chapter7熔化极惰性气体保护焊课件

Chapter7熔化极惰性气体保护焊

MIG—MetalInertGasArcWelding§7.1熔化极惰性气体保护焊的特点及应用§7.2MIG焊熔滴过渡§7.3混合气体选择及应用§7.4其他MIG焊接方法2023/6/4定义：采用惰性气体为保护气体，使用焊丝为熔化电极的一种电弧焊方法（MIG）。§7.1MIG焊的特点及应用2023/6/4原理2023/6/4一、特点

优点1、与焊条电弧焊、二氧化碳电弧焊及埋弧焊相比可焊接几乎所有金属，这一点与TIG焊比较相近2、与TIG相比，采用熔化极方式进行焊接，可采用大电流进行焊接，焊丝的熔化速度快，对母材的熔敷效率高，母材熔深和焊接变形都好于TIG,生产效率高。2023/6/43、与二氧化碳焊接相比，几乎不产生飞溅4、可直流反接，实现对铝合金焊接的阴极雾化作用5、可使用与母材同质的焊丝6、熔滴过渡特性多，尤其是亚射流过渡。2023/6/4缺点：使用Ar，成本高于CO2，生产率低于CO2焊接准备要求严格厚板打底焊成形不如TIG抗风能力差，不适合野外焊接设备复杂2023/6/4二、应用50年代初应用于铝及其合金的焊接，现在扩大应用于铜及不锈钢的焊接1mm以上板材的焊接自动焊、半自动焊接2023/6/4§7.2MIG焊熔滴过渡短路过渡喷射过渡亚射流过渡脉冲过渡2023/6/4一、短路过渡与CO2焊熔滴短路过渡相同细焊丝小电流低电压与二氧化碳焊接相比优点:电弧电压更低，过渡过程稳定，飞溅少，适合薄板高速焊。2023/6/4二、喷射过渡

主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水平角接焊缝。

产生熔滴喷射过渡的原因是电弧形态比较扩展。喷射过渡射滴过渡射流过渡2023/6/42023/6/4接法：直流反接

原因：

1、利用电弧对母材的清理作用

2、为了使熔滴细化，并且能形成平稳过渡。

2023/6/4

焊丝接负极(DCEN)，阴极斑点因清理作用而要上爬到焊丝的固体区，电弧包围熔滴，电磁力对熔滴过渡完全不起作用，即使在大电流下，熔滴过渡也主要因重力作用而进行，形成大颗粒的粗滴过渡，电弧不稳定，焊缝也不整齐，因此不具备实用性。2023/6/4焊丝接正(DCEP)小电流时，电弧的阳极区形成在熔滴前端底部，电弧弧柱呈圆锥形。由于电磁拘束力小，熔滴主要受重力的作用而产生过渡，其颗粒较大。2023/6/4大电流时（大于喷射过渡临界电流），电极前端被削成尖状，熔滴以细颗粒过渡。2023/6/42023/6/42023/6/41、射滴过渡

熔滴尺寸接近于焊丝直径，过渡频度在每秒100—200次左右，每一滴都呈现规则过渡，把这种过渡称作“射滴过渡”。熔滴射滴过渡2023/6/4电弧形态射滴过渡时电弧形态呈钟罩形。2023/6/4射滴过渡形式常出现在低熔点材料上（铝铜焊丝），而钢焊丝的射滴过渡规范区间很窄，多表现为射流过渡形式。2023/6/42、射流过渡对于钢系焊丝，焊丝前端在电弧中被削成铅笔状，熔滴从其前端流出，以很细小的颗粒进行过渡，其过渡频度最大可达到每秒500次。2023/6/4小电流，电弧在熔滴的下部，熔滴尺寸较大电流增大，电弧包围熔滴下部，熔滴尺寸减小，形成缩颈电流超过临界电流值，产生跳弧液态金属成铅笔尖状2023/6/42023/6/42023/6/4MIG焊射流过渡母材熔化形态钢质焊丝500次/s指状熔深蘑菇状焊缝2023/6/4旋转喷射过渡

