第六章MIG焊讲述案例优秀PPT.ppt
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1、电弧焊基础电弧焊基础熔化极气体爱护焊-第六章 熔化极氩弧焊 MIG/MAG6.1 原理与特点原理与特点接受与母材相同(近)材质的焊丝作为电极。焊丝为电弧的一极,焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中,与母材熔化金属共同形成焊缝。为防止外界空气混入到电弧、熔池所组成的焊接区,接受了Ar、He爱护。GMAW(Gas Metal Arc Welding)MIG(Metal Inert Gas Arc Welding)MAG(Ar+O2,Ar+CO2)(Active)6.1 原理与特点原理与特点发展历史6.1 原理与特点原理与特点J与TIG焊相比,连续送丝,电流密度大,焊丝熔化速度快,不须要频繁停机,生产效率
2、高J与CO2电弧焊相比,熔化极氩弧焊电弧状态稳定,熔滴过渡平稳,飞溅很少 J由于惰性气体不与熔化金属产生冶金反应,避开氧化和氮化,在电极焊丝中不须要加入特殊的脱氧剂,运用与母材同等成分的焊丝即可进行焊接 J几乎可以焊接全部金属,尤其适用于铝合金、铜合金、钛合金和不锈钢的焊接,直流反接焊接铝及铝合金,对母材表面的氧化膜有良好的阴极雾化清理作用 6.1 原理与特点原理与特点L焊接成本比CO2电弧焊高,焊接生产率也低于CO2电弧焊 L焊接准备工作要求严格,包括对焊接材料的清理和焊接区的清理等 L厚板焊接中的封底焊焊缝成形不如TIG焊质量好 6.1 原理与特点原理与特点MIG焊接现场录像6.1 原理与
3、特点原理与特点6.2 MIG熔滴过渡熔滴过渡依据材质、焊件尺寸、焊接姿态,MIG可以选用:短路过渡:与CO2电弧焊相同,细丝低电压、小电流条件下的熔滴过渡方式。MIG焊熔滴短路过渡电压更低,过渡过程更稳定,飞溅少,适合进行薄板高速焊接或空间位置焊缝的焊接。喷射过渡(粗丝CO2,潜弧喷射过渡)射滴过渡、射流过渡、旋转射流过渡亚射流过渡脉冲过渡6.2.1 喷射过渡定义 MIG焊接焊丝接阳极,在小电流时,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。增大电流后,电弧形态扩展,较大范围包涵焊丝端头,电极前端被削成尖状,熔滴细颗粒化,这时
4、的熔滴过渡形态称作“喷射过渡”。特征:熔滴尺寸小于焊丝直径,熔滴过渡平稳,电弧稳定,能够得到匀整的焊缝。用途:中厚板水平对接或角接。6.2.1 喷射过渡临界电流 实现细颗粒喷射过渡的下限电流值称作临界电流(critical current)。当电流超过临界电流值后,过渡频度剧增,熔滴体积急剧减小。临界电流值因焊丝材质、焊丝直径、爱护气等有着显著的差异。钢焊丝MIG焊电流值与熔滴过渡频度及熔滴体积之间的关系不同材料焊丝的临界电流 6.2.1 喷射过渡产生缘由 MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的根本缘由是电弧形态比较扩展。CO2气体分解对电弧有很大的冷却作用,使得电弧形态收缩并处于熔滴下部,熔滴过渡
5、受到排斥。在MIG电弧下,氩气是单原子气体,没有分解问题,而且热传导率较小,对电弧的冷却作用小,因此电弧电场强度低,形态上简洁扩展,能够较大范围包涵焊丝端头,熔滴过渡比较简洁。干脆缘由是电磁力超过了表面张力的作用。6.2.1 喷射过渡极性选择 假如把焊丝接为负极,阴极斑点因清理作用而要上爬到焊丝的固体区,电弧以包围熔滴的形态出现,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,不具备好用性。喷射过渡焊丝接为阳极,一是要充分利用阴极雾化的母材清理作用,二是电极前端被削成尖状,熔滴细化,过渡平稳。6.2.1 喷射过渡分类
