《汽车制造工艺技术》 教案 任务六 MIG焊、MAG焊、TIG焊

编号：LNJD-PR08-RE08授课方案授课教师张德虎课程名称汽车制造工艺技术1单元20授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务六MIG焊、MAG焊、TIG焊教学目标知识目标：掌握MIG焊、MAG焊、TIG焊工作原理；掌握MIG焊设备结构组成；了解TIG焊焊接设备能力目标：能正确使用MIG焊、MAG焊、TIG焊焊接设备素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：MIG焊、MAG焊、TIG焊工作原理难点：正确使用MIG焊、MAG焊、TIG焊焊接设备教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记辽宁机电职业技术学院教案用纸No授课内容备注任务六MIG焊、MAG焊、TIG焊【复习】1.CO2气体保护焊的工作原理？2.CO2气体保护焊焊接设备结构组成？3.CO2气体保护焊焊接质量影响因素？【导入】

MIG是英文字母MetalInertGas

Welding的缩写，中文意思是熔化极惰性气体保护焊，保护气体主要有氩气(Ar)或氦气(He)。其特点是：保护气体不与液态金属发生冶金反应，只起隔绝空气作用，所以电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安定，无激烈飞溅，最适于铝、铜、钛等有色金属的焊接，也可用于钢材，如不锈钢、耐热钢等的焊接。在汽车车身焊装工艺中，主要用于车身顶盖后部两侧接缝处的焊接，其焊接方法与混合气体保护焊相同。【讲授新课】一、MIG焊的基本原理MIG焊是利用外加的惰性气体（Ar、He）作为电弧介质、利用焊丝作熔化电极的电弧焊。二、MIG焊的特点（1）惰性气体不与熔化金属产生冶金反应，在良好保护条件下可以防止周围空气的混入，避免氧化和氮化；

（2）焊接电弧状态稳定，熔滴过渡平稳，飞溅少；

（3）焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，熔深大且变形较小；

（4）氩气保护、直流反极性焊接铝及铝合金，对母材表面的氧化膜有良好的阴极雾化清理作用，焊接效率高。三、MIG焊的应用四、MIG焊设备设备组成包括：电源及控制系统、焊枪及送丝机构、行走机构（自动焊）、供气（水冷）装置等；曾经有专用的MIG焊机，但现今多为MIG/MAG/CO2焊通用焊机，统称熔化极气体保护焊设备。1.焊接电源熔化极气保护焊电源通常分细丝和粗丝用。细丝用为平外特性配等速送丝机构；粗丝用为陡降外特性配变速送丝机构。逆变式电源是当今的主流。2、焊枪熔化极气保护焊的焊枪为通用结构，其中有导电嘴、气体通道等。

3.送丝机构五、MAG焊的基本原理熔化极活性气体保护电弧(MetalActiveGas，MAG)焊是采用在情性气体中加入一定量的活性气体，如O2作为保护气体的一种熔化极气体保护电孤焊方法。五、MAG焊的特点

采用活性混合气体作为保护气体具有下列特点。

①提高熔滴过度的稳定性，

②稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性。

③改善焊缝熔深形状及外观成形。

④增大电弧的热功率。

⑤控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷。

⑥降低焊接成本。

某一种成分的活性混合气体，并不一定具有上述全部作用，但在某些情况下可以兼有其中的若干作用。MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材料的焊接。六.MAG焊常用活性混合气体及其适用范围①Ar+O2。Ar中加入O2的活性气体可用于碳钢、不锈钢等高合金钢和高强钢的焊接。其最大的优点是克服了纯Ar保护焊接不锈钢时存在的液体金属黏度大、表面张力大而易产生气孔，焊缝金属润湿性差而易引起咬边，阴极斑点飘移而产生电弧不稳等问题。焊接不锈钢等高合金钢及强度级别较高的高强钢时，O2的含量应控制在1%~5%。焊接碳钢和低合金结构钢时，Ar中加入O2的含量(体积)可达20%。②Ar+CO2。这种气体被用来焊接低碳钢和低合金钢，常用的混合比为Ar80%+CO220%。它既具有Ar弧电弧稳定、飞溅小、容易获得轴向喷射过渡的优点，又具有氧化性。它克服了氩气焊接时表面张力大、液体金属黏稠、阴极斑点易飘移等问题，同时对焊缝蘑菇形熔深有所改善。混合气体中随CO2含量的增大，氧化性也增大，为了获得较高韧性的焊缝金属，应配用含脱氧元素成分较高的焊丝。

