熔化极惰性气体保护焊课件.ppt

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1、Chapter 7 熔化极惰性气体保护焊熔化极惰性气体保护焊MIGMetal Inert Gas Arc Welding 7.1 7.1 熔化极惰性气体保护焊的特点及应用熔化极惰性气体保护焊的特点及应用7.2 7.2 MIG焊熔滴过渡焊熔滴过渡7.7.3 3 混合气体选择及应用混合气体选择及应用 7.7.4 4 其他其他MIG焊接方法焊接方法2023/2/22n定定义义：采采用用惰惰性性气气体体为为保保护护气气体体，使使用用焊焊丝丝为为熔熔化化电电极极的的一一种种电电弧弧焊焊方方法法（MIG）。7.1 7.1 MIG焊的特点及应用焊的特点及应用2023/2/22原原 理理2023/2/22一、

2、特点一、特点 优点优点1、与焊条电弧焊、二氧化碳电弧焊及埋弧焊相比、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，这一点与可焊接几乎所有金属，这一点与TIG焊比较相近焊比较相近2、与与TIG相相比比，采采用用熔熔化化极极方方式式进进行行焊焊接接，可可采采用用大大电电流流进进行行焊焊接接，焊焊丝丝的的熔熔化化速速度度快快，对对母母材材的的熔熔敷敷效效率率高高，母母材材熔熔深深和和焊焊接接变变形形都都好好于于TIG,生产效率高。生产效率高。2023/2/223、与二氧化碳焊接相比，、与二氧化碳焊接相比，几乎不产生飞溅几乎不产生飞溅4、可直流反接，实现对铝、可直流反接，实现对铝合金焊

3、接的阴极雾化作合金焊接的阴极雾化作用用5、可使用与母材同质的焊、可使用与母材同质的焊丝丝6、熔滴过渡特性多，尤其、熔滴过渡特性多，尤其是亚射流过渡。是亚射流过渡。2023/2/22缺点：缺点：使用使用Ar，成本高于，成本高于CO2，生产率低于，生产率低于CO2焊接准备要求严格焊接准备要求严格厚板打底焊成形不如厚板打底焊成形不如TIG抗风能力差，不适合野外焊接抗风能力差，不适合野外焊接设备复杂设备复杂2023/2/22二、应用二、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铜及不锈钢的焊接1mm以上板材的焊接以上板材的焊接自动焊

4、、半自动焊接自动焊、半自动焊接2023/2/227.2 7.2 MIG焊熔滴过渡焊熔滴过渡 短路过渡短路过渡 喷射过渡喷射过渡 亚射流过渡亚射流过渡 脉冲过渡脉冲过渡2023/2/22一、短路过渡一、短路过渡 与与CO2焊熔滴短路过渡相同焊熔滴短路过渡相同 细焊丝细焊丝 小电流小电流 低电压低电压与二氧化碳焊接相比优点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，电弧电压更低，过渡过程稳定，飞溅少，适合薄板高速焊。适合薄板高速焊。2023/2/22二、喷射过渡二、喷射过渡 主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水平角接焊缝。平角接焊缝。产生熔滴

5、喷射过渡的原因是电弧形态比较扩产生熔滴喷射过渡的原因是电弧形态比较扩展。展。喷射过渡喷射过渡射滴过渡射滴过渡射流过渡射流过渡2023/2/222023/2/22接法：直流反接接法：直流反接原因：原因：1、利用电弧对母材的清理作用、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。、为了使熔滴细化，并且能形成平稳过渡。2023/2/22 焊丝接负极焊丝接负极(DCEN)，阴阴极斑点因清理作用而要上爬极斑点因清理作用而要上爬到焊丝的固体区，电弧包围到焊丝的固体区，电弧包围熔滴，电磁力对熔滴过渡完熔滴，电磁力对熔滴过渡完全不起作用，即使在大电流全不起作用，即使在大电流下，熔滴过渡也主

6、要因重力下，熔滴过渡也主要因重力作用而进行，形成大颗粒的作用而进行，形成大颗粒的粗滴过渡，电弧不稳定，焊粗滴过渡，电弧不稳定，焊缝也不整齐，因此不具备实缝也不整齐，因此不具备实用性。用性。2023/2/22焊丝接正焊丝接正(DCEP)小电流时，电弧的阳小电流时，电弧的阳极区形成在熔滴前端极区形成在熔滴前端底部，电弧弧柱呈圆底部，电弧弧柱呈圆锥形。由于电磁拘束锥形。由于电磁拘束力小，熔滴主要受重力小，熔滴主要受重力的作用而产生过渡，力的作用而产生过渡，其颗粒较大。其颗粒较大。2023/2/22 大电流时（大于大电流时（大于喷射过渡临界电流）喷射过渡临界电流），电极前端被削成，电极前端被削成尖状，

