熔化极惰性气体保护焊-课件

第六章熔化极惰性气体保护焊第六章熔化极惰性气体保护焊 （MIG metal inert-gas arc welding）第一节第一节MIGMIG焊方法及应用焊方法及应用一、一、MIG焊的基本原理焊的基本原理 定义：定义：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。焊接过程动画二、二、MIG焊的特点焊的特点（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；优点：优点：焊接质量好，生产效率高；焊丝中不需含有特殊的脱氧剂，可以使用与母 材同等成分的焊丝即可进行焊接。适用范围广，既可以焊接碳钢、低合金钢、高合金钢，也可以焊接有色金属合金（如铝及 铝合金、铜及铜合金、钛合金）等容易被氧化 的非铁金属；缺点：缺点：生产成本较高；焊缝质量对水汽、油污、锈渍等杂质敏感，焊前要对母材的接头区进行严格清理；三、三、MIG焊的应用焊的应用（1）材料：常用于黑色和有色金属，但由于成本原因，多用于有色金属的焊接；（2）厚度：厚、薄均可，薄板焊除采用短路熔滴过渡 外，还可用脉冲电流焊；（3）位置：可全位置施焊；（4）结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金 结构件，如铝压力容器等。四、MIG焊设备设备组成包括：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。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。1 1、焊接电源、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、焊枪送丝机构有推丝式、拉丝式和推拉式。但由于MIG焊较多 用于有色金属，尤其是材质较软的铝合金，所以多采用拉丝式或推拉式送丝。3、送丝机构送丝机构 送丝稳定性是保证MIG焊过程稳定的关键因素。影响送丝稳定性的因素如下：（1）焊丝刚性及表面光洁度；（2）送丝导管的材质、直径、长度及弯曲度；（3）送丝滚轮结构；（4）导电嘴阻力 动作程序控制、各种功能控制。现在已逐步在逆变焊机上采用以数字处理器（DSP）为核心元件的数字化控制，使焊机的功能大大扩展、控制精度大大提高，甚至在焊机上嵌入了焊接专家系统，而电路却得到简化，即发展到“靠软件控制焊接”的水平。典型的如奥地利 Fronius 公司的全数字化焊机。专家系统今后将成为熔化极气体保 护焊设备的标准配置。Fronius全数字化焊机全数字化焊机4、控制系统、控制系统 供气装置包括高压气瓶、减压流量计、电磁气阀等；MIG焊所用的 Ar 气瓶为灰色，配 Ar 气专用的减压流量计。水冷机构仅用于大电流自动焊机及焊枪，普通焊机上不设置。5、供气（供水）装置、供气（供水）装置 送丝调节系统在焊接过程中的作用：当某种原因使电弧长 度发生变化时，通过对焊丝送进速度或焊丝熔化速度的调 整使电弧恢复到原有长度或一个新的平衡长度，从而保 证焊接过程的稳定。等速送丝调节系统是焊接过程中焊丝等速送进，利用焊接 电源外特性的自身控制作用来调节焊丝熔化速度，保持电 弧长度不变，也称作电弧的自身调节电弧的自身调节。当今 MIG 焊在实际应用中多采用细丝采用细丝和等速送丝机等速送丝机构构，因此电弧的自调节功能发挥着重要作用。6、MIG焊的等速送丝调节系统焊的等速送丝调节系统（1）调节系统的静特性）调节系统的静特性熔化极电弧焊中，焊丝的熔化速度 vm 正比于焊接电流 I，并随电弧电压 U 的减小（弧长的缩短）而增加。