在钢系焊丝干伸较长的情况下，或者电流值明显大于临界电流时，焊丝熔化部分被拉长，呈现高速旋转状态。焊缝不均、电弧不稳定、飞溅量大等。不能实际采用。2023/6/4介于短路过渡与射滴过渡之间的一种过渡形式。电弧长度较短，2~8mm。

主要出现在焊铝及其合金材料过程中。三、亚射流过渡

2023/6/4亚射流过渡（铝合金焊接中）2023/6/4优点：短路时间短，短路电流对熔池冲击小，过渡稳定，焊缝成形美观熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源电流基本不变，熔深熔宽均匀热效率高，跟部焊缝成形良好保护效果好2023/6/4亚射流过渡与短路过渡的异同相同之处：都有短路过程。不同之处：亚射流过渡在形成短路之前已经形成缩颈，并达到临界脱落的状态，短路时间短。短路过程的缩颈是发生在短路之后。2023/6/4熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源2023/6/4电弧固有的自调节作用在弧长由于外界干扰发生变化时，由于熔化系数随之变化，使弧长本身具有了恢复到原来弧长的能力。2023/6/4熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源电弧固有的自调节系统和弧长自动调节过程2023/6/4三个弧长自动调节系统（要求熟练掌握）1、电弧自身调节系统2、电弧电压反馈调节系统3、电弧固有的自调节系统2023/6/4亚射流过渡形成的特点：1、铝及铝合金的MIG焊；2、电弧长度介于2~8mm之间；3、熔滴过渡形式介于短路与射流之间；4、电弧形态为碟形，电弧略带有爆声；5、采用恒流外特性电源；6、采用等速送丝系统；7、亚射流过渡具有“电弧固有的自身调节作用”。2023/6/4四、脉冲过渡利用周期性变化的脉冲电流进行焊接，可以控制熔滴过渡和焊接热输入。2023/6/4为什么要采用脉冲熔化极氩弧焊？

要形成喷射过渡必须采用较大的焊接电流——大于喷射过渡的临界电流值。否则就形成粗滴过渡或短路过渡。粗滴过渡稳定性差，不能进行仰焊、立焊。短路过渡焊接参数区间窄。

脉冲焊可精确控制熔滴过渡和焊接的热输入，特别适用于薄板、空间位置及热敏感性材料的焊接。2023/6/42023/6/4§7.3混合气体选择及应用气体保护焊初期主要是采用单一的保护气体。后来发现在一种气体中加入一定量的另一种或两种气体后，可以细化熔滴、减少飞溅、提高电弧的稳定性，改善熔深，提高温度。2023/6/41、Ar+HeHe的传热系数大，弧压高，电弧温度高。钨极氦弧焊的速度几乎可比钨极氩弧焊高两倍。焊接铜及其合金，采用Ar+He

（50~75%）可改善润湿性。焊接钛、锆等金属，采用Ar+He

（25%），可改善熔深及润湿性。2023/6/4实例1：焊接大厚度铝合金材料：20mm厚的2219铝合金板材焊机：FroniusTPS–450

方法：MIG脉冲焊

焊丝：2319

参数为空载电压:15～50V;

脉冲频率:50～100Hz;

层间温度:62℃

焊接速度:40cm/min

保护气体：50%He+50%Ar

气体流量：32L/min2023/6/4实例1：焊接大厚度铝合金

1、应用50%He+50%Ar

保护气可改变熔池表面物理条件和熔池形状,有利于气体逸出;

2、采用50%He+50%Ar

保护气体施焊能明显减小气孔产生倾向;