③Ar+CO2+O2。Ar80%+CO215%+O25%混合气体在焊接低碳钢、低合金钢时，无论焊缝成形、接头质量以及金属熔滴过渡和电弧稳定性方面都比上这两种混合气体要好。图4-53所示为用3种不同气体焊接时焊缝剖面形状体焊接时的焊缝断面形状示意图，可见用Ar+CO2+O2混合气体时焊缝形状最理想。七.TIG焊钨极惰性气体保护焊(TungstenInertGasWeiding，TIG

焊)，是以高熔点的纯钨或钨合金作电极，用情性气体(氩气、氦气)或其混合气体作保护气的种非熔化极电弧焊方法。目前，TIG焊广泛航空航天、原子能、化工、纺织、锅炉、压力容器、医疗器械及炊具等工业部门的生产中。TIG焊几乎可以焊接所有的金属及合金。但从经济性及生产率考虑，TIG焊主要用于焊接不锈钢、高温合金和铝、镁、铜、钛等金属及其合金，以及难熔金属(如锆、钥、铌)与异种金属。对于低熔点和易蒸发金属(

如铅、锡、锌等)，焊接较困难。由于受承载能力的限制，TIG焊一般适宜于焊接薄件，钨极氩弧焊焊接厚度小于6mm的构件，钨极氦弧焊的焊接板厚可适当大些。因此非常适合汽车板材的焊接，特别是一些有色金属的焊接。1.TIG焊的基本原理TIG焊是在情性气体的保护下，利用钨极和工件之间产生的焊接电弧熔化母材及焊丝。焊接时，惰性气体从焊枪的喷嘴中喷出，把电弧周围一定范围的空气排出焊接区，从而为形成优质焊接接头提供了保障，如图4-54所示。焊接时，保护气体可采用氩气、氦气或氩+氦混合气体，特殊场合也采用氩气+氢气或氦气+氢混合气体。焊丝根据焊件设计要求，可以填加或不填加。如果填加焊丝，一般从电弧的前端加入或直接预置在接头的间隙中。2.TIG焊的分类及特点（1）TIG焊的分类1）按操作方式分类TIG焊接操作方式可分为手工TIG焊和自动TIG。手工TIG焊焊接时焊丝的填加和焊枪的运动完全是靠手工操作来完成的；而自动TIG焊的焊枪运动和焊丝填充都是由机电系统按设计程序自动完成的。在实际生产中，手工TIG焊应用更广泛。2）按电流种类分类TIG焊按电流种类可分为直流TIG焊、交流TIG焊和脉冲TIG焊。一般情况下，直流TIG焊用于除铝、镁及其合金以外的各种金属材料；交流TIG焊又分为正弦波交流、矩形波交流等，用于焊接铝、镁及其合金；脉冲TIG焊用于焊接热敏感的金属材料和薄板、超薄板构件，以及用于薄壁管子的全位置焊接等。为了适应新材料（如热敏感性大的金属、难熔金属等）和新结构（如薄壁零件的单面焊成形等）的焊接要求，钨极氩弧焊出现了些新形式，如钨极氩弧点焊和热丝氩弧焊等。3.TIG焊接设备4.TIG焊接特点①保护效果好。由于氩气和氦气是情性气体，既不与金属起反应，又不溶于金属。所以能对钨极、熔池金属及热影响区进行很好的保护，以防止它们被氧化、氮化。②焊接过程稳定。在TIG焊电弧燃烧过程中，由于电极不熔化，易维持恒定的电弧长度,即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定燃烧。氩气、氦气的热导率小，又不与液态金属反应或溶解在液态金属中，故不会造成合金元素的烧损。同时，填充焊丝不通过电弧区，不会引起很大的飞溅。所以整个焊接过程十分稳定，易获得良好的焊接接头质量。③适宜于各种位置施焊。因为TIG焊时热源和送丝可以分别控制，线能量容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。④易于实现自动化。TIG焊是明弧，又没有熔滴过渡，焊接电弧稳定，焊缝成形好，故很容易实现机械化和自动化。现已有环缝自动钨极氩弧焊、管子对接自动钨极氩弧焊等自动TIG焊方法。⑤应用范围广。由于TIG焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此TIG焊不但可以焊接普通的黑金属材料，而且可以成功地焊接易氧化、氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。⑥需要特殊的引弧措施。由于氩气和氦气的电离电压较高(15.7V、24.5V)，钨极的逸出功又较高，且一般不允许钨极和工件接触，以防止烧损钨极，产生夹渣缺陷。所以，TIG

