焊接方法与设备第4单元熔化极气体保护焊课件.ppt

第四单元 熔化极气体保护焊,学习目标,通过本单元的学习，要使学生掌握熔化极气体保护焊的特点、过程实质及应用范围，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特点、电气原理和应用范围；具有正确选择和合理使用设备的能力。,综合知识模块一 熔化极气体保护焊的特点和应用,熔化极气体保护电弧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。作为熔化电极的焊丝，有实心和药芯两类，前者一般含有脱氧用的和焊缝金属所需要的合金元素；后者的药芯成分及作用与焊条的药皮相似。,能力知识点一 熔化极气体保护焊的分类及特点,1熔化极气体保护焊的分类按使用保护气体和焊丝的种类不同，熔化极气体保护焊分类如下:,2熔化极气体保护焊的特点,（1）优点1）焊接生产率高，焊接变形小。2）可以获得含氢量较焊条焊为低的焊缝金属。3）烟雾少，可以减轻对通风的要求。4）在相同电流下，熔深比焊条电弧焊大。5）明弧焊接，焊工可以观察到电弧和熔池的状态和行为。6）可以进行全位置焊接。不像埋弧焊只能处在平焊位置焊接。7）无需清渣。,(2)缺点1）焊接过程受环境制约。为了确保焊接区获得良好的气体保护，在室外操作需有防风装置。2）半自动焊枪比焊条电弧焊焊钳重，不轻便、操作灵活性较差。对于狭小空间的接头，焊枪不易接近。3）设备较复杂，对使用和维护要求较高。,能力知识点二 熔化极气体保护焊的应用,1适焊的材料 MIG焊主要用于铝、铜、钛及其合金，以及不锈钢、耐热钢的焊接。MAG焊和CO2焊主要用于焊接碳钢、低合金高强度钢。2.焊接位置 熔化极气体保护焊适应性较好，可进行全位置焊接，其中以平焊和横焊位置焊接效率最高。3.可焊厚度 熔化极气体保护焊可焊接的金属厚度范围很广，最薄可焊至1mm以下，最厚几乎不受限制。,综合知识模块二 熔化极气体保护焊设备,能力知识点一 设备组成及要求,熔化极气体保护焊所用的设备有半自动焊机和自动焊机两类。在实际生产中, 半自动焊机使用较多。 焊机主要由焊接电源、送丝系统、焊枪及行走机构（自动焊）、供气系统和水冷系统等部分组成。下图为半自动熔化极气体保护焊机示意图。,熔化极气体保护焊机一般配直流弧焊电源。各种类型的弧焊整流器均可采用。（1）电源外特性 1）平特性电源 2）下降外特性电源（2）电源主要技术参数 1）电弧电压 2）焊接电流,1焊接电源,2送丝系统送丝系统通常是由送丝机构（如图4-4）、送丝软管、焊丝盘等组成。,图4-4 送丝机构及组成,熔化极气体保护焊焊机的送丝系统根据其送丝方式的不同，通常可分为三种类型： 推丝式（图4-5a)应用最广，但送丝软管不能太长。 拉丝式(图4-5b、c）送丝稳定性好，但焊枪重量增加。 推拉丝式 （图4-5d）送丝软管可加长，但结构复杂。,图4-5 半自动焊机送丝方式示意图,3焊枪,焊枪应起到送气、送丝和导电的作用。焊枪按用途分为半自动焊枪和自动焊枪。1)半自动焊枪 一般按焊丝给送的方式不同，半自动焊枪可分为推丝式和拉丝式两种。,用于推丝式送丝的鹅颈式焊枪,CO2焊机及其推丝式送丝机、枪,拉丝式焊枪（其小型送丝机构做在焊枪内）,2)自动焊枪自动焊枪多见于专用焊机上。把半自动焊枪夹于焊接小车上进行自动焊，现在生产中应用十分广泛。,（3）焊枪的喷嘴和导电嘴 喷嘴形状多为圆柱形，也有圆锥形，喷嘴内孔直径与电流大小有关，通常为1224mm。电流较小时，喷嘴直径也小；电流较大时，喷嘴直径也大。喷嘴采用紫铜或陶瓷材料制作。 导电嘴的材料要求导电性良好、耐磨性好和熔点高，一般选用紫铜、铬紫铜或钨青铜。导电嘴孔径的大小对送丝速度和焊丝伸出长度有很大影响。如孔径过大或过小，会造成工艺参数不稳定而影响焊接质量。 喷嘴和导电嘴都是易损件，需要经常更换，所以应便于装拆。并且应结构简单、制造方便和成本低廉。,4供气系统MIG焊、MAG焊的供气系统相同,如图a所示。但CO2气体保护焊一般还需在CO2气瓶出口处安装预热器和干燥器。如图b所示。使用瓶装液态CO2时，注意设置气体预热装置，因瓶中高压气体经减压降压而体积膨胀时，要吸收大量的热，使气体温度降到零度以下，会引起CO2气体中的水份在减压器内结冰而堵塞气路，故在CO2气体未减压之前须经过预热。,图a,图b,用水冷式焊枪，必须有水冷系统，一般由水箱、水泵和冷却水管及水压开关组成。冷却水可循环使用。水压开关的作用是保证当冷却水没流经焊枪时，焊接系统不能启动，以达到保护焊枪的目的。,（2）水冷系统,.熔化极气体保护焊机型号,实际生产中有CO2专用焊机，但一般不做专用于MIG焊的焊机， 而是MIG/MAG/CO2焊通用，统称熔化极气体保护焊设备。,能力知识点二 典型控制电路,2. 典型控制电路,熔化极气体保护焊的控制系统由基本控制系统和程序控制系统两部分组成。基本控制系统的作用主要是在焊前或焊接过程中调节焊接工艺参数；程序控制系统的主要作用是对整套设备的各组成部分按照预先设计好的焊接工艺程序进行控制，以便协调地完成焊接。,半自动熔化极气体保护焊机典型控制电路,半自动熔化极气体保护焊机典型控制电路特点：,1）主电路为带平衡电抗器的双反星型晶闸管整流方式采用三路触发。 2)同步电路简单，同步点稳定，为网压正弦波的过零点。 3)没有反馈电路简单直接从网压提取前馈信号具有较强的网路电压补偿能力。 4)具有空载节电功能：当焊枪开关释放25s后。交流接触器自动断开主变压器断电实现了空载节电。 5）具有良好的引弧特性：具有去球功能。 6）能实现CO2和MAG焊两种焊接方法。 7）有缺相保护和过热保护功能。,综合知识模块三 二氧化碳气体保护焊,二氧化碳气体保护焊是利用CO2作为保护气体的熔化极气体保护焊方法，简称为CO2焊。CO2焊是目前焊接黑色金属材料的重要焊接方法之一。,能力知识点一 CO2焊的原理及特点,1CO2焊的原理 CO2焊是利用CO2气体使焊接区与周围空气隔离，防止空气中的氧、氮对焊接区的有害作用，从而获得优良的机械保护性能。CO2电弧焊的原理示意图如图4-12所示。,图4-12 CO2焊的原理示意图,（1） CO2的焊接电流密度大，焊丝熔化率高，穿透能力强，焊后一般无须清渣，所以CO2焊的生产率高。（2） CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。（3）可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。由于电弧加热集中，所以焊接变形小。（4）对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。（5）飞溅率较大，并且焊缝表面成形较差。 （6）电弧气氛有很强的氧化性，不能焊接易氧化的金属材料。抗侧向风能力较弱，需有防风措施。（7）焊接弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。,2CO2焊的工艺特点,CO2电弧焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢工件。 CO2焊还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的焊补以及电铆焊等方面。此外，CO2焊还可以用于水下焊接。 CO2焊所能焊接的材料厚度范围较大，最薄的目前焊到0.8mm，最厚的已经焊到250mm左右。,3CO2焊的应用,能力知识点二 CO2焊的冶金特性,1合金元素的氧化 CO2焊所用的CO2气体是一种氧化性气体，在高温下进行分解，具有强烈的氧化作用，使合金元素氧化烧损或造成气孔和飞溅。 脱氧措施及焊缝金属合金化 CO2焊的脱氧一般采用在焊丝中加入足够的脱氧剂来解决。目前国内广泛应用的H08Mn2SiA焊丝，就是采用Si、Mn联合脱氧的。 如果能在脱氧的同时对烧损掉的合金元素给予补充，保证焊缝金属的合金化，则CO2气体的氧化性所带来的问题基本上可以解决。,（1）CO气孔 这类气孔通常出现在焊缝的根部或近表面的部位，且多呈针尖状。只要焊丝中有足够的脱氧元素，以及限制焊丝中的含碳量，就能有效地防止CO气孔。（2）氮气孔 氮气孔产生的主要原因是保护气层遭到破坏，使大量空气侵入焊接区。避免N2气孔，必须改善气保护效果。此外，在野外施工中最好选用含有固氮元素（如Ti、Al）的焊丝。（3）氢气孔 CO2气体可以抑制氢气孔的产生，只要焊前对CO2气体进行干燥处理，去除水分，清除焊丝和工件表面的杂质，产生氢气孔的可能性很小。,CO2焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快，故增加了产生气孔的可能性。可能出现的气孔有CO气孔、氮气孔和氢气孔。,2CO2焊的气孔,（1）飞溅产生的原因1）由冶金反应引起。2）由电弧的斑点压力引起。3）由于短路过渡不正常引起。4）当焊接参数选择不当引起。（2）减少金属飞溅的措施 1）合理选择焊接工艺参数。2）细滴过渡时在CO2中加入Ar气。3) 合理选择焊接电源特性，并匹配合适的可调电感。4）采用低飞溅率焊丝，如采用活化处理焊丝或选用药芯焊丝。,3CO2焊的飞溅及防止措施,能力知识点三 CO2焊的焊接材料,1CO2气体 （1） CO2气体的性质 CO2气体来源广，可由专门生产厂提供，也可从食品加工厂（如酒精厂）的副产品中获得。用于焊接的气体，其纯度要求99.5%。CO2气钢瓶外表涂铝白色，并写有黑色“CO2”字样。 用于CO2焊的是由瓶装液态CO2所产生的CO2气体。通常容量为40 L的标准钢瓶内，可以灌入25kg的液态CO2，约占钢瓶容积的80，其余20左右的空间则充满气化了的CO2。一瓶液态CO2可以汽化成12725L气体。若焊接时气体流量为15L/min时,可以连续使用14小时左右。 气瓶的压力与环境温度有关，所以气瓶不得放在火炉、暖气等热源附近，也不得放在烈日下爆晒，以防发生爆炸。,1）将新灌气瓶倒立静置1-2h，以便使瓶中自由状态的水沉积到瓶口部位,然后打开阀门放水23次，每次放水间隔30min。2）放水处理后,将气瓶正置2h,打开阀门放气23min，放掉一些气瓶上部的气体，然后再套接输气管。3）可在焊接供气的气路中串接高压和低压干燥器，用以干燥含水较多的CO2气体。4）当瓶中气体压力低于1106 Pa（10个大气压）时，CO2气体的含水量急剧增加，这将引起在焊缝中形成气孔。所以低于该压力时不得再继续使用。,（2）提高CO2气体纯度的措施 :,对焊丝的要求如下：（1）焊丝必须含有足够的脱氧元素。（2）焊丝的含碳量要低，要求C0.11。（3）要保证焊缝具有满意的力学性能和抗裂性能。 焊丝应保证有均匀外径，还应具有一定的的硬度和刚度和挺直度。通常在焊接低碳钢或低合金钢时，可选用的焊丝较多，一般首选的是H08Mn2SiA。也可选用其它的焊丝，如 H10MnSi，比较便宜，与前者相比其含C量稍高，而含 Si、Mn量较低，故焊缝金属强度略高，但焊缝金属的塑性和冲击韧度稍差。,2焊丝,表4-2 CO2焊常用的焊丝牌号、化学成分和用途,在CO2焊中，为了获得稳定的焊接过程，可根据工件要求采用短路过渡和细滴过渡两种熔滴过渡形式，其中短路过渡焊接应用最为广泛。,能力知识点四 CO2焊工艺,电弧非常稳定，飞溅小焊缝成形美观生产率高、变形小焊接操作容易掌握主要用于焊接薄板及全位置焊接,一、短路过渡CO2电弧焊工艺 1短路过渡焊接的特点采用细焊丝、低电压和小电流时形成短路过渡。,（l）焊丝直径 短路过渡焊接采用细焊丝，常用焊丝直径为0.61.6mm，随着焊丝直径的增大，飞溅颗粒相应增大。因此各种直径焊丝的最大电流要有一定的限制。,2、焊接工艺参数的选择,主要的焊接工艺参数有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度及电感值等。,(2) 焊接电流 焊接电流是重要的工艺参数，是决定焊缝熔深的主要因素。电流大小主要决定于送丝速度。,(3) 电弧电压 短路过渡的电弧电压一般在1725V之间。因为短路过渡只有在较低的弧长情况下才能实现，所以电弧电压是一个非常关键的焊接参数。短路过渡合适的电弧电压与焊接电流范围见上表。,（4）焊接速度 焊接速度对焊缝成形、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有影响。在焊接电流和电弧电压一定的情况下，焊接速度加快时，焊缝的熔深、熔宽和余高均减小。通常半自动焊时，熟练焊工的焊接速度为3060cmmin。 （5）保护气体流量 气体保护焊时，保护效果不好将发生气孔，甚至使焊缝成形变坏。在正常焊接情况下，保护气体流量与焊接电流有关，在200A以下薄板焊接时为1015Lmin，在200A以上的厚板焊接时为1525Lmin。,1、特点 细滴过渡CO2焊的特点是电弧电压比较高，焊接电流比较大，须采用较大的保护气体流量。此时电弧是持续的，不发生短路熄弧的现象。焊丝的熔化金属以细滴形式进行过渡，所以电弧穿透力强，母材熔深大。适合于进行中等厚度及大厚度工件的焊接。 更适合于平位置的填充、盖面焊，飞溅较大，建议在CO2中加入少量Ar。,二、细滴过渡CO2电弧焊工艺,2、工艺参数选择 （1）电弧电压与焊接电流 为了实现滴状过渡，电弧电压必须选取在3445V范围内，焊接电流则根据焊丝直径来选择。在一定焊丝直径下，选用较大的焊接电流，就要匹配较高的电弧电压。 (2)焊接速度 细滴过渡CO2焊的焊接速度较高。与同样直径焊丝的埋弧焊相比，焊接速度高0.51倍。常用的焊速为4060mh。 (3)保护气流量 应选用较大的气体流量来保证焊接区的保护效果。保护气流量通常比短路过渡的 CO2焊提高 l2倍。常用的气流量范围为2550Lmin。,三、CO2电弧焊技术 观看电教片了解。,综合知识模块四 熔化极惰性气体保护焊,熔化极惰性气体保护焊是采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的气体保护焊方法，英文简称为MIG焊。MIG焊是目前常用的气体保护焊方法之一。本模块主要讲述MIG焊的特点和应用范围、熔滴过渡形式及特点、保护气体种类及焊接工艺等内容。,能力知识点一 MIG焊的特点,1MIG焊的基本原理 MIG焊时采用惰性气体（氩气或氦气）或它们的混合气体作为保护气体，因而具有良好的保护效果。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成保护层；使用的焊丝既作为电极又作为填充金属，在焊接过程中焊丝不断熔化并过渡到熔池中去，成为焊缝金属的一部分。在焊接结构生产中，特别是在高合金材料和有色金属及其合金材料的焊接中，MIG焊占有很重要的地位。,由于MIG焊采用的是惰性气体作为保护气体，与其它电弧焊相比，它具有如下一些特点： （1）焊接质量好 （2）焊接生产率高 （3）适用材料范围广 MIG焊的缺点在于无脱氧去氢作用，因此对母材及焊丝上的油、锈很敏感，易形成缺陷，所以对焊接材料表面清理要求特别严格；另外MIG焊抗侧向风能力差，不适于野外焊接；焊接设备也较复杂。,2MIG焊的特点,MIG焊适合于焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金。低熔点或低沸点金属材料如铅、锡、锌等，不宜采用熔化极惰性气体保护焊。目前在中等厚度、大厚度铝及铝合金板材的焊接中，已广泛地应用了MIG焊。MIG焊可分为半自动焊和自动焊两种。自动MIG焊适用于较规则的纵缝、环缝及水平位置的焊接；半自动MIG焊大多用于定位焊、短焊缝、断续焊缝以及铝容器中封头、管接头、加强圈等工件的焊接。,3MIG焊的应用,能力知识点二 MIG焊的焊接材料,（1）氩气（Ar） 氩气保护的优点是电弧燃烧非常稳定，进行MIG焊时焊丝金属很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。缺点是焊缝易成“指状”焊缝。 （2）氦气（He） 在相同的焊接电流和弧长条件下，氦气的电弧电压比氩气的高，使电弧具有较大的功率，对母材热输入也较大。但是，由于氦气的比重比空气小，要有效地保护焊接区，需要的流量应比氩气大约高23倍，而且，氦气比较仰贵，所以一般很少使用。 （3）氩气+氦气（Ar+He） 在焊接大厚度铝及铝合金时，可改善焊缝隙成形、减少气孔及提高焊接生产率，He所占的比例随着工件厚度的增加而增大。在焊接铜及合金时，He所占比例一般为5070%。,1保护气体,MIG焊使用的焊丝成分通常应与母材的成分相近，它应具有良好的焊接工艺性，并能提供良好的接头性能。在某些情况下，为了满意的进行焊接并获得满意的焊缝金属性能，需要采用与母材成分完全不同的焊丝。MIG焊使用的焊丝直径一般在0.82.5mm范围内。焊丝直径越小，焊丝的表面积与体积的比值越大，即焊丝加工过程中进入焊丝表面上的拔丝剂、油或其它的杂质相对较多。这些杂质可能引起气孔、裂纹等缺陷。因此，焊丝使用前必须经过严格的清理。另外，由于焊丝需要连续而流畅地通过焊枪送进焊接区，所以，焊丝一般以焊丝卷或焊丝盘的形式供应。,2焊丝,能力知识点三 MIG焊工艺,MIG焊熔滴过渡的形式主要有短路过渡、射流过渡、脉冲射流过渡。在用MIG焊焊接铝及铝合金时，如果采用射流过渡的形式，因焊接电流大，电弧功率高，对熔池的冲击力太大，造成焊缝形状为“蘑菇”形，容易在焊缝根部产生气孔和裂纹等缺陷。同时，由于电弧长度较大，会降低气体的保护效果。所以为了解决以上问题，在焊接铝及铝合金时，常采用亚射流过渡。 亚射流过渡采用较小的电弧电压，弧长较短。亚射流过渡是介于短路过渡和射流过渡之间的一种特殊形式。,1熔滴过渡特点,MIG焊的焊接工艺参数主要有焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气流量、焊丝伸出长度、喷嘴直径等。（1）焊丝直径 焊丝直径应根据工件的厚度及施焊位置来选择。细焊丝（直径小于或等于1.2mm）以短路过渡为主，较粗焊丝以射流过渡为主。 在平焊位置焊接大厚度板时，可采用直径为3.25.6 mm的焊丝，这时焊接电流可调节到5001000A。这种粗丝大电流焊的优点是熔透能力强、焊道层数少、焊接生产率高、焊接变形小。,2焊接工艺参数的选择,2、焊接电流 应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、焊丝直径大小、所需熔滴过渡形式等因素来综合考虑确定。 焊丝直径一定时，可以通过改变电流的大小来获得不同的熔滴过渡形式。,3、电弧电压 短路过渡的电弧电压较低，喷射过渡的电弧电压相对较高。 MIG焊时的IU关系可参考右图。,4、焊接速度 焊接速度要与焊接电流相匹配，尤其是自动焊时更应如此。 铝合金焊接一般用较快的焊接速度，半自动焊常在560m/h之间，自动焊约在25150m/h之间。 铝合金对接条件下各种焊接位置的IV关系可参考下图。,5、保护气体流量 MIG焊所需的气体流量比TIG焊的要大，通常在3060L/min，喷嘴孔径也相应地应有所增加。 同时要注意焊丝的伸出长度对保护效果、电弧稳定性和焊缝成形的影响。,在选择MIG焊的焊接工艺参数时，应先根据工件厚度、坡口形状选择焊丝直径，再由熔滴过渡形式确定焊接电流，并配以合适的电弧电压，其它参数的选择应以保证焊接过程稳定及焊缝质量为原则。各焊接工艺参数之间并不是独立的，而是需要相互之间互相配合，以获得稳定的焊接过程及良好的焊接质量为目的。表4-9、表4-10、表4-11列出了不锈钢及铝合金MIG焊的焊接工艺参数。,表4-9 不锈钢的MIG焊（短路过渡）的焊接工艺参数,表4-10 不锈钢的MIG焊（射流过渡）的焊接工艺参数,表4-11 铝及铝合金MIG焊的焊接工艺参数,综合知识模块五 熔化极活性混合气体保护焊,熔化极活性混合气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，如O2、CO2等作为保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方法，英文简称为MAG焊。,MIG焊在焊接效果上存在一些不足，所以其应用范围较窄，多用于铝合金的焊接。事实上，近年来，连铝合金的焊接也在向用活性混合气体扩展。MAG比单纯的MIG应用范围要广得多，是熔化极气体保护焊的发展方向。按照GB/T5185-1985金属焊接及钎接方法在图样上的表示方法的规定，熔化极非惰性气体保护焊包括二氧化碳气体保护焊，所以，MAG（俗称富氩气体保护焊）包含CO2焊的标注代号都是135。,能力知识点一 MAG焊的特点,采用活性气体保护的MAG焊具有以下特点：1.提高熔滴过渡的稳定性；2.稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；3.改善焊缝形状及外观；4.增大电弧的热功率；5.控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷；6.降低焊接成本。,MAG焊可以采用短路过渡、射流过渡和脉冲射流过渡等形式。可用于平焊、立焊、横焊和仰焊，以及全位置焊。适于焊接碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属。,注：表中的配比为参考值，在实际焊接中成分、配比均可以变化；焊接碳钢、低合金钢时混合气体不必用精氩，用粗氩即可。,能力知识点二 常用活性混合气体及其适用范围,1Ar+O2 这种混合气体具有一定的氧化性，一方面能降低液体金属的表面张力，具有熔滴细匀、电弧稳定、焊缝成形规则等特点；另一方面由于保护气体具有氧化性，可以在熔池表面不断地生成氧化膜，生成的氧化物可以降低电子逸出功，故能稳定阴极斑点，增加电弧的稳定性，同时也有利于增加液体金属的流动性，细化熔滴，改善焊缝成形。 2Ar+CO2 在Ar中加入CO2的量15%时，其作用与氩中加入2%5%的O2相似，若加入CO2量25%时，其工艺特征就接近纯CO2焊。但飞溅相对较少，可以改善呈蘑菇状的焊缝截面形状，以减少气孔的生成。这种混合气体有电弧稳定、飞溅小、容易获得轴向射流过渡等优点，又因具有氧化性，能稳定电弧，有较好的熔深和焊缝成形，焊接质量好。 3.Ar+CO2+O2 在Ar气中加入适量的CO2和O2焊接低碳钢、低合金钢比采用上述两种混合气体作气体保护焊接的焊缝成形、接头质量、金属熔滴过渡和电弧稳定性好。,能力知识点三 MAG焊工艺,MAG焊主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属的焊接，尤其在不锈钢的焊接中得到广泛的应用。焊接不锈钢时，通常采用直流反接短路过渡或喷射过渡MAG焊，保护气体为Ar+O2 (15)。根据具体情况，需决定是否采用预热和焊后热处理、喷丸、锤击等其它工艺措施。表4-13和表4-14分别给出了短路过渡和喷射过渡MAG焊的工艺参数。,表4-13 短路过渡MAG焊工艺参数,表4-14 喷射过渡MAG焊工艺参数,综合知识模块六 熔化极气体保护焊的其他方法,能力知识点一 药芯焊丝气体保护焊利用药芯焊丝作熔化极的电弧焊称药芯焊丝电弧焊，英文简称为FCAW。有两种焊接形式：一种是焊接过程中使用外加气体（一般是纯CO2或CO2+Ar）的焊接称药芯焊丝气体保护电弧焊，它与普通熔化极气体保护电弧焊基本相同；另一种是不用外加保护气体，只靠焊丝内部的芯料燃烧与分解所产生的气体和渣作保护的焊接，称自保护电弧焊。,（1）采用气渣联合保护，电弧稳定，飞溅少且颗粒细，容易清理；熔池表面覆有熔渣，焊缝成形美观。（2）焊丝熔敷速度快，熔敷效率约为85%90%，生产率约为焊条电弧焊的35倍。熔池表面覆盖有熔渣，焊缝外观比实芯焊丝CO2焊美观。（3）焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分与比例，可提供所要求的焊缝金属化学成分。（4）焊丝制造过程复杂。（5）送丝较困难，需要特殊的送丝机构。（6）焊丝外表容易锈蚀，其内部粉剂易吸潮。,1药芯焊丝气体保护焊的特点,GB/T5185-1985金属焊接与钎接方法在图样上的表示代号规定： 114药芯焊丝电弧焊 136非惰性气体药芯焊丝电弧焊FCAW主要用于焊接碳钢、不锈钢、低合金钢和高合金钢。,2药芯焊丝,药芯焊丝的截面形状种类较多，典型的焊丝截面形状如图所示。可以分成二大类：简单断面的“O”形和复杂断面的折迭形。折迭形中又分为“T”形、“E”形、“梅花形”和“中间填丝”形等。,药芯焊丝分自保护用（烟尘大、力学性能较低）、埋弧焊用（多用于高合金钢及堆焊）和气保护用（使用广泛）；按保护气成分，又可分为CO2焊用（用量最大，用于焊结构钢）以及MIG、MAG、TIG焊用（即使被焊金属相同，不同的保护气体其药芯焊丝原则上也不能相互代用）。,焊接工艺参数主要有：焊接电流和电弧电压、焊丝伸出长度、保护气体流量等。（1）焊接电流和电弧电压 直流、交流，平特性或下降特性电源均可以使用，通常采用直流平特性电源。当其他条件不变时，焊接电流与送丝速度成正比。纯CO2气体保护时，通常采用长弧焊接。(2)焊丝伸出长度 焊丝伸出长度太长会使电弧不稳且飞溅过大；焊丝伸出长度太短会使电弧弧长过短，过多的飞溅物易堵塞焊嘴，使气体保护不良，焊缝中会产生气孔。通常焊丝伸出长度为1938mm。(3)保护气体流量 通常在静止空气中焊接时流量约在1621L/min范围，若在流动空气环境中或喷嘴到工件距离较长时流量应加大，可能达26L/min。,3焊接工艺参数的选择,药芯焊丝穿透能力强，可用较小的坡口角度（比焊条、实芯焊丝的小1020）和较大的钝边，但对坡口的加工要求稍高。 药芯焊丝CO2焊的焊接工艺参数的内容与实芯焊丝的基本相同，但应注意由于焊药的存在，具体参数及它们之间的匹配与实芯焊丝CO2焊的有所不同。如药芯焊丝CO2焊的熔滴过渡不再是单一的短路过渡，还可以是细滴过渡甚至是喷射过渡，其焊接工艺受焊药成分的影响比较大。 电流的适用范围较宽但电压的适用范围较窄，且同种焊丝由于不同厂家的具体焊药成分的差异，实际适用电流、电压会有较大差别，所以，焊接工艺参数的选择具有一定的不确定性，厂家提供的产品使用说明书是正确选择焊接电流、电压的重要依据之一！,脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。脉动直流和脉冲电流（方波）的波形如下图。,i,t,脉动直流：由交流整流而得（如再经滤波，则脉动程度减少）。其幅值可调，但脉动频率不可调。,（方波）脉冲电流：由脉冲发生器产生，其幅值、频率均可调，即波峰、波谷的幅值、宽度（持续时间）均可以方便调节。,能力知识点二 脉冲熔化极惰性气体保护焊,由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通常的连续电流（脉动直流）焊接相比:1、焊接参数调节范围更宽； 如平均电流小于喷射过渡的下临界电流I0，只要脉冲峰值电流大于I0 ，仍然可以获得喷射过渡。2、可方便、精确控制电弧能量； 不仅脉冲或基值电流大小可调，而且其持续时间可以10-2 S为单位调节。3、薄板及全位置、打底焊能力优越。 熔池仅在脉冲电流时间内熔化，在基值电流时间内可得到冷却结晶。与连续电流的焊接相比，在熔深相同的前提下，平均电流（对焊缝的热输入）更小。,2、焊接参数的选择 脉冲MIG焊焊接参数的内容与连续电流的普通MIG焊的大致相同，不同的是，其电流分为四个基本参数：脉冲电流ip、基值电流i0、脉冲（持续）时间tp 、基值（持续）时间t0，见图。, 脉冲电流 主要决定熔池形状（尤熔深大小）和熔滴过渡形式。 基值电流 主要作用是维持电弧的燃烧，同时对焊缝的热输入、焊丝的预热有影响。 脉冲持续时间 主要影响焊缝热输入和熔池形状（大小）。 基值持续时间 对焊缝的热输入、焊丝的预热有影响，同时影响焊接效率（焊接速度）。,另外，由以上四个基本脉冲参数可以推出其它参数，如周期T= tp + tp、频率=1/T、脉宽比（占空比） = tp / T、幅比= ip / i0等。这些参数都是在表述脉冲工艺时常用到的概念。在此需要特别指出的是，并非所有的焊机其脉冲参数的调节都是调“四个基本参数”，有的可能是调“占空比”或“频率”等。故此要对这些概念及它们之间的关系准确、熟练地掌握。,能力知识点三 窄间隙熔化极活性气体保护焊,窄间隙熔化极活性气体保护焊是焊接大厚板对接焊缝的一种高效率的特种焊接技术。接头形式为对接接头，不开坡口或小角度V型坡口，间隙范围为615 mm，采用单道多层或双道多层焊，可焊厚度为30300mm之间，见图4-19。,图4-19 窄间隙活性气体保护焊示意图 a)细丝窄间隙焊 b)粗丝窄间隙焊,（1）窄间隙焊的特点： 1、生产率高、成本低（因不开坡口，节约材料和电能等） 2、焊接质量好（HAZ小，焊缝组织细密） 3、能全位置焊 4、设备复杂/对电弧变化敏感（2）应用范围 窄间隙熔化极活性气体保护焊可以焊接黑色金属和有色金属，目前主要用于焊接低碳钢、低合金高强度钢、高合金钢和铝、钛合金等。应用领域以锅炉、石油化工行业的压力容器为最多，其次是机械制造和建筑结构以及管道、造船等行业。,1窄间隙熔化极活性气体保护焊特点及应用,（1）细丝窄间隙焊 细丝窄间隙焊一般采用的焊丝直径为0.81.6mm，接头间隙在69mm之间。 细丝窄间隙焊由于焊丝细，必须采用导电嘴在坡口内的焊枪，且导电管要求绝缘，水冷。另外，由于接头坡口深而窄，要向坡口底部输送保护气体有困难，为了提高保护效果，必须采用特殊的送气装置，否则，保护效果差，易产生气孔。保护气体一般采用的是混合气体，混合比例大约为Ar(80%)+CO2(20%)。 焊接电源一般采用的是直流反极性，熔深大，裂纹倾向性小。为了保证每一道焊层与坡口两侧均匀熔合，焊丝在坡口内应采取摆动措施。,2窄间隙熔化极活性气体保护焊的焊接工艺,粗丝窄间隙焊一般采用焊丝直径为23mm，接头间隙在1015mm之间。焊丝可以用单丝，也可用多丝。 粗丝窄间隙焊焊接时，导电嘴可不伸入间隙，为了保证焊丝的伸出长度不变，导电嘴应随着焊缝的上升而提高，但喷嘴应始终保持在坡口的上表面，这样气体保护效果才好。保护气体为CO2或Ar和CO2混合气体。焊接电源一般采用直流正极性，熔滴细小且过渡平稳，飞溅小，焊缝成形系数大，裂纹倾向性小。若用反极性，熔深大，焊缝成形系数小，容易产生裂纹。 粗丝窄间隙焊焊接时，因导电嘴在坡口表面，焊丝的伸出长度较长，焊接参数也较大，故热输入大，焊接生产率高。由于受焊丝的伸出长度的限制，所焊工件厚度小于300mm，只适合于平焊位置的焊缝。,（2）粗丝窄间隙焊,3焊接工艺参数 窄间隙焊接的工艺参数必须根据它的母材性质、焊接位置、焊缝性能和焊接变形等进行选择。表4-15列出了钢材窄间隙焊接的典型工艺参数。,表4-15 窄间隙焊接的典型工艺参数,END,