴过渡熔滴小，过渡频率快电流必须达到射滴过渡临界电流313.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。323.射流过渡原理：首先跳弧。跳弧后第一个较大的熔滴脱落，电弧成锥状，很容易形成等离子流，使液态金属熔滴成铅笔尖状，直径很小，熔滴的表面张力很小，再加上等离子流的作用细小的熔滴以很快的速度一个一个过渡，形成射流过渡。333.射流过渡特点：钢焊丝MIG焊电弧成锥形有射流过渡临界电流。斑点力、等离子流力促进熔滴过渡熔滴小，过渡频率快射流过渡熔透能力高，可能产生指状熔深问题344.亚射流过渡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。354.亚射流过渡防止措施：加强保护，增大气流量减小电流、采用亚射流过渡364.亚射流过渡亚射流过渡：介于短路过渡与射滴过渡之间的亚射滴过渡374.亚射流过渡形成条件：铝合金焊接，短弧，直流反极性接法，焊接电流大于某一临界值。384.亚射流过渡原理：弧长比较短，熔滴形成、长大，在电磁收缩力的作用下形成颈缩，在以射滴过渡形式脱离之前，熔滴与熔池短路，电弧熄灭，在电磁收缩力和表面张力的共同作用下细颈破断，电弧重新引燃，完成过渡。短路颈缩394.亚射流过渡特点：铝及其合金焊丝MIG焊电弧成碟状，阴极清理区大电弧短，2－8mm介于短路过渡与射滴过渡之间电弧的固有调节作用强烈在亚射流过渡区中焊丝熔化系数随可见弧长的缩短而增大无焊缝起皱与短路过渡的区别：先有颈缩后短路，且短路时间短，短路电流小与射滴过渡的区别：有短路现象40415.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。425.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43四、电弧控制1.钢焊丝射流过渡电弧调节焊丝直径dS1.6mm:采用微升外特性电源或平特性电源配等速送丝系统（自调节）焊丝直径2.0mm:采用陡降外特性电源配变速送丝系统（弧压反馈调节）44（1）电弧自身调节送丝速度瞬时波动的调节:45焊枪高度变化的调节：导电嘴位置工件表面焊丝伸出长度发生变化后的电弧46网压波动的调节：47（2）弧压反馈调节482.铝合金焊丝MIG焊亚射流过渡的电弧调节(1)调节过程：亚射流过渡电弧特性被发现后，在熔化极气体保护焊方法中出现了第三种弧长控制方法，即等速送丝焊机匹配恒流外特性电源的弧长自调节系统.492.铝合金焊丝MIG焊亚射流过渡的电弧调节(2)特点：等速送丝配恒流源电弧短，抗干扰能力强（自身调节作用强）只在铝合金MIG焊中应用采用了恒流电源，受外界干扰而发生了弧长或送丝速度波动时，与恒压电源相比，焊缝几何尺寸（熔深、熔池形状、熔宽）的波动小502.铝合金焊丝MIG焊亚射流过渡的电弧调节该调节系统与等速送丝匹配平外特性射流过渡电弧的自调节作用相比:都以焊丝熔化速度为调节量来保证焊接过程中弧长恒定等速送丝+恒流外特性电源自调节系统在弧长波动时依靠焊丝熔化系数变化而使焊丝熔化速度变化等速送丝+平外特性电源自调节系统在弧长波动时靠焊接电流的改变使焊丝熔化速度变化亚射流过渡弧长范围比较窄，如1.6铝焊丝，弧长约2~8mm，给定电流的最佳送丝速度的范围很窄51二.保护气体MIG焊常用：氩气、氦气或它们的混合气体、MAG焊常用：氩气与氧气、CO2组成的混合气体521、氩气特性：高温下不分解吸热、不与金属发生化学反应，不溶解于金属中，密度比空气大，不易飘浮散失，比热容和热导率比空气低。优点：电弧燃烧很稳定。进行熔化极焊时焊丝金属很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。缺点：焊缝易成“指状”焊缝。纯氩气主要用于焊接有色金属及其合金、活性金属及其合金以及高温合金的保护气。常用于铝及铝合金的焊接。532、氦气特性：电离电压高，热导率高，所以在相同的焊接电流和弧长条件下，氦气的电弧电压高，使电弧具有较大的功率，对母材热输入也较大。但是引弧较困难；密度比空气小，要有效地保护焊接区，需要的流量比氩气约高2~3倍；成本较高。目前应用不多。543、Ar+He、Ar+N2采用Ar+He具有Ar和He所有的优点，电弧功率大、温度高、熔深大。可用于焊接导热性强、厚度大的有色金属。He所占的比例随着焊件厚度的增加而增大。N2与铜及铜合金不起化学作用，因此可用于铜及其合金的焊接。N2的热导率高，弧柱的电场强度也较高，因此电弧热功率和温度可大大提高，焊铜时可降低或取消预热温度。N2来源广泛，价格低，焊接成本低。554、Ar+O2、Ar+CO2特性：具有一定的氧化性，能降低液体金属的表面张力，具有熔滴细匀、电弧稳定、焊缝成形规则；可在熔池表面不断生成氧化膜，可降低电子逸出功，能稳定阴极斑点，克服阴极斑点飘忽不定的缺点，增加电弧的稳定性，同时也有利于增加液体金属的流动性，细化熔滴，改善焊缝成形。应用：不锈钢、高合金钢一般可用Ar+CO2（5%），少加或不加CO2，以减少不锈钢的晶间腐蚀倾向，或降低高合金钢的淬硬倾向，避免产生裂纹。对于碳钢、低合金钢可用Ar+CO2（20~30%）、Ar+CO2（15%）+O2（5%），可提高熔滴过渡的稳定性，改善焊缝熔深形状和外观成形，降低成本。56Ar气纯度：99.9%Ar＋O2：加入的O2量小于5%Ar+CO2：加入的量超过30%后熔滴过渡呈现CO2焊细滴过渡状态57三、焊接参数的选择规范参数：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度、喷嘴直径581、焊丝直径应根据焊件的厚度及熔滴过渡形式来选择。细焊丝以短路过渡为主，主要用于焊接薄板和全位置焊。粗焊丝以射流过渡为主，多用于厚板平焊位置。592、焊接电流应根据焊件厚度、焊接位置、焊丝直径及熔滴过渡形式来选择。焊丝直径一定时，可通过选用不同的焊接电流范围以获得不同的熔滴过渡形式。（如要获得连续喷射过渡，其电流必须超过某一临界电流值。）焊接铝及其合金时，为获优质接头，熔化极氩弧焊一般采用亚射流过渡。电弧稳定，气体保护效果好，飞溅少，熔深大，焊缝成形