焊的引弧困难的，通常需采用特殊的引弧措施。⑦对工件清理要求高。TIG焊时没有脱氧去氢的能力，因此对焊前的除油、除锈工作要求严格。尤其在焊接易氧化的有色金属如铝、镁及合金等，否则，会严重影响焊接质量。⑧生产率低。由于钨极对电流的承载能力有限，过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，造成钨污染。同时，电流小也就限制了焊接熔深，使得TIG焊与各种熔化极电弧焊相比，生产率低。⑨生产成本高。由于隋性气体（氩气、氮气）较贵，和其他电弧焊方法（如手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等）比较，生产成本较高。5.TIG焊焊接参数的选择及其影响（1）焊接电流通常根据焊件的材质、厚度和接头的空间位置来选择焊接电流。焊接电流过大或过小都会使焊缝成形不良或产生焊接缺陷。当焊接电流增加时，熔深增大，而焊缝宽度与余高稍有增加；当焊接电流太大时，一定直径的钨极上电流密度相应很大，使钨极端部温度升高达到或超过钨极的熔点，此时，可看到钨极端部出现熔化现象，端部很亮；当焊接电流继续增大时，熔化了的钨极在端部形成了一个小尖状突起，逐渐变大形成熔滴，电弧随熔滴尖端漂移，很不稳定，这不仅破坏了氩气保护区，使熔池被氧化，焊缝成形不好，而且熔化的钨落入熔池后将产生夹钨缺陷。另外，太大的焊接电流还容易产生焊穿和咬边缺陷。当焊接电流很小时，由于定直径的钨极上电流密度低，钨极端部的温度不够，电弧会在钨极端部不规则地漂移，电弧很不稳定，破坏了保护区，熔池被氧化。当焊接电流合适时，

电弧非常稳定。表4-17给出了不同直径、不同牌号钨极允许的电流范围。（2）钨极直径钨极直径应根据焊件厚度、焊接电流大小和电源极性而定，如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳定、钨棒烧损严重和焊缝夹钨。当钨极直径太细时，将产生如焊接电流太大时的现象；当钨极直径太粗时，将产生如焊接电流太小时的现象。从表3-18可以看出：同一直径的钨极，在不同的焊接电源和极性条件下，允许使用的焊接电流范围不同。相同直径的钨极，直流正接时许用电流最大；直流反接时许用电流最小；交流时许用电流介于二者之间。当焊接电流种类和大小变化时，为了保持电弧稳定，应将钨极端部磨成不同形状，如图4-55所示。（3）电弧电压电弧电压主要是由弧长决定的，弧长增加，焊缝宽度增加，而熔深稍有减小。但当电弧太长时，容易引起未焊透，并使氩气保护效果变差。但电弧也不能太短，当电弧太短时，很难看清熔池，而且送丝时也容易碰到钨极而引起短路，使钨极受到污染，加大钨极烧损，还容易造成焊缝夹钨，通常使弧长近似等于钨极直径。（4）焊接速度氩气保护是柔性的，当遇到侧向空气吹动或焊速太快时，则氩气气流会受到弯曲，使保护效果减弱。同时，焊接速度显著影响到焊缝成形。焊接速度增加时，熔深和熔宽均减小，焊接速度太快时，容易产生未焊透，焊缝高而窄，两侧熔合不好;焊接速度太慢时，焊缝很宽，还可能产生焊漏、烧穿等缺陷。在手工钨极氩弧焊时，通常都是操作者根据熔池的大小、熔池的形状和两则熔合情况随时调整焊接速度。（5）焊接电源的种类和极性的选择氩弧焊采用的电源种类和极性选择与所焊金属及其合金种类有关。有些金属只能用直流正极性或反极性焊接，有些则交直流都可以使用，因而需根据不同材料选择电源和极性。当采用直流正接时，焊件接正极，温度较高，适用于焊厚件及散热快的金属，钨棒接负极，温度低，可使用较大的焊接电流，且钨极烧损小；当采用直流反接焊接时，具有阴极破碎作用，即焊件为负极，钨极为正极的半周波里，因受到正离子的轰击，焊件表面的氧化膜破裂，使液态金属容易熔合在一起，

通常都用来焊接铝、镁及其合金。（6）喷嘴的直径喷嘴的直径(指内径)越大，保护区范围越大，则要求保护气的流量也越大。且喷嘴直径过大时，还会使焊缝位置受到限制，给操作带来不便（7）喷嘴到焊件的距离喷嘴到焊件的距离越远，保护效果越差;喷嘴到焊件的