7、熔滴以细颗尖状，熔滴以细颗粒过渡。粒过渡。2023/2/222023/2/222023/2/221、射滴过渡、射滴过渡 熔滴尺寸接近于焊丝直径，过渡频度在每秒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，把这种次左右，每一滴都呈现规则过渡，把这种过渡称作过渡称作“射滴过渡射滴过渡”。熔滴射滴过渡熔滴射滴过渡2023/2/22电弧形态电弧形态射滴过渡时电弧形态呈钟罩形。射滴过渡时电弧形态呈钟罩形。2023/2/22 射滴过渡形式常出现在低熔点材料上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（铝铜焊丝），而钢焊丝的射滴过渡规范区间很窄，多

8、表现为射流过渡形式。区间很窄，多表现为射流过渡形式。2023/2/222、射流过渡、射流过渡 对于钢系焊丝，焊丝前端在电弧中被削成铅对于钢系焊丝，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渡，其过渡频度最大可达到每秒500次。次。2023/2/22小电流，电弧小电流，电弧在熔滴的下部，在熔滴的下部，熔滴尺寸较大熔滴尺寸较大电流增大，电电流增大，电弧包围熔滴下弧包围熔滴下部，熔滴尺寸部，熔滴尺寸减小，形成缩减小，形成缩颈颈电流超过临电流超过临界电流值，界电流值，产生跳弧产生跳弧液态金属成液态金属成铅

9、笔尖状铅笔尖状2023/2/222023/2/222023/2/22MIG焊射流过渡母材熔化形态焊射流过渡母材熔化形态钢质焊丝钢质焊丝500次次/s指状熔深指状熔深蘑菇状焊缝蘑菇状焊缝2023/2/22旋转喷射过渡旋转喷射过渡 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，呈现高速旋大于临界电流时，焊丝熔化部分被拉长，呈现高速旋转状态。转状态。焊缝不均、电弧不稳定、飞溅量大等。焊缝不均、电弧不稳定、飞溅量大等。不能实际采用。不能实际采用。2023/2/22 介于短路过渡与射滴过渡之间的一种过渡形式。介于短路过渡与射滴过渡

10、之间的一种过渡形式。电弧长度较短，电弧长度较短，28mm。主要出现在焊铝及其合金材料过程中。主要出现在焊铝及其合金材料过程中。三、亚射流过渡三、亚射流过渡 2023/2/22亚射流过渡（铝合金焊接中）亚射流过渡（铝合金焊接中）2023/2/22优点：优点：短路时间短，短路电流对熔池冲击小，过渡稳定，焊短路时间短，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，熔深熔宽均匀电流基本不变，熔深熔宽均匀热效率高，跟部焊缝成形良好热效率高，跟部焊缝成形良好保护效果好保护效果好2023/2/22亚

11、射流过渡与短路过渡的异同亚射流过渡与短路过渡的异同相同之处：都有短路过程。相同之处：都有短路过程。不同之处：不同之处：亚射流过渡在形成短路之前已经形成缩颈，并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。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。短路过程的缩颈是发生在短路之后。2023/2/22熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源2023/2/22电弧固有的自调节作用电弧固有的自调节作用 在弧长由于外界干扰发

12、生变化时，由于熔化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系数随之变化，使弧长本身具有了恢复到原来弧长的能力。长的能力。2023/2/22熔化系数随弧长变短而增加，等速送丝加恒流电源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电弧固有的自调节系统和弧长自动调节过程2023/2/22三个弧长自动调节系统三个弧长自动调节系统（要求熟练掌握）（要求熟练掌握）1、电弧自身调节系统、电弧自身调节系统2、电弧电压反馈调节系统、电弧电压反馈调节系统3、电弧固有的自调节系统、电弧固有的自调节系统2023/2/22亚射流过渡形成的特点