即 可用下式表达：式中，ki 为熔化速度随焊接电流变化的系数，其值取决于焊丝电阻率、焊丝直径、干伸长及焊接电流数值，单位为cm（s.A）；ku 为熔化速度随电弧电压变化的系数，其值取决于弧柱电场强度、弧长的数值，单位为cm（sv）。如果焊丝等速送进，则弧长稳定时送丝速度 vf 等于焊丝熔化速度 vm。因此得到：上式称作电弧自身调节系统静特性或等熔化速度曲线方程。电弧的稳定工作点应在调节系统静特性曲线与电源外特性曲线的交点上；电弧静特性曲线也应通过该点，即电弧长度对应于该点的电压值。由于ki、ku分别是电流、电压的函数，所以等熔化速度曲线的形状不规则，但可以通过实测得到。图示为实测某一钢焊丝的等熔化曲线。此例表明等熔化曲线的变化特征及影响因素有以下几方面：a）电弧较长时，等熔化曲线随电弧电压的变化较小，所处位置主要由焊接电流值决定，说明此时的 ku 值较小；b）电弧较短时，电弧电压数值开始对熔化速度起作用，等熔化曲线向电流降低的一侧倾斜，ku 值在逐渐增加。这种变化被称作“电弧固有的自调节作用电弧固有的自调节作用”，送丝速度越大（焊接电流值越大），这种表现越为明显。c）送丝速度增加，等熔化曲线向右上方移动；送丝速度减小，等熔化曲线向左下方移动。d）焊丝干伸长增加，等熔化曲线向左移动，说明 ki 值在增大；反之，等熔化曲线向右移动，ki 值在减小。e）焊丝直径减小或焊丝材料电阻率增大，将使 ki 值增大，等熔化曲线位置向左移动：反之向右移动。f）等熔化曲线所处位置、变化程度除与上述因素有关外，还与电弧气氛有很大的关系，（2）自调节过程、精度及灵敏度）自调节过程、精度及灵敏度 图中示意等速送丝系统弧长的自调节过程。其原理是当外界干扰因素使弧长发生改变时，系统自身改变熔化速度来加以补偿，从而达到新的平衡点。调节精度是指电弧受到干扰而产生工作点偏移时，调节系统使之达到一个新的稳定工作点，此时被调节量的稳定值与原稳定值之间的偏离程度，也称作调节系统的“静态误差”。焊接过程中造成系统稳定工作点偏移的原因可能有三种：即送丝速度波动、弧长变动和网路电压变动。送丝速度波动时，系统没有纠偏能力送丝速度波动时，系统没有纠偏能力，其误差完全由其误差完全由波动幅度决定波动幅度决定，也谈不上调节精度。a）弧长变动时的调节精度）弧长变动时的调节精度 弧长变动时的调节误差是由于调节过程完成后焊丝干伸长发生变化引起的。在实际焊接中，电弧长度的改变通常都是由于焊枪相对工件表面距离的变化所引起，因此系统调节后都会发生干伸长的改变，导致工作点偏移。调节精度由以下因素决定：焊丝直径、电阻率及干伸长变化量；电源外特性形状；b）网路电压变动时的调节精度网路电压变动时的调节精度 图中显示，等速送丝下系统对网压变动没有调节作用，只有电弧工作点的改变过程。但是，电源外特性形状对网压变动时的工作点偏差有影响。在长弧焊情况下，采用缓降特性或平特性电源可以减少电弧电压的静态误差；在短弧焊情况下，若电弧能够发挥固有的固有的自调节作用自调节作用，则采用陡降特性或恒流特性电源可以减少焊接电流的静态误差。系统调节灵敏度是指调节作用对电弧工作点产生微小变化的反应能力。系统调节灵敏度越高，电弧工作点的动态变化越小，调节恢复速度越快。只有在电弧自身调节作用很灵敏时，焊接过程的稳定性才能得到保证。等速送丝条件下，弧长变化引起的焊丝熔化速度变化越大，系统灵敏度越高，调节恢复越快。