氩弧焊焊接原理及焊丝材质选择.pdf

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1、氩弧焊焊接原理及焊丝材质选择Last revision on 21 December 2020氩氩 弧弧 焊焊 焊焊 接接 原原 理理 及及 焊焊 丝丝 材材 质质 选选 择择一、氩弧焊焊接原理：一、氩弧焊焊接原理：氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。1 1非熔化极氩弧焊的工作原理及特点非熔化极氩弧焊的工作原理及特点非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极通常是钨极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体一种不和金属起化学

2、反应的惰性气体(常常用氩气常常用氩气)，形成一个保护气罩，使钨极端头，形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。致密的焊接接头，其力学性能非常好。2 2熔化极氩弧焊的工作原理及特点熔化极氩弧焊的工作原理及特点焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别

3、：一个是焊用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是保护气体，随着熔化极丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如 ArAr8080CO220CO220的富氩保护气。通常前者称为的富氩保护气。通常前者称为 MIGMIG，后者称为，后者称为 MAGMAG。从其操作方式看，目。从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混

4、合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，有如下特点。熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，有如下特点。(1)(1)效率高效率高 因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。(2)(2)需加强防护需加强防护 因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。3 3保护气体保护气体(1)(1)最常用的惰性气体是氩气。它是一种五色无味的气体，在空气的含量为最常用的惰性气体是氩气。它是一种五色无味的气

5、体，在空气的含量为 0 0935935(按体积计算按体积计算)，氩的沸点为，氩的沸点为186186，介于氧和氦的沸点之间。氩是氧气厂分馏液态空，介于氧和氦的沸点之间。氩是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。气制取氧气时的副产品。我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时，其充装压力为我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时，其充装压力为 15MPa15MPa。钢瓶涂灰色漆，并标。钢瓶涂灰色漆，并标有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为：有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为：ArAr 99999999；HeHe 0 00101；O2O2 0 000150015；H2H2 0 000050005；总碳量；总

6、碳量0 0001001；水分；水分30mg30mgm3m3。氩气是一种比较理想的保护气体，比空气密度大氩气是一种比较理想的保护气体，比空气密度大 2525，在平焊时有利于对焊接电弧进行，在平焊时有利于对焊接电弧进行保护，降低了保护气体的消耗。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体，即使在高温下保护，降低了保护气体的消耗。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体，即使在高温下也不和金属发生化学反应，从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩也不和金属发生化学反应，从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属，因而不会引起气孔。氩是一种单原子气体，以原子状态存在，气也不

7、溶于液态的金属，因而不会引起气孔。氩是一种单原子气体，以原子状态存在，在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利于焊接的进行。于焊接的进行。氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。引燃后就非常稳定。二、焊接分

8、类：二、焊接分类：焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时也是导电电极。焊丝可分为是填充金属，同时也是导电电极。焊丝可分为 3 3 类。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊类。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂。剂。1 1、轧制焊丝：大多数焊丝属于此类，包括碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金轧制焊丝：大多数焊丝属于此类，包括碳钢焊丝

9、、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。2 2、铸造焊丝：有些合金，如钴铬钨合金，不能锻、轧和拔丝，而用铸造方法制铸造焊丝：有些合金，如钴铬钨合金，不能锻、轧和拔丝，而用铸造方法制成。它主要用于工件表面的手工堆焊，以满足如抗氧化、耐磨损和高温下耐腐蚀等特殊成。它主要用于工件表面的手工堆焊，以满足如抗氧化、耐磨损和高温下耐腐蚀等特殊性能要求。采用连续浇注和液态挤压可制造出长达数米的钴铬钨焊丝，用于自动填丝钨性能要求。采用连续浇注和液态挤压可制造出长达数米的钴铬钨焊丝，用于自动填丝钨极气体保护电弧焊，以提高焊接效率和堆焊层质量，同时还

10、能改善劳动条件。铸铁补焊极气体保护电弧焊，以提高焊接效率和堆焊层质量，同时还能改善劳动条件。铸铁补焊有时也采用铸造焊丝。有时也采用铸造焊丝。3 3、药芯焊丝：用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的、药芯焊丝：用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的有缝药芯焊丝，或用钢管填满药粉拉制成的无缝药芯焊丝（见图）。用这种焊丝焊接熔有缝药芯焊丝，或用钢管填满药粉拉制成的无缝药芯焊丝（见图）。用这种焊丝焊接熔敷效率高，对钢材适应性好，试制周期短，因而它的使用量和使用范围不断扩大。这种敷效率高，对钢材适应性好，试制周期短，因而它的使用量和使用范围不断扩大。这种焊丝主要用

