,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 熔化极气体保护电弧焊,*,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,1,第四章 熔化极气体保护电弧焊,学习目标,掌握熔化极气体保护焊的原理、熔滴过渡、焊接区冶金保护及其气体选择；,熟悉影响焊接质量的因素和保证焊接质量的措施；,了解熔化极气体保护焊设备的基本组成；,掌握常用的MIG焊、MAG焊、CO,2,气体保护焊的基本工艺技术。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊1第四章 熔化,1,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,2,第五章 熔化极气体保护电弧焊,主要内容,第一节 熔化极气体保护电弧焊原理及分类,第二节 熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性,第三节 惰性及混合气体保护焊,第四节 CO,2,气体保护焊,第五节 药芯焊丝电弧焊,第六节 熔化极气体保护焊的特别技术,不讲,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊2第五章 熔化,2,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,3,第一节 熔化极气体保护焊原理及分类,熔化极气体保护焊,是指使用熔化电极，用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法，英文简称,GMAW,（Gas Metal Arc Welding）。,一、熔化极气体保护焊原理,热源,：电弧（建立在焊丝与熔池间）,焊缝,：熔化焊丝+母材金属,保护,：气体保护、气-渣联合保护,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊3第一节 熔化,3,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,4,第一节 熔化极气体保护焊原理及分类,二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用,依焊丝结构,：实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝电弧焊,依保护气体,：CO,2,气体保护焊、惰性气体保护焊,(MIG：Metal Inert Gas Arc Welding),、混合气体保护焊,(MAG：Metal Active-Gas Arc Welding),依操作过程,：半自动焊、自动焊,应用,：碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊4第一节 熔化,4,第一节 熔化极气体保护焊原理及分类,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,5,返 回,第一节 熔化极气体保护焊原理及分类2023/8/2第四章,5,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,6,第二节 保护气体选择与冶金特性,保护气体作用,：保护（隔离空气，使高温焊接区免遭空气侵害）；改善工艺性能（一定程度上影响甚至决定着电弧的能量特性、形态特征、工艺特性）；冶金作用。,一、熔化极气体保护焊的气体选择,按组元数量,：单一气体、混合气体,按气体化学性质,：氧化性气体、还原性气体、惰性气体,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊6第二节 保护气,6,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,7,第二节 保护气体选择与冶金特性,保护气体选择原则,对焊缝性能无害原则,黑色金属(低碳钢、低合金结构钢)可以采用氧化性气体(如CO,2,、O,2,)做焊接气氛；,有色金属必须采用惰性气体做气氛。,改善工艺及焊缝质量原则,焊接碳钢或低合金高强钢时，常用Ar+CO,2,等混合气体；焊接不锈钢时常用Ar+O,2,混合气体。,提高工艺技术水平原则,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊7第二节 保护气,7,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,8,第二节 保护气体选择与冶金特性,二、MIG及MAG焊的冶金特性,MIG焊的特点,惰性气体纯Ar或He：不与熔融金属发生化合，无合金元素烧损问题；不会向熔滴和熔池金属溶解。,注意：,控制焊接热输入避免焊缝及HAZ塑、韧性降低；,细颗粒、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸发。,MAG焊的特点,少量金属发生一定的氧化。在焊丝的选择时，焊丝的化学成分应给予一定的损失补偿量。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊8第二节 保护气,8,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,9,第二节 保护气体选择与冶金特性,三、CO,2,焊接的冶金特性,1、CO,2,的特性,在电弧高温作用下，CO,2,CO+1/2O,2,Q,O,2,2OQ,CO,2,和O具有强烈的氧化性，使Fe及其它合金元素氧化。,氧化反应产物：SiO,2,、MnO、FeO、CO等。,以熔渣形式浮于熔池表面,具有表面性质不会引起气孔,部分成熔渣；部分溶入液态金属,(K),2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊9第二节 保护气,9,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,10,第二节 保护气体选择与冶金特性,2、脱氧措施,FeO带来的问题：,氧化产物FeO进入,熔滴,会引起C烧损，甚至导致熔滴爆炸而产生飞溅；,FeO进入,熔池,会引起C烧损和CO气孔。,熔池结晶后，残留在焊缝金属中的FeO将使,焊缝,中的含氧量增加而降低其力学性能。,解决措施：,在焊丝或药芯焊丝的药粉中加入脱氧剂合金元素，将FeO还原并补充熔池中的合金元素含量。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊10第二节 保护,10,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,11,第二节 保护气体选择与冶金特性,脱氧原则：,脱氧产物不能有气体；,生成物密度要小，熔点要低。,主要有,Al、Ti、Si、Mn等,。采用Si、Mn联合脱氧生成复合化合物MnO,SiO,2,(硅酸盐)，易浮出熔池，凝固后成为渣壳覆盖在焊缝表面。,碳含量的问题：,为了防止气孔和减少飞溅以及降低焊缝产生裂纹的倾向，焊丝中的C一般都限制在,0.15以下,。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊11第二节 保护,11,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,12,第二节 保护气体选择与冶金特性,3、气孔问题（自己复习）,CO气孔,FeO溶于熔池与C反应生成CO。