6、由于焊丝材质的不同,其熔滴过渡形态也有差异,把MIG焊熔滴喷射过渡分为:射滴过渡射流过渡 旋转射流过渡射滴过渡 射滴过渡:熔点较低电导率及热导率较大的铝和铜焊丝的熔滴过渡时,其熔滴尺寸接近于焊丝直径,过渡频度在每秒100200次左右,每一滴都呈现规则过渡,把这种喷射过渡形式称作射滴过渡。实现熔滴从大滴过渡到射滴过渡转变的临界电流称作射滴过渡临界电流。射滴过渡时电弧形态呈钟罩形,弧根面积大并包围熔滴,熔滴内部的电流线发散,作用在熔滴上的电磁收缩力Fc成为过渡的推动力。斑点压力F斑作用在熔滴表面各个部位,阻碍熔滴过渡的作用降低,这时阻碍熔滴过渡的力主要是焊丝对熔滴的表面张力。MIG焊射滴过渡主要是
7、低熔点材料MIG焊所表现出的熔滴过渡形式,钢质焊丝MIG焊射滴过渡规范区间很窄,在形成射滴后立刻转变为射流,也可认为钢质焊丝恒定直流MIG焊没有射滴过渡,但也可通过脉冲参数限制,使钢质焊丝出现射滴过渡。射流过渡 对于钢系焊丝,小电流下,电弧产生在熔滴的下部,熔滴尺寸较大,随电流的增加,电弧覆盖熔滴范围加大,熔滴尺寸逐步减小,并在焊丝端部与液态熔滴间形成缩颈,电弧包围着熔滴下部分金属,当电流增大到某一数值时,电弧突然跳到缩颈的上部(跳弧现象),形成对下面液态金属的大面积覆盖,电弧中的等离子气流突然增加,加上颈缩部位表面张力数值较低,促使熔滴快速脱离,即产生了第一滴脱落;在第一个熔滴脱落后,电弧呈
8、现圆锥形,这时等离子气流对焊丝前端金属有猛烈的摩擦作用,把焊丝端部的液态金属削成铅笔形,细小的熔滴从尖端一个接一个地向熔池过渡其过渡频度最大可以达到每秒500次,肉眼视察电弧中心有一条流束型黑线,是由速度很高的细滴组成的熔滴流,在熔滴流四周是圆锥状的烁亮区,内部有大量的金属蒸气,把这种喷射过渡形式称作射流过渡。电弧产生跳弧时的电流被称为射流过渡的临界电流。射流过渡临界电流影响因素:焊丝材料焊丝直径干伸长:越大,预热效果越好,I临越低爱护气:加入5左右的CO2,可以使临界电流值有确定程度的降低。此后随着CO2含量的增加,临界电流值急剧增大,当含量达到30以上时不能产生射流过渡。射流过渡的熔池形态
9、:指状熔深 形成缘由:焊丝作阳极,在熔池四周因电弧阴极斑点的清理作用,使得电弧能够较大范围扩展,母材接近表面部分有较大程度的熔化。但是,由于熔滴以射流形态过渡,焊丝的前端被削成很尖锐形态,这时电弧中的等离子气流极为显著,作用在熔池金属上的等离子流力很大,加上大量高速的细小颗粒熔滴对熔池金属的冲击,使熔池中心区被深深地向下挖掘。这种熔化断面犹如手指插入母材所形成的,因此称作指状熔深。焊丝直径越细或电流值越大,越易形成指状熔深。旋转射流过渡 在钢系焊丝干伸较长的状况下,或者电流值远大于临界电流时,焊丝熔化部分被拉长,呈现高速旋转状态,这恰似把软水管置于自由状态,水猛烈喷出时所发生的状况,把这种喷射
10、过渡形式称作旋转喷射过渡。一般状况下,这种过渡形式,电弧不稳定、焊缝不均、飞溅量大,不接受。喷射过渡的特点总结有明显的临界电流值一般状况下,熔滴沿焊丝轴向过渡一般状况下,熔滴尺寸不大于于焊丝直径电弧形态发生突然变更6.2.2 亚射流过渡与电弧自身固有的调整作用亚射流过渡:适用于铝合金短弧MIG焊,可视弧长在28mm之间,因电流大小而取不同的数值,带有短路过渡的特征,当弧长取上限值时,也有部分自由过渡(射滴)。过 渡 过 程 描 述:介 于 短 路 过 渡 与 喷 射 过 渡 之 间燃弧时间增长熔滴长大焊丝与熔滴间形成缩颈达到临界脱落状态以射滴形式脱离之前同熔池短路电弧熄灭电磁收缩力和表面张力作
11、用下缩颈快速破断完成过渡重燃电弧铝合金MIG焊接录像与短路过渡的区分短路:熔滴与熔池短路之前没有缩颈,短路时间长,短路电流大,飞溅大过渡不平稳亚射流:短路之前有缩颈,短路电流小,短路时间短,飞溅小,过渡平稳与射流过渡的区分亚射流:短路时间短,短路电流(熔滴)对熔池冲击小,过渡稳定,焊缝形态合理,成形美观 可视弧长La:电弧长度是焊丝前端与母材间的最短距离,而不是从焊丝前端到母材上阴极斑点位置的真正电弧长度Ls。铝合金MIG焊当弧长La处于不同数值时,Ua和La之间呈不同斜率的线性关系,并且随爱护气种类的不同其变更斜率也不同。氩气爱护时,在图中所示焊丝直径和焊接电流条件下,当弧长La小于4mm以