13、：亚射流过渡形成的特点：1、铝及铝合金的、铝及铝合金的MIG焊；焊；2、电弧长度介于、电弧长度介于28mm之间；之间；3、熔滴过渡形式介于短路与射流之间；、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；、电弧形态为碟形，电弧略带有爆声；5、采用恒流外特性电源；、采用恒流外特性电源；6、采用等速送丝系统；、采用等速送丝系统；7、亚射流过渡具有、亚射流过渡具有“电弧固有的自身调节作用电弧固有的自身调节作用”。2023/2/22四、脉冲过渡四、脉冲过渡 利用周期性变化的脉冲电流进行焊接，可以控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。制熔滴过渡和焊接热输入

14、。2023/2/22为什么要采用脉冲熔化极氩弧焊？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。或短路过渡。粗滴过渡稳定性差，不能进行仰焊、立焊。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。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，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。特别适用于薄板、空间位置及热敏感性材料的焊接。2023/2/222023/2/227.

15、3 混合气体选择及应用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，提细化熔滴、减少飞溅、提高电弧的稳定性，改善熔深，提高温度。高温度。2023/2/221、Ar+He He的传热系数大，弧压高，电弧温度高。钨极的传热系数大，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。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，采用焊接铜及其合金，采用Ar+He（5075

16、%）可）可改善润湿性。改善润湿性。焊接钛、锆等金属，采用焊接钛、锆等金属，采用Ar+He（25%），），可改善熔深及润湿性。可改善熔深及润湿性。2023/2/22实例实例1：焊接大厚度铝合金：焊接大厚度铝合金材料：材料：20 mm 厚的厚的2219 铝合金板材铝合金板材焊机：焊机：Fronius TPS 450方法：方法：MIG脉冲焊脉冲焊焊丝：焊丝：2319参数为空载电压参数为空载电压:1550 V;脉冲频率脉冲频率:50100 Hz;层间温度层间温度:62 焊接速度焊接速度:40 cm/min保护气体：保护气体：50%He+50%Ar 气体流量：气体流量：32 L/min 2023/2/2

17、2实例实例1：焊接大厚度铝合金：焊接大厚度铝合金 1、应用应用50%He+50%Ar 保护气可改变熔池保护气可改变熔池表面物理条件和熔池形状表面物理条件和熔池形状,有利于气体逸出有利于气体逸出;2、采用、采用50%He+50%Ar 保护气体施焊能明保护气体施焊能明显减小气孔产生倾向显减小气孔产生倾向;3、同样焊接工艺，焊缝中心晶粒比、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，保护气施焊焊缝中心晶粒粗大，HAZ 减小，相应减小，相应软化区减小，力学性能有所提高软化区减小，力学性能有所提高2023/2/222、Ar+H2 H2有还原性，采用有还原性，采用Ar+H2，含量

18、焊接镍及其合金，含量焊接镍及其合金可抑制和消除焊缝中的可抑制和消除焊缝中的CO气孔。气孔。Ar中中H2加入可提高电弧温度。加入可提高电弧温度。H2含量必须含量必须6%,否则易产生否则易产生H2气孔。气孔。2023/2/223、Ar+N2 一般采用一般采用Ar80%+N2 20%，焊接铜及其合金。，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。类金属可用氮作为保护气。N2来源多，便宜。但焊接时有飞溅，且焊缝表面较来源多，便宜。但焊接时有飞溅，且焊缝表面较粗糙。粗糙。2023/2/224、Ar+O2Ar9995%+O

19、2 15%，含氧低。，含氧低。用于焊接不锈钢等高合金钢及高强度钢。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为什么要添加少量的O2？Ar80%+O2 20%，含氧高。，含氧高。用于焊接低碳钢及低合金结构钢。用于焊接低碳钢及低合金结构钢。2023/2/225、Ar+CO2Ar+CO2 用于焊接碳钢及低合金钢。用于焊接碳钢及低合金钢。采用采用H08Mn2SiA焊丝，能保证焊缝金属的强焊丝，能保证焊缝金属的强度，机械性能能。度，机械性能能。飞溅比飞溅比CO2小，减少焊缝打磨和清理焊道两边小，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。飞溅的辅助工作，生产效率高。2023/2/2

20、2常用的比例常用的比例Ar80%+CO2 20%Ar82%+CO2 18%Ar50%+O2 50%用于短路过渡立焊和仰焊。用于短路过渡立焊和仰焊。2023/2/226、Ar+CO2+O2Ar80%+CO2 15%+O2 5%用于焊接低碳钢、低合金钢，可改善焊缝成形。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。接头质量，金属熔滴过渡，电弧稳定性都很好。2023/2/227.7.4 4 其他其他MIG焊接方法焊接方法T.I.M.E焊接方法：焊接方法：Transferred Ionized Molten Energy由由Canada Weld Process公

21、司公司1980年研究成功。年研究成功。特点：焊丝伸出长度大特点：焊丝伸出长度大 送丝速度快送丝速度快 焊接速度高焊接速度高 四元保护气体四元保护气体 0.5%O2+8%CO2+26.5%He+65%Ar2023/2/22T.I.M.E-高速MAG焊工艺T.Transferred I.IonizedM.MoltenE.Energy2023/2/22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2023/2/22优越性l 很好的熔透性l 很广的适应性l 更高的熔敷效率2023/2/22优越性l 非常好的焊缝成形l 极好的全位置焊接性2023/2/22电弧形式1.短

22、路电弧2.喷射电弧3.旋转电弧2023/2/22 保护气体T.I.M.E.气体气体 M 24(1)to EN 4390.5%O28%CO226.5%He65%Ar2023/2/22其他可选气体Corgon He 30Mison 8T.I.M.E.II30%He8%CO22%O210%CO292%Ar25%CO260%Ar300vpm NO26.5%He46.5%Ar2023/2/22比较T.I.M.E.气体Ar/CO2 混合气体 VD 15m/min VD 15m/min对于无氦的混合气体，送丝速度最高 15m/min 2023/2/22高速焊电源-T.I.M.E Synergic技术参数技术

23、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/min2023/2/22经济效益焊接参数焊接参数 MAG T.I.M.E.焊接电流 300A390A焊接电压 30V39V送丝速度 12m/min23m/min焊接时间4,0min2,0minATS 25ATS 20ATS 15ATS 10ATS 5ATS 0MAGT.I.M.E.（焊（焊 1m碳钢碳钢 a6角焊缝的成本比较）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2023/2/22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2023/2/22T.I.M

24、.E TWIN 双丝双丝MIG焊工艺焊工艺2023/2/22 原理图2023/2/22标准电源900 A at 100%d.c.2023/2/22高级电源900 A at 100%d.c.2023/2/22双丝焊枪双冷却系统2023/2/22带有ROBACTA 驱动的双丝焊枪2023/2/22熔透性单丝MIG的影响因素:l能量l焊枪倾角l保护气体l焊接速度I =380 AU=38 Vv=18m/minVs=60cm/min 2023/2/22熔透性 TIME Twin 增加了一个新参数:l 两根焊丝之间的距离 MasterI =320 AU=33 Vv=14m/minVs=90cm/min S

25、laveI =300 AU=32 Vv=13m/minVs=90cm/min 2023/2/22使用条件l焊枪的移动须是直线的l焊前准备精确l装配间隙l焊缝跟踪系统l高性能控制系统2023/2/22应用领域l铁路车辆制造:铝墙板纵缝焊l造船业:铝板纵缝焊，角焊l汽车制造:搭接焊缝l锅炉/容器制造:环缝，对接l钢结构工程:V,X型坡口焊接 2023/2/22汽车铝轮毂8 mm4.5 mm焊接速度:130 cm/min送丝速度:33 m/minI1+I2:560 A2023/2/22间隙连接能力6mm2mm6mm母材:AIMg 3板厚:6mm焊丝:AIMg 5直径:1.2mm焊接速度:100 cm

26、/min焊接电流1+2:360 A焊接位置:PB保护气体:Argon 2023/2/22能量分配MIGTime TwinSlave MasterL=280 ASlave=100 AMaster=250 A2023/2/22铝板单道对接焊缝焊接位置 PA8mm母材:AIMg 3焊丝:AIMg 4.5 Mn 直径:1.2mm焊接速度:60 cm/min焊接电流1+2:360 A熔敷率:4.5kg/h保护气体:Argon2023/2/22单道角焊缝焊接位置 PB20mma1025mm母材:AIMg 3焊丝:AIMg 4.5 Mn 直径:1.2mm焊接速度:35 cm/min焊接电流1+2:550 A熔敷率:5.5kg/h保护气体:50/50 He Ar2023/2/22思考题思考题1、什么是、什么是MIG焊？焊？2、MIG 焊的特点。焊的特点。3、亚射流过渡与短路过渡的区别？、亚射流过渡与短路过渡的区别？4、TIME焊接工艺的特点与优点。焊接工艺的特点与优点。2023/2/22