1、1项目四项目四 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊（MIG，GMAW)2教学目标教学目标F识读啤酒罐的焊接施工图；F了解熔化极氩弧焊及混合气体保护电弧焊的原理、 工艺特点及应用范围；F合理选用焊丝和保护气体；F合理制定焊接工艺并正确实施；F了解熔化极气体保护电弧焊新技术。3项目工作项目工作描述描述l工作任务：储气罐的熔化极氩弧焊4工作任务要求工作任务要求1.了解熔化极惰性气体保护焊的原理、特点及应用；2. 熟悉熔化极气体保护焊的冶金特性；3. 合理选择保护气体和焊丝；4. 编制储气罐筒体对接埋弧焊工艺；5 .按照焊接工艺要求焊接试件；6 .分析并完善焊接工艺。5项目工作组项目工作组5名学生组成团队共同完
2、成工作任务识读储气罐焊接施工图；利用课堂、网络、资料室等学习储备相关知识确定焊接材料；编制焊接工艺；交流讨论，完善焊接工艺，并填写工艺片掌握熔化极惰性气保焊基本操作方法，按照工艺实施焊接，分析试件焊接质量，完善焊接工艺信息收集处理信息收集处理计划决策计划决策实施完善实施完善工作思路工作思路实施完善实施完善61. MIG焊的特点及应用l MIG焊是采用惰性气体作为惰性气体作为保护气保护气，使用焊丝作为熔化电熔化电极极的一种电弧焊方法电弧焊方法。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生产中， MIG 焊占有很重要的地位。资资 讯讯7铝合金焊丝铝合金焊丝ArArO O2 2
3、NN2 2O O2 2NN2 2母材母材( (铝合金铝合金) )ArArMnSiArArCO2CO2O O2 2NN2 2O O2 2NN2 2O OO OCOCOCOCO母材母材ArArCO2CO2MIG焊接法的原理焊接法的原理MAG焊接法的原理焊接法的原理不锈钢和碳钢不锈钢和碳钢焊丝焊丝8MIG焊接法的特点焊接法的特点电弧稳定、飞溅少，焊缝外观漂亮由于焊丝熔化速度快，熔深深，焊接效率高由于使用惰性气体保护，可以获得无杂质的良好焊缝9MIG焊接法的特点焊接法的特点可以焊接铝，不锈钢，铜合金等各种金属，使用范围广。保护气体适用材料低合金钢 不锈钢铝铜合金镍钛ArAr+2-5%O2Ar+5-10
4、%CO2Ar+He10MAGMAG短路解除时短路解除时脉冲焊接脉冲焊接短路过渡短路过渡颗粒过渡颗粒过渡大滴过渡大滴过渡射流过渡射流过渡CO2）溶接溶接小小电电流流焊焊接接大大电电流流焊焊接接CO2溶接溶接大电流区域大电流区域保护气和熔滴过渡的关系11电流的路径熔滴收到熔滴收到向上的力向上的力作用作用电磁收缩力收缩力收缩力的合成的合成熔滴熔滴脱落脱落方向方向CO2气体气体Ar气气电弧电弧集中集中12电流熔熔滴滴直直径径熔熔滴滴数数目目临临界界电电流流比临界电流低的区比临界电流低的区域域比临界电流高的区域比临界电流高的区域射流过渡射流过渡大颗粒过渡保护气保护气：Ar13临界电流的影响因素临界电流的
5、影响因素保护气的种类保护气的种类焊丝的材质焊丝的材质焊丝的化学成分焊丝的化学成分电流电流熔滴直径熔滴数目临临界界电电流流铝铝A1100A5183不锈钢不锈钢SUS3081.6 1.61.2 1.6Ar气 1O 2Ar临界电流的临界电流的实例实例100A200A300A临界电流临界电流140102030100200300400焊焊接接电电流流(A)混合气中混合气中CO2所占比率所占比率 (%)转变转变区域区域颗颗粒粒过过渡渡喷喷射射过过渡渡临临界界电电流流不不喷喷射射焊丝焊丝直径直径.：1.2mm干伸干伸长长：15mm喷喷射射过过渡渡颗颗粒粒过过渡渡在一种保护气中至少含有在一种保护气中至少含有
6、80% Ar or He(Helium）。当在给定尺寸的焊丝上的电流逐渐增加时，）。当在给定尺寸的焊丝上的电流逐渐增加时，熔滴过渡从颗粒过渡变为喷射过渡。熔滴过渡从颗粒过渡变为喷射过渡。对于所有的熔滴来讲，从颗粒过渡变为喷射过渡发生在临界电流时。对于所有的熔滴来讲，从颗粒过渡变为喷射过渡发生在临界电流时。喷射过渡时弧柱非常的典型，熔滴自由的喷射通过电弧区域，熔滴直径和焊丝直径相当或者小于喷射过渡时弧柱非常的典型，熔滴自由的喷射通过电弧区域，熔滴直径和焊丝直径相当或者小于焊丝直径。焊丝直径。15MAG/MIG焊接极性不同的效果比较焊接极性不同的效果比较 电极（电极（+） 电极（电极（）焊丝的融化
7、特性焊丝的融化特性母材上的熔深母材上的熔深深深 浅浅电弧稳定性电弧稳定性 稳定稳定不稳定不稳定 熔敷量熔敷量 少多少多熔滴的状态熔滴的状态喷射过渡喷射过渡 大颗粒过渡大颗粒过渡 清洁作用清洁作用 发生发生 不会发生不会发生16100100200200300300400400500500焊接电流焊接电流 (A)(A)0 020204040606080801001001201201401400.80.81.01.01.21.21.61.6250A,250A, 26V 26V300A, 29V300A, 29V350A, 31V350A, 31V400A, 35V400A, 35V450A,450A
8、, 35V 35V焊焊丝丝熔熔敷敷量量(g/min)焊接电流焊接电流熔深和熔敷量的影响因子熔深和熔敷量的影响因子 焊丝送丝速度的调整焊丝送丝速度的调整17400A, 400A, 26V26V400A, 30V400A, 30V400A, 35V400A, 35V400A, 38V400A, 38V400A, 400A, 42V42V电弧电压电弧电压焊缝余高的决定因子焊缝余高的决定因子 电弧电压的变化时电弧长随之变化电弧电压的变化时电弧长随之变化电弧电压低 合适 高長短同一电流时焊缝外观的变化同一电流时焊缝外观的变化18AAA A电压（V)电弧不稳定电弧不稳定区域区域电流（A)焊接电流和电弧电压
9、的关系焊接电流和电弧电压的关系19焊接电流焊接电流: 150 A, : 150 A, 电弧电压电弧电压: 19 V, : 19 V, 干伸长干伸长: 15 mm: 15 mm 飞溅堵塞飞溅堵塞 飞溅清除飞溅清除20DL350DM350电流电流100A150A200A250ADL350DM350电流电流100A150A200A250A碳酸气体焊接，伸出长度碳酸气体焊接，伸出长度： ：15mmMAG 焊接，伸出长度： ：15mm飞溅量的比较图飞溅量的比较图21l CO2为无色无味气体，密度是空气的1.5倍，受热后体积膨胀，保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。l CO2在高温时有较强的氧化性。 CO2
10、在常温下很稳定，但在高温下易分解。l CO2 CO + O21.2 CO1.2 CO2 2气体气体22氩气为惰性气体氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，密度是空气的密度是空气的1.41.4倍，倍，是一种理想的保护气体。 氩气热导率很小，单原子气体，不消耗分解热，所以电弧能量损失少电弧能量损失少。电弧燃烧稳定。电弧燃烧稳定。 氩无脱氧去氢的作用，对焊前的除油、去锈、对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格去水等准备工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。1.1 1.1 氩气氩气23l CO2为无色无味气体，密度是空气的1.5倍，受热后体积膨胀，保护焊接熔池和电弧方面，效果
11、良好。l CO2在高温时有较强的氧化性。 CO2在常温下很稳定，但在高温下易分解。l CO2 CO + O21.2 CO1.2 CO2 2气体气体24 由于采用惰性气体作保护气体，保护效果好，焊接过程稳定，变形小，飞溅极少或根本无飞溅。焊接铝及铝合金时可采用直流反极性，具有良好的阴极破碎作用。1.3 1.3 MIG焊的特点焊的特点焊接质量好焊接质量好25 焊丝作电极，可采用大的电流密度焊接，母材熔深大，焊丝熔化速度快，焊接大厚度铝、铜及其合金时比钨极惰性气体保护焊的生产率高。 由于采用惰性气体作保护气体，不与熔池金属发生反应，保护效果好，几乎所有的金属材料几乎所有的金属材料都可以焊接都可以焊接
12、，因此适用范围广。1.3 1.3 MIG焊的特点焊的特点焊接生产率高焊接生产率高适用范围广适用范围广26 无脱氧去氢作用，因此对母材及焊丝上的油、锈很敏感。抗风能力差，不适于野外焊接；抗风能力差，不适于野外焊接； 焊接设备也较复杂。1.3 1.3 MIG焊的特点焊的特点对焊接材料表面清理要求特别严格；对焊接材料表面清理要求特别严格；271.4 MIG1.4 MIG焊的应用焊的应用l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。l低熔点或低沸点金属材料如铅、锡、锌等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。材料材料28 最薄厚度约为最薄厚度约为lrnml
13、rnm，大厚度基本不受限制。，大厚度基本不受限制。广泛地应用于中等厚度、大厚度铝及铝合金板材的焊接。板厚板厚 自动焊适用于规则纵缝、环缝及水平位置的焊接；半自动焊大多用于定位焊、短焊缝、断续焊缝以及铝容器中封头、管接头、加强圈等焊件的焊接。 结构结构29MIG焊的熔滴过渡形式：短路过渡、射流过渡和亚射流过渡、脉冲射流过渡等多种形式。射流过渡: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。 1.5 熔滴过渡特点30射流过渡和亚射流过渡的电弧形态及熔池形状比较示意图a）射流过渡 b）亚射流过
14、渡 1.5 熔滴过渡特点311.5 熔滴过渡特点322.1 保护气体的选择决策与计划决策与计划 2 MIG焊工艺33氩气保护的优点：l电弧燃烧非常稳定 l进行熔化极焊接时焊丝金属很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。l缺点是焊缝易成“指状”焊缝。l应用：纯氩气主要用作焊接有色金属及其合金（铝及铝合金的焊接）、活性金属及其合金以及高温合金的保护气。2.1 保护气体的选择34氦气（He)的性质：氦气也是一种惰性气体，密度比空气小，电离电压高，热导率高。 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，对母材热输人也较大。 焊接时引弧较困难； 氦气的流量应比氩气约高2-
15、3倍； 氦气的成本也比氩气高。 在实际的焊接结构生产中，为了适应不同金属材料和焊接工艺的需要，经常采用混合气作为保护气体。2.1 保护气体的选择35ArArHeHe 特点：采用ArHe户和气体保护，其电弧功率大、温度高、熔深大等特点。在焊接大厚度铝及铝合金时，可改善焊缝成形、减少气孔及提高焊接生产率。 应用：焊接导热性强、厚度大的有色金属如铝、钛、锆、镍、铜及其合金。 He所占的比例随着焊件的厚度的增加而增大。2.1 保护气体的选择36 采用采用ArArHeHe作保护气体焊接作保护气体焊接铝及铝合金的比例铝及铝合金的比例l焊接铜及合金时，He所占比例一般为50%-70%。Ar100025mm较
16、好的熔滴过渡，电弧稳定，飞溅极小Ar35十He652575mm热输人比纯氨大，改善Al-Mg合金的熔化特性，减少气孔Ar25He7576mm热输入高，增加熔深，减少气孔，适于焊接厚铝板2.1 保护气体的选择37Ar 2.1 保护气体的选择382.1 保护气体的选择39 用于钢的射流过渡或脉冲熔化极气体保护焊； 对于不锈钢、高合金钢等一般可用Ar +COAr +CO2 2 5%5%，COCO2 2不能超过5%，以减小不锈钢的间腐蚀倾向，或降低高合金钢的淬硬倾向，避免产生裂纹。 对于碳钢、低合金钢等可用ArC02 20% 30%、ArC02 15% 02 5%，可提高熔滴过渡的稳定性，改善焊缝熔深
17、形状和外观成形，降低焊接成本。 2.1 保护气体的选择40被焊材料保护气体特 点不锈钢Ar02 1%改善电弧稳定性，用于射流过渡及脉冲射滴过渡，能较好控制熔池，焊缝形状良好，焊较厚的材料时产生的咬边较小Ar02 2%较好的电弧稳定性，可用于射流过渡及脉冲射滴过渡，焊缝形状良好，焊接较薄焊件比加中（q）1混合气体有更高的速度ArC02 5% 02 2%电弧稳定，飞溅小，焊缝成形良好。 低合金钢 Ar02 2%最小的咬边和良好的韧性，可用于射流过渡及脉冲射滴过渡。 ArC02 25%较好的冲击韧度，良好的电弧稳定性、润湿性和焊缝成形，较小飞溅。 2.1 保护气体的选择412.2 2.2 焊接工艺参
18、数的选择焊接工艺参数的选择焊接材料：焊接材料：焊丝牌号；焊丝规格；焊丝干伸长；保护气体。 能量参数：能量参数： 焊接电流；电弧电压；焊接速度；保护效果：保护效果： 气体流量；喷嘴直径；喷嘴至焊件之间的距离。焊接位置：焊接位置： 焊枪倾角；焊件位置；电源极性：电源极性： 直流（正接，反接）；交流。42l焊接主要参数：焊接主要参数：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量、焊丝伸出长度、喷嘴直径。焊丝