焊丝熔化速度的变化量可以表达为：所以调节灵敏度受下列因素影响：a）焊丝直径和电流密度 直径小、电流密度高较好；b）电源外特性形状 平特性较好（短弧时，陡降或许也行）；c）弧柱电场强度 电场强度高较好；（3）等速送丝下的焊接电流、电压设定方法）等速送丝下的焊接电流、电压设定方法MIG/MAG焊使用细丝或中等直径（0.81.6mm）焊丝的情 况较多，从系统调节精度和调节灵敏度角度考虑，多数是采 取等速送丝配备平特性或缓降特性电源。长弧焊时，焊丝熔化速度与焊接电流有良好的对应关系，因此采取以调定焊丝送进速度、由系统自身调节特性自动确 定工作电流值的方式来设定焊接电流，即调定送丝速度也就 是设定焊接电流。电流值的设定范围取决于送丝速度的可调 范围；电弧电压的调整方法是通过调定焊接电源外特性所处位置 或电源输出电压来实现，则电弧电压的可调定范围取决于 电源外特性的可调范围。在短弧焊接时，还可以采用等速送丝配备陡降特性或恒流特 性电源进行焊接，其原理是利用电弧的固有自调节作用。但 问题是允许的参数范围很窄，如果设定参数与焊丝的等熔化 曲线配合不好，会产生焊丝短路或焊丝回烧导电嘴的情况。在实用中只有铝质焊丝的只有铝质焊丝的MIG焊可获得满意效果焊可获得满意效果。在实际应用中，需要分别调整两个旋钮才能确定工作点，而且要想得到电流与电压的最佳配合电流与电压的最佳配合也很困难，需要反复调整，很不方便。因此，根据焊接实践中总结出的最佳参数配合，设计了单旋钮调定（一元化）方式。一、熔滴过渡形式一、熔滴过渡形式 MIG焊可以采用的熔滴过渡形式有：短路过渡、喷射过渡、亚射流过渡、脉冲喷射过渡。最新控制技术可以实现双脉冲（double pulse）过渡或超脉冲（super pulse）过渡。这些过渡方式是由焊接工艺参数确定的，在实际生产中依据焊件材质、厚度、焊接位置选择采用。然而由于MIG焊多用来焊接铝合金，这使它在实际应用中对熔滴过渡方式的选择受到一定限制。第二节第二节MIGMIG焊的熔滴过渡焊的熔滴过渡二、短路过渡二、短路过渡MIG 焊熔滴短路过渡是细丝焊在低电压、小电流下产 生的一种可利用的熔滴过渡方式可利用的熔滴过渡方式。由于熔滴过渡在很 低的电压下进行，所以过渡过程稳定、飞溅少，适合 于 薄板高速焊薄板高速焊 或 全位置焊全位置焊 的工况条件下使用。三、喷射过渡三、喷射过渡 熔滴以小于焊丝直径的尺寸进行的过渡统称为喷射过渡。经细致观察不同材质焊丝喷射过渡熔滴的形态差异，又可将其渡分为 射滴过渡射滴过渡 和 射流过渡射流过渡 两种。MIG焊比较容易产生熔滴喷射过渡的原因在于其电弧形态比 较扩展，能够较大范围罩盖焊丝端头，引发较大的等离子流 力，并且熔滴受到的顶托力较小，容易脱离焊丝。MIG焊接一般采用焊丝为正极的接法，极少把焊丝接负或采用交流施焊。其原因有两点：一是要充分利用电弧对母材的清理作用电弧对母材的清理作用；另一方面是为了使熔滴细化熔滴细化，并且能形成平稳过渡。如果把焊丝接负极，阴极斑点要上爬到焊丝的固体区，电弧以包围熔滴的形态出现，等离子流力对熔滴过渡的作用大为削弱，即使在大电流下，熔滴过渡也主要由重力作用而进行，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。当把焊丝接为阳极后，电弧的阳极区形成在熔滴前端底部，电弧弧柱呈圆锥形。在小电流时，熔滴主要受重力的作用而过渡，颗粒较大。增大电流后，电极前端被削成尖状，熔滴得以细颗粒化，即转为“喷射过渡”形态，喷射过渡的熔滴过渡平稳，电弧稳定，能够得到均匀的焊缝。其下限电流值称作喷射过渡的临界电流。电导率及热导率较大的铝和铜焊丝的MIG焊，其过渡熔滴尺寸接近于焊丝直径，一滴一滴呈规则形态，过渡频度在每秒100200次左右，把这种过渡称作射滴过渡。实现熔滴从粗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。1、射滴过渡、射滴过渡 钢质焊丝MIG焊射滴过渡的规范区间很窄，在形成射滴后马上转变为射流，因此也认为钢质焊丝恒定直流MIG焊不存在射滴过渡。但在脉冲MIG焊中通过脉冲参数控制也会出现射滴过渡，这正是脉冲MIG/MAG焊中所力求实现的过渡形式。射滴过渡射滴过渡时电弧形态呈钟罩形，由于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成电磁收缩力成为过渡的推动力为过渡的推动力；斑点压力作用在熔滴表面各个部位，其阻碍熔滴过渡的作用降低，而焊丝熔滴的表面张力成为阻碍熔表面张力成为阻碍熔滴过渡的主要力。滴过渡的主要力。钢质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，其过渡频率最大可达500个/s，将这种过渡称作射流过渡射流过渡。2、射流过渡、射流过渡 在射流过渡形成过程中，会产生一种“跳弧”现象，即电弧从熔滴的下部突然跃过熔滴缩颈部位，跳到缩颈上部，形成对下部液滴金属的大面积覆盖，此时等离子气流突然增强，对焊丝前端金属有强烈的摩擦作用，将液态金属削成铅笔形，细小熔滴从尖端一个接一个的射入熔池。电弧发生跳弧时的下限电流称为射流过渡的临界电流。其值与焊丝材质、直径、干伸长、保护气成分等因素有关。当电流增加到高出临界电流很多时，高速射流的反作用力使较长的金属液柱偏离轴线并使之旋转，就发生了“旋转射流过渡”，此时电弧不稳、飞溅严重、焊缝成形变差，一般应当避免。MIG焊在射流过渡情况下，由于焊丝作阳极，在熔池周围 因电弧阴极斑点的清理作用，使得电弧能够较大范围扩 展，在接近表层部分有较大程度的熔化。由于熔滴以射流形态过渡，电 弧中的等离子气流极为显著，因而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，使熔他中心区被深深地向 下挖掘，熔化断面宛如手指插 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，指状熔深越显著。对于铝合金MIG焊，还有一种亚射流过渡方式可以利用。这是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之间的一种过渡形式，其特征是弧长较短，可视弧长在28mm之间（因电流大小而取不同的数值），带有短路过渡特征，当弧长取上限值时，也有部分自由（射滴）过渡。铝合金亚射流过渡中的短路与正常短路过渡的差别是 缩颈在熔滴短路之前形成并达到临界脱落状态。短弧情况下，熔滴尺寸随着燃弧时间的增长而逐步长大，并且在焊丝与熔滴间产生缩颈，在熔滴即将以射滴形式过渡时与熔池接触短路，由于缩颈已经提前出现在焊丝与熔滴之间，在熔池金属表面张力和颈缩部位电磁收缩力作用下，缩颈快速断开，熔滴过渡到熔池中并重新引燃电弧。因此，熔滴过渡平稳，基本没有飞溅发生。四、亚射流过渡四、亚射流过渡 铝合金MIG焊电弧电压 Ua 与电弧长度 La 之间的关系曲线表明：（1）Ua 与 La 之间不是 一致的线性关系，而 是随弧长的改变、气 氛的不同出现差异；（2）弧长 La 在48mm 区间内，Ua 随 La 的变化量较小，该 区间正是亚射流过 渡的区域；La 是指焊丝前端至母 材表面之间的距离。五、铝合金五、铝合金MIG焊的电弧固有自调节作用焊的电弧固有自调节作用 Ar 气氛中焊丝熔化的电流电压特性曲线。该曲线是在干伸长一定下，改变 La 大小测得的。