12、后,电弧电压Ua随弧长La的降低而急剧减小;当弧长La大于10mm以后,随弧长La的增加,电弧电压Ua也有确定的增长斜率;而当弧长La处于中间区域时(La=410mm)时,Ua随La的变更量减小,该区域在焊丝的熔化特性上有特殊点,正是亚射流过渡所处区域。铝合金MIG焊电弧电压Ua与电弧长度La之间的关系电弧自身固有的调整作用铝焊丝等速熔化曲线(纯Ar,干伸长确定)钢焊丝等速熔化曲线 送丝速度确定,当可见弧长达到8mm以下时,各条曲线共同向左下方弯曲,焊丝比熔化量增大,并形成一个区域,也就是亚射流过渡区。缘由:可见弧长缩短后,熔滴的温度降低,使得焊丝熔化不再须要很多的热量。这种现象只在高纯度惰性
13、气体爱护MIG焊中才能看到,特殊是大电流下更为显著。在焊枪高度发生变动或出现其它干扰时,焊丝比熔化量随可见弧长的减小而增大的特性使电弧自身具有保持弧长稳定的实力,把这种特性称之为电弧自身固有的调整特性。电弧自身固有的调整作用调整过程 等速送丝匹配恒流特性电源 曲线1是焊接电源外特性,曲线2是某一送丝速度下的等熔化速度曲线,l0代表初始稳定弧长l0下的电弧静特性曲线,Q0是电弧初始稳定工作点。现在出现某种干扰使电弧长度从l0增加到l1,由于电源是恒流外特性,焊接电流不变,电弧工作点从Q0变更到Q1,但是电弧变长后,焊丝熔化系数减小(比熔化量降低),使得焊丝熔化速度减小,焊丝熔化速度起先小于焊丝的
14、送进速度,于是电弧要逐步缩短,电弧工作点从Q1点沿电源外特性曲线向Q0点回来,最终到达Q0点,在Q0点,焊丝熔化速度重新与焊丝的送进速度平衡,电弧又稳定在l0长度上燃烧。反之亦然。电弧自身固有的调整作用对比分析回顾:细钢焊丝CO2焊接,电弧自身调整作用等速送丝匹 配平特性或缓降特性电源弧长变更引起焊接电流变更电弧自身固有的调整作用:铝焊丝,等速送丝匹配恒流特性电源 同:利用焊丝熔化速度做调整量来保持焊接中弧长的稳定异:电弧自身调整依靠焊接电流的变更影响焊丝熔化速度 电弧固有的自身调整焊接电流不变,依靠焊丝熔化系数 (比熔化量)的变更影响焊丝熔化速度 亚射流过渡焊接最好接受恒流特性电源,通过对实
15、际焊缝熔深的测量,看到在送丝速度变更时(10%),恒流特性电源得到的焊缝熔深更为稳定 电弧自身固有的调整作用特点及应用(1)弧长发生变更时,焊接电流不变更,焊缝熔深匀整,表面成 形良好。(2)焊缝断面形态更趋于合理,可以避开“指状”熔深的出现。(3)电弧长度短,抗环境干扰的实力增加。(4)只适用于铝合金焊接,钢焊丝熔化系数随弧长变更程度较低,不 能用电弧固有的自身调整作用稳定弧长 亚射流过渡须要对焊丝送进速度与电源外特性进行严格的匹配,即是须要使等熔化速度曲线出现熔化系数随弧长产生急速变更的部分处于电源外特性上,假如等熔化速度曲线处于电源外特性恒流部分的左侧,即送丝速度过慢,易引起焊丝的回烧;
16、假如等熔化速度曲线处于电源外特性恒流部分的右侧或相交区段小,即焊丝送进速度过快,易造成固体短路。依据不同直径焊丝的合适规范区间,特殊设计了铝合金亚射流MIG焊机,并实现了对焊接电流和送丝速度的一元化调整,对不同直径的焊丝,通过旋钮选择规范。当须要焊接不锈钢等材料时,也是通过功能转换开关把电源特性转变为平特性输出,即可以进行一般的MIG焊接。电源特性、送丝方式、调整机制小结钢、铝、铜等:接受细丝及中等直径焊丝进行CO2(钢)、MIG焊接,配备等速送丝机构和平特性或缓降特性电源,依靠电弧自身调整作用保持电弧长度的稳定;射滴(细颗粒)或射流过渡铝及铝合金:细丝及中等直径焊丝进行MIG短弧焊接,实行等
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