11、于二氧化碳气体保护焊、埋弧焊和电渣焊。药芯焊丝中的药粉成分一般与焊焊丝主要用于二氧化碳气体保护焊、埋弧焊和电渣焊。药芯焊丝中的药粉成分一般与焊条药皮相似。含有造渣、造气和稳弧成分的药芯焊丝焊接时不需要保护气体，称自保护条药皮相似。含有造渣、造气和稳弧成分的药芯焊丝焊接时不需要保护气体，称自保护药芯焊丝，适用于大型焊接结构工程的施工。药芯焊丝，适用于大型焊接结构工程的施工。4 4、二氧化碳气体保护电弧焊（简称、二氧化碳气体保护电弧焊（简称 CO2CO2 焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2CO2O2O2 的混合气体）。由于二氧化碳气体的的混合气体）。由于二氧

12、化碳气体的 0 0 热物理性能的特殊影响，使用常规焊接热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与缩颈爆断、因此，与 MIGMIG 焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂

13、的焊丝即可获得无内部缺陷的刘廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。三、焊丝材质选择：三、焊丝材质选择：碳钢与低合金钢的焊接工艺。碳钢与低合金钢的焊接工艺。焊接性焊接性低碳钢具有优良的焊接性，因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定低碳钢具有优良的焊接性，因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定于低合金钢的焊接性。于低合金钢的焊接性。预热预热根据低合金钢的要求选用合适的预热温度。根据低合金钢的要求选用合适的预热温

14、度。焊接材料焊接材料选择的原则是焊缝金属的强度、塑性和冲击韧度都不低于被焊钢种中的最选择的原则是焊缝金属的强度、塑性和冲击韧度都不低于被焊钢种中的最低值，具体选择见表低值，具体选择见表 7-807-80。表表 7-807-80低碳钢与低合金钢焊接材料的选择低碳钢与低合金钢焊接材料的选择板厚（板厚（mmmm）。）。铅气焊的焊接工艺。铅气焊的焊接工艺。气焊热源气焊热源铅气焊用的热源有氢氧焰和氧乙炔焰两种。铅气焊用的热源有氢氧焰和氧乙炔焰两种。氢氧焰温度低为氢氧焰温度低为 25002500左左右，右，适用于气焊适用于气焊 8mm8mm 以下的铅板。以下的铅板。而氧乙炔焰温度较高为而氧乙炔焰温度较高为

15、 31003100左右，左右，适用于适用于 8mm8mm以上的厚铅板。以上的厚铅板。两种气焊火焰的气体流程见图两种气焊火焰的气体流程见图 7-137-13。焊丝焊丝选用焊丝的材质与母材相同，当采用不同材质的焊件，应采用其中强度较高的选用焊丝的材质与母材相同，当采用不同材质的焊件，应采用其中强度较高的材质作填充焊丝。材质作填充焊丝。焊接火焰焊接火焰用正常的中性焰或略偏还原焰。用正常的中性焰或略偏还原焰。焊嘴及火焰大小的选择焊嘴及火焰大小的选择见表见表 7-797-79。表表 7-797-79焊嘴及火焰大小的选择焊嘴及火焰大小的选择注：注：1 1、火焰长度系指纯氢焰的长度。、火焰长度系指纯氢焰的长

16、度。2 2、坡焊角为、坡焊角为 3030 3 3、立、横焊均为搭接。、立、横焊均为搭接。为挡模立焊。为挡模立焊。施焊工艺施焊工艺焰心外缘离焊件约焰心外缘离焊件约 2mm2mm，焊件背面应有托物。厚度在以下的铅板可一次，焊件背面应有托物。厚度在以下的铅板可一次焊成，厚板采用多层焊，第一层应少加焊丝，火焰主要对着下部接口，使之熔透。当焊焊成，厚板采用多层焊，第一层应少加焊丝，火焰主要对着下部接口，使之熔透。当焊缝基本形成后，用焊接火焰在焊缝上左、右摆动，使焊缝表面再熔化，熔化的范围超过缝基本形成后，用焊接火焰在焊缝上左、右摆动，使焊缝表面再熔化，熔化的范围超过原焊缝宽的原焊缝宽的 1/21/2 左右，以消除前层焊缝可能产生的气孔、夹渣、未焊等缺陷。左右，以消除前层焊缝可能产生的气孔、夹渣、未焊等缺陷。