,CO气孔常出现在焊缝根部与表面，且多呈针尖状。,控制措施：,提高焊丝中脱氧元素Si和Mn含量、限制焊丝中的含碳量。,氮气孔,保护气层遭到破坏时空气侵入焊接区所致,控制措施：,增强气体的保护效果、选用含固氮元素（如Ti和Al）的焊丝。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊12第二节 保护,12,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,13,第二节 保护气体选择与冶金特性,氢气孔,氢的来源：,电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO,2,气体中所含的水分，在电弧高温下都能分解出H,2,气。,控制措施：,减少熔池中氢的溶解量；,焊接区氧化性的CO,2,存在减弱氢的有害作用；,直流反接法。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊13第二节 保护,13,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,14,第二节 保护气体选择与冶金特性,四、CO,2,气体及焊丝,气体纯度对焊缝质量的影响,液态CO,2,中可溶解约占质量0.05的水分，还有部分沉于钢瓶底部。水分会影响到焊缝金属的致密度。,CO,2,气体的提纯方法,将新灌气瓶倒立静置12h，然后打开阀门，把沉积在下部的自由状态的排出。,然后在使用前先放气23次，放掉气瓶上部的气体。,在气路系统中设置高压和低压干燥器。,气压降到100kPa不再使用。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊14第二节 保护,14,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,15,第二节 保护气体选择与冶金特性,CO,2,焊丝,返 回,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊15第二节 保护,15,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,16,第三节 惰性及混合气体保护焊,一、熔化极惰性气体保护焊(MIG焊),1、特点,电弧燃烧稳定；,电流密度高；,具有阴极清理作用；,亚射流过渡电弧具有很强的固有自调节作用；,几乎可焊所有金属。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊16第三节 惰性,16,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,17,第三节 惰性及混合气体保护焊,2、惰性气体保护焊的质量控制,熔滴过渡类型的合理选择,喷射过渡：中厚板和大厚板的水平对接及角接焊(平角焊),脉冲射流过渡：上述情况+全位置焊接；,短路过渡：薄板及全位置焊接。,焊缝起皱现象的控制,焊接电流过大、焊接区保护不良，导致阴极导电区集聚在,弧坑底部，则容易产生焊缝起皱。,控制方法：,加强焊接区的保护；正确选择焊接工艺参数。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊17第三节 惰性,17,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,18,第三节 惰性及混合气体保护焊,3、亚射流过渡惰性气体保护焊,亚射流过渡的电弧形态,亚射流过渡区介于射滴过渡区与短路过渡区之间。,亚射流电弧的弧长很短，在焊丝端头逐渐向外扩展成蝶状，并发出轻轻的“啪啪”声。,射流过渡：电弧较长，呈钟罩形，发出,“,咝咝,”,声,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊18第三节 惰性,18,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,19,第三节 惰性及混合气体保护焊,在亚射流过渡区中焊丝熔化系数随可见弧长的缩短而增大。,铝焊丝熔化特性与电弧形态间的关系,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊19第三节 惰性,19,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,20,第三节 惰性及混合气体保护焊,亚射流过渡时电弧的固有自调节特性,等速送丝焊机匹配恒流外特性电源,的弧长自调节系统。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊20第三节 惰性,20,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,21,第三节 惰性及混合气体保护焊,亚射流过渡时的焊接特性,（与射流过渡形式相比）,弧长变短,，电弧呈蝶形，,阴极清理区大，铝、镁合金焊接时焊缝起皱及形成黑粉倾向降低。,由于采用了,恒流电源,，受外界干扰而发生了弧长或送丝速度波动时，与恒压电源相比，焊缝几何尺寸（熔深、熔池形状、熔宽）的波动要小。,指状熔深倾向减小,，未熔合缺陷几率降低。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊21第三节 惰性,21,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,22,第三节 惰性及混合气体保护焊,亚射流过渡时的参数匹配,对于给定的焊接电流，其对应的最佳送丝速度范围很窄，必须要求焊机带有,焊接电流与送丝速度同步控制,功能。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊22第三节 惰性,22,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,23,第三节 惰性及混合气体保护焊,二、熔化极混合气体保护焊（MAG）,1、工艺优点,克服了单组元气体对焊接过程稳定性或焊接质量的某些不利影响，使焊接过程和焊接质量更可靠。Ar+CO,2,、Ar+CO,2,+O,2,、Ar+O,2,等混合气体常用来焊接黑色金属。,增大电弧的热功率，提高焊接生产率。Ar+CO,2,等混合气体有提高电弧热功率和能量密度的特性。,氧化性气氛还可以改善熔滴的过渡特性、熔深及电弧的稳定性。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊23第三节 惰性,23,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,24,第三节 惰性及混合气体保护焊,2、混合气体种类,Ar+He：He的传热系数大，电弧电压和电弧温度比氩弧高得多。,Ar+H,2,：利用氢还原性抑制和消除CO气孔；提高电弧温度，增加母材热量输入。,Ar+N,2,：电弧温度高，但飞溅大。,Ar+O,2,：克服阴极飘移，降低液态金属粘度及表面张力，细化熔滴，改善熔滴过渡和焊缝形状。,2023/8/2第四章 熔化极气体保护电弧焊24第三节 惰性,24,2024/11/16,第四章 熔化极气体保护电弧焊,25,第三节 惰性及混合气体保护焊,Ar+CO,2,：克服阴极漂移和焊缝成形不良问题。,Ar+CO,2,+O,2,：焊缝成形、接头质量、熔滴过渡