图中每条曲线对应一个特定的送丝速度，这实际上就是焊丝的等焊丝的等熔化曲线。熔化曲线。在可见弧长小于8mm的亚射流过渡区间内，焊丝的比熔化量随弧长的减小而增大。这种特性使电弧自身具有保持弧长稳定的能力，也称之为电电弧固有的自调节弧固有的自调节特性。特性。原因：弧长缩短后，熔滴的过热度降低，因而熔化消耗的能量降低。由于铝合金MIG焊亚射流过渡区存在上述焊丝熔化特点，从而可以采用等速送丝机构配备恒流特性电源进行焊接。铝合金MIG焊亚射流过渡电弧固有的自身调节与以前在弧焊电源中讲的电弧自身调节相比，两者的共同点都是利用焊丝熔化速度为调节量来保持焊接中弧长的稳定，不同点是电弧固有的自身调节依靠焊丝比熔化量的改变比熔化量的改变影响焊丝熔化速度，而电弧自身调节是依靠焊接电流的改变焊接电流的改变影响焊丝熔化速度。亚射流过渡需要对焊丝送进速度与电源外特性进行严格的匹配，即需要使等熔化速度曲线上比熔化量随弧长产生急速变化的部分处于电源外特性的工作区段上。如果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；如果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。因此根据不同直径焊丝的合适规范区间，设计了铝合金亚射流过渡MIG焊焊机，并实现了对焊接电流和送丝速度的一元化调节。对不同直径的焊丝，通过一个旋钮就可选定合适的规范。铝合金的亚射流过渡方式MIG焊有如下优点：（1）由于采用了恒流特性电源进行焊接焊接过程中弧 长发生变化时，焊接电流值不会随之改变，因此焊 缝熔深均匀，表面成形良好。（2）焊缝断面形状更趋于合理，可以避免“指状”熔深的 出现。（3）电弧长度短，抗环境干扰的能力增强。脉冲MIG焊是利用周期性变化的脉冲电流进行焊接，其主要目的是控制熔滴过渡和焊接热输入。通常情况下的MIG焊大多是以熔滴喷射过渡的方式进 行，其焊接电流必须大于喷射过渡临界电流值才能实 现稳定的焊接。如果焊接电流小于喷射过渡临界电 流，则只能出现粗滴过渡或短路过渡。粗滴过渡过程 的稳定性差，不能进行仰焊、立焊等空间位置焊缝的 操作；而短路过渡存在规范区间窄等问题，可应用的 的场合较少。发展脉冲MIG焊是为了对薄板、空间位置 焊缝及热敏感性材料进行有效的焊接。第三节脉冲第三节脉冲MIGMIG焊焊一、脉冲一、脉冲MIG焊的熔滴过渡焊的熔滴过渡基值电流 Ib 是维弧电 流，Ib 期间只产生焊丝 前端的加热和少量熔 化；脉冲电流 IP 大于临界电流，在此期间，电 磁拘束力增大使熔滴产 生强制过渡。根据脉冲 电流各参数数值的不 同，熔滴过渡将产生如 下三种过波形式：（1）多个脉冲一滴过渡 脉冲持续时间 tP 很小，其中 Ip 值有可能低于喷射过渡临界电流值，经过多个脉冲的积累作用才能过渡一个熔滴。（2）一个脉冲一滴过渡 在一个脉冲期间只过渡一个熔滴。其脉冲峰值电流 Ip 或者脉冲持续时间 tP大于上一种情况；（3）一个脉冲多滴过渡 条件是脉冲峰值电流IP较大或者是脉冲持续时间 tP 较长；主要参数有：基值电流Ib，脉冲电流IP，脉冲宽度TP，基值时间Tb；波形中的其它参数有：平均电流Ia，脉冲 频率 f，脉宽比K等。二、脉冲二、脉冲MIG焊的参数选择焊的参数选择正确选择上述参数，不仅可以实现稳定的熔滴过渡，而且可以控制焊接热输入及焊缝成形。在实际焊接中，脉冲MIG焊希望达到一个脉冲过渡一 滴或几滴（23滴）。这样便于实现稳定的焊接，也 有利于控制过渡金属量和焊缝成形。在平均电流值一定的情 况下，“一脉一滴”区间随脉冲宽度的增加而逐渐缩小。要获得一个脉冲过渡一滴或几滴（23滴）的状态，需要把规范选择在“一脉一滴”或稍高些的区间范围内。（1）基值电流 Ib 和基值时间Tb：维持电弧稳定燃烧，同时预热焊丝和母材，使焊丝端头有少量的熔化。基值参数不宜过大，否则脉冲焊特点就不明显。（2）脉冲电流 Ip 和脉冲宽度TP：是决定脉冲能量的重要因素。为使熔滴呈喷射过渡，脉冲电流值必须大于临界脉冲电流值，脉冲宽度也必须适当。脉冲电流对母材熔深影响显著，因此可以通过调节脉冲电流来获得所需要的熔探。（3）平均电流Ia：脉冲MIG焊的一个主要特征就是在平均电流低于临界电流下可以实现熔滴喷射过渡。而平均电流是决定对母材热输入量的重要指标，应根据焊件厚度、焊接空间位置、焊接材质等进行选取。（4）脉冲频率 f 和脉宽比K：普通的脉冲MIG焊电源是通过可控硅整流控制获得脉冲电流，脉冲频率等于电源频率（5060Hz）或倍频数值（100120Hz）。就是这样的普通电源，对于铝、铜、不锈钢等都可以较好地实现熔滴喷射过渡。在等速送丝情况下，熔滴过渡以30100滴秒比较合适。一般选择50Hz用于焊钢，100Hz用于焊铝。扩大了MIG焊电流的使用范围可控制熔滴过渡和熔池尺寸，有利于全位置焊接可有效地控制热输入量，改善接头性能三、脉冲三、脉冲MIG焊的特点焊的特点 第四节 常用金属的MIG焊工艺短路过渡施焊：短路过渡施焊：用于薄板的对接焊、搭接焊、角接焊、端头焊等的全位置操作。一、铝合金一、铝合金MIG焊焊焊缝截面焊缝截面焊缝正面焊缝正面焊缝背面焊缝背面（实芯焊丝焊接，背面无保护）（实芯焊丝焊接，背面无保护）脉冲电流施焊脉冲电流施焊 铝合金脉冲MIG焊不仅扩大 可应用的焊接电流范围，而 且使电弧稳定性提高，也易 于实现全位置焊接操作，对 于提高接头区质量，防止焊 缝气孔亦有明显效果。（图中实线的焊丝牌号为5183，虚线的焊丝牌号为1100；曲线A、B的焊丝直径为1.2mm，曲线C、D的焊丝直径为1.6mm，曲线E、F的焊丝直径为2.4mm）喷射、亚射流过渡施焊喷射、亚射流过渡施焊 在铝合金MIG焊中采用最多的还是喷射过渡施焊，焊丝直径1.62.4mm。1.6mm/Ic=170A，2.4mm/Ic=220A，电弧电压在2330v之间选取，送丝速度范围是59m/min,可以实现稳定的喷射过渡焊接。根据板厚的差别，可以采取开坡口多层焊。立焊、横焊、仰焊时，焊接电流和焊接速度的上下限可以分别比水平位置降低510。铝合金亚射流过渡施焊的规范参数在图616中已有显示。从焊缝形状的变动看，在送丝速度变化时（10），采用 恒流外特性电源得到的焊缝熔深更为稳定。粗丝强电流施焊粗丝强电流施焊 对于铝合金厚板，为了提高焊接生产率可以进行粗径焊丝强电流MIG焊。使用直径3.25.6mm的粗径焊丝，焊接电流可以达到5001000A。例如，采用5.6mm直径焊丝、Ar+He（5070）保护气，配大容量恒流电源，单道熔敷深度可达45mm。问题是电流过高会产生焊缝起皱现象，电弧也不稳定，得不到满意的焊缝。因此应当限制电流不要超越临界值。不锈钢MIG焊可以采用短路过渡、脉冲过渡、喷射过渡方式进行。短路过渡焊接使用直径0.81.2mm的焊丝，Ar+（1 5）O2 或 Ar+（525）C02作为保护气，多用于 3.0mm以下薄板单层焊接。二、不锈钢二、不锈钢MIG焊焊 喷射过渡的保护气为 Ar+（12）O2 或 Ar+（510）C02 低碳、低合金钢的MIG焊接采用混合气体保护，常用气体比例为Ar+（520）C02（称作MAG焊），一般用于对飞溅及焊缝外观要求较为严格的场合。施焊位置 不限。薄板可采用脉冲电流焊，大厚板可应用粗丝强电流 或双丝焊。三、低碳、低合金钢三、低碳、低合金钢MIG焊焊铜及铜合金的MIG 焊必须预热，厚板 所需的预热温度较 高。直径2.4mm以 下焊丝、保护气 Ar +（5075He、电流范围为 200500A，可以 实现喷射过渡焊接。四、铜合金四、铜合金MIG焊焊CrMo耐热钢、9Ni低温钢、高合金耐温耐蚀钢等都可以采用MIG焊。在工艺上关键是保证接头区具有与母材相当的使用性能。五、其它金属的五、其它金属的MIG焊焊Mg合金、Ti合金等活 性金属也可以应用 MIG焊。其工艺要点 是减少接头区软化，防止接头区氧化和溶 入气体，从而保证必 要的力学性能。在单一惰性气体中加入一种以上其它气体进行混合气体保 护焊。加入其它气体的目的是改变电弧的形态其它气体的目的是改变电弧的形态。（1）Ar+He He 气较 Ar 气的传热系数大、电离电压高，加入后会使电弧电压升高、电弧发热功率增大、温度升高、熔深加大；此外，还可以改善液态金属的润湿性，减少未熔合缺陷。常用于 Al、Cu、Ti、Zr 合金厚板结构件的焊接。（2）Ar+H2 加入 H2 后除了获得 He 气的效果外，还因为H2具有还原性，可减少焊缝中的 CO 气孔。多用于高镍合金厚板的接。第五节 MIG 焊技术的发展一、混合气体保护焊（一、混合气体保护焊（MAG焊）焊）（3）Ar+N2 N2 是中性气体，而且价格低，加入它可获得 He 的部分效果，但飞溅增大、焊缝成形变差（因为熔滴表面张力增大）。主要用于 Cu 合金厚板的焊接。（4）Ar+O2 O2 为活性气体，加入后能降低液态金属的表面张力，改善润湿性，减少焊缝气孔和咬边缺陷。还可以降低射滴过渡的临界电流，削弱射滴过渡对熔池的冲击力，避免出现“T型熔深”；O2 具有 氧化性，加入后可克服纯 Ar 时的“阴极斑点漂移”现象，使平均熔深加大；应用：Ar+少于5O2 焊不锈钢；Ar+20O2 配 Mn、Si 含量较高的焊丝焊低合 金钢；（5）Ar+CO2 是目前广泛应用的所谓“富氩气体”保护焊，它比起纯 Ar 或纯 CO2 气体保护焊，具有两个突出优点：飞溅比纯CO2 保护的小，焊缝韧性也较高；无纯 Ar 保护时的“阴极飘弧”现象，熔深加大；当今多用于焊接低碳、低合金钢，配用含有较高 Mn、Si 的焊丝，以加强脱氧，减少 CO 气孔。（6）Ar+CO2+O2 试验证明，80Ar+15%CO2+5%O2混合保护的效果比纯 Ar、Ar+CO2、Ar+O2 保护的熔滴过渡、焊缝成形都要好。在实用上存在的问题是气体混合难度较大。二、窄间隙二、窄间隙MIG/MAG焊焊 窄间隙焊窄间隙焊（NGW-narrow gap welding）是用于厚大板件（对接）焊接时不开坡口、只留很窄间隙的一种焊接工艺。当今在方法上有 NG-TIG、NG-MIGMAG、NG-SAW 等形式。其中 NG-MIGMAG 的焊接缺陷最少、生产效率最高。窄间隙焊的优缺点：窄间隙焊的优缺点：a、生产率高、成本低（因不开坡口，节约材料和电能等）b、焊接质量好（HAZ小、残余应力小、焊缝组织细密）c、能全位置焊d、设备复杂/对电弧变化敏感NG-MIGNG-MIGMAGMAG的应用：的应用：材料：低碳钢、低合金钢、高合金钢、铝和钛等合金。行业：锅炉、石化行业的容器最多见，另外，在机械、建 筑、管道、造船和桥梁等也有应用。NG焊应用中需解决的几焊应用中需解决的几个问题：个问题：a、电弧摆动。为了加宽焊道和侧壁熔合，必须使焊嘴或焊丝摆动；b、熔池保护。要用特殊结构的喷嘴送气，才能保护周到；c、跟踪装置。自动跟踪系统保证电弧在间隙内对称燃烧、两侧壁熔合良好；两对双丝串列电弧焊的焊头配置及焊丝排列（双双丝）两对双丝串列电弧焊的焊头配置及焊丝排列（双双丝）NG-MIG/MAG焊的形式：焊的形式：低热输入焊：低热输入焊：间隙宽 69.5mm，细焊丝（0.8 1.6mm），双 丝或三丝独立送进，各丝配独立电源，独立调节。可进行全位置焊，焊缝力学性能好，焊件变形、应力小。优优点：点：焊层薄，后焊道对前焊道的回火作用强，有利于细化晶 粒，提高韧性；高热输入焊高热输入焊间隙宽 1015mm，粗丝（24.8mm），一般用 单丝配直流电源或脉冲电源，正极性接法。优点：优点：焊丝熔化速度快、效率高；焊道较宽、熔深较浅，便于 两侧熔合，减少结晶裂纹；在板厚（坡口深）不大于 40mm时，焊嘴可不伸入到间隙内（因粗丝刚性大）。T.I.M.E.是Transferred Ionized Molten Energy的缩写，是由 Canada Weld Process 公司于1980年研究成功的一种高性 能MAG 焊技术。其卓越性能是由经过革新的电源技术电源技术、强 有力的送丝系统送丝系统、遵循相关气体物理性质而设计的焊接设备 和完善的工艺参数相结合、共同作用的结果。T.I.M.E.焊的特点是采用大干伸长和特殊的四元保护气体 T.I.M.E.气体（0.5O2，8CO2，26.5He，65Ar）通 过增大送丝速度来增加焊丝熔敷率，在明显改善焊接质量的 同时将焊丝熔敷率提高了23倍，其巨大的实用价值很快得 到广泛认可。当今在各类钢结构材料、各制造领域得到应 用。三、三、MIG焊焊T.I.M.E焊接技术焊接技术 T.I.M.E.焊工艺自身的特点不但决定了它在继承传统 MAG焊接工艺优点的基础上又有了新的突破，而且具 有无可比拟的优点。具体表现为以下几点：（1）高熔敷率）高熔敷率：在连续大电流区间内获得稳定方式的熔滴 过渡，其高熔敷率工艺稳定可靠。（2）明显改善焊缝质量：）明显改善焊缝质量：稳定的旋转射流过渡，促进熔池 流动，保证坡口侧壁熔合，焊缝成形平滑，气体杂质含 量减少，力学性能提高（其中包含多元气的有益作用）；（3）工艺灵活性高：）工艺灵活性高：工艺本身覆盖了短路过渡、射流过 渡、旋转射流过渡三种熔滴过渡形式，可以应用于各种 板厚和施焊位置。其设备也可以用于其它焊接工艺，体 现了使用的高度灵活性；（4）高效率、低成本：）高效率、低成本：尽管混合气的成本提高了，但其它 方面带来的效益是超越的。为了提高MIG/MAG焊的效率，降低生产成本，德国克鲁斯 （CLOOS）公司在上世纪80年 代开发出双丝MIG焊工艺及 TANDEM双丝焊设备系统；奥 地利福尼斯（Fronius）公司也 研制出TIME TWIN 双丝焊系统。双丝焊设备系统：两台电源、两台送丝机及一把焊枪，数字化、可编程控制硬件软件等，可与自动化专机或焊接机器人 配套使用；四、双丝四、双丝MIG/MAG焊技术焊技术工艺特点：工艺特点：两根焊丝送进焊枪中两个独立的导电嘴，形成双电弧在一个熔池中燃烧；两根焊丝、两个电弧的参数可各自独立调 控；与单丝MIGMAG焊相比，双丝焊具有以下优点：双丝焊具有以下优点：（1）更高的焊接速度；（2）可合理分配热输入量，缩小热影响区；（3）低飞溅、低气孔率；（4）灵活适应性好；双丝焊可以应用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金 等各种金属材料的焊接，适用于各种接头形式。奥地利福尼斯（Fronius）公司研制出世界上首台数字化 MIG/MAG焊机，并于2001年在德国埃森焊接博览会上亮 相，由此揭开了“数字化焊接技术”研发的篇章。五、五、MIG/MAG焊数字化焊机焊数字化焊机