3、同样焊接工艺，焊缝中心晶粒比100%Ar

保护气施焊焊缝中心晶粒粗大，HAZ减小，相应软化区减小，力学性能有所提高

2023/6/42、Ar+H2H2有还原性，采用Ar+H2，含量焊接镍及其合金可抑制和消除焊缝中的CO气孔。

Ar中H2加入可提高电弧温度。H2含量必须<6%,否则易产生H2气孔。2023/6/43、Ar+N2一般采用Ar80%+N220%

，焊接铜及其合金。铜、镍既不溶解氮，又不形成氮化物，因此焊接这类金属可用氮作为保护气。

N2来源多，便宜。但焊接时有飞溅，且焊缝表面较粗糙。

2023/6/44、Ar+O2Ar99~95%+O21~5%

，含氧低。用于焊接不锈钢等高合金钢及高强度钢。

为什么要添加少量的O2？Ar80%+O220%，含氧高。用于焊接低碳钢及低合金结构钢。2023/6/45、Ar+CO2Ar+CO2用于焊接碳钢及低合金钢。采用H08Mn2SiA焊丝，能保证焊缝金属的强度，机械性能能。飞溅比CO2小，减少焊缝打磨和清理焊道两边飞溅的辅助工作，生产效率高。2023/6/4常用的比例Ar80%+CO220%Ar82%+CO218%Ar50%+O250%用于短路过渡立焊和仰焊。2023/6/46、Ar+CO2+O2Ar80%+CO215%+O25%用于焊接低碳钢、低合金钢，可改善焊缝成形。接头质量，金属熔滴过渡，电弧稳定性都很好。2023/6/4§7.4其他MIG焊接方法T.I.M.E焊接方法：TransferredIonizedMoltenEnergy由CanadaWeldProcess公司1980年研究成功。特点：焊丝伸出长度大送丝速度快焊接速度高四元保护气体0.5%O2+8%CO2+26.5%He+65%Ar2023/6/4T.I.M.E-高速MAG焊工艺T. TransferredI.

IonizedM. MoltenE. Energy2023/6/4优点由于高的送丝速度，实现更高熔敷效率很好的熔透性焊缝成形美观适用性广全位置焊接2023/6/4优越性很好的熔透性很广的适应性更高的熔敷效率2023/6/4优越性

非常好的焊缝成形极好的全位置焊接性2023/6/4电弧形式1.短路电弧2.喷射电弧3.旋转电弧2023/6/4保护气体T.I.M.E.气体M24(1)toEN439

0.5%O2

8%CO2

26.5%He

65%Ar2023/6/4其他可选气体CorgonHe30 Mison8 T.I.M.E.II30%He 8%CO2 2%O210%CO2 92%Ar 25%CO260%Ar 300vpmNO 26.5%He 46.5%Ar2023/6/4比较T.I.M.E.气体 Ar/CO2

混合气体VD15m/min VD15m/min对于无氦的混合气体，送丝速度最高15m/min2023/6/4高速焊电源-T.I.M.ESynergic技术参数焊接电流3-450A焊接电压0-50V暂载率100%最大送丝速度30m/min2023/6/4经济效益焊接参数MAG T.I.M.E.焊接电流 300A 390A焊接电压 30V 39V送丝速度 12m/min 23m/min焊接时间 4,0min 2,0minATS25ATS20ATS15ATS10ATS5ATS0MAGT.I.M.E.（焊1m碳钢a6角焊缝的成本比较）维护费利息设备投资气体成本劳动力成本2023/6/4材料种类

T.I.M.E.焊工艺主要用于以下材料的焊接普通碳钢低合金钢高强钢耐热钢特种钢2023/6/4T.I.M.ETWIN双丝MIG焊工艺2023/6/4

原理图2023/6/4标准电源900Aat100%d.c.2023/6/4高级电源900Aat100%d.c.2023/6/4双丝焊枪双冷却系统2023/6/4带有ROBACTA驱动的双丝焊枪2023/6/4熔透性单丝MIG的影响因素:能量焊枪倾角保护气体焊接速度I=380AU=38Vv=18m/minVs=60cm/min2023/6/4熔透性

TIMETwin增加了一个新参数:两根焊丝之间的距离

MasterI=320AU=33Vv=14m/minVs=90cm/minSlaveI=300AU=32Vv=13m/minVs=90cm/min2023/6/4使用条件焊枪的移动须是直线的焊前准备精确装配间隙

焊缝跟踪系统高性能控制系统2023/6/4应用领域铁路车辆制造:铝墙板纵缝焊

造船业:铝板纵缝焊，角焊

汽车制造:搭接焊缝

锅炉/容器制造:环缝，对接

钢结构工程:V,X型坡口焊接2023/6/4汽车铝轮毂8mm4.5mm焊接速度: 130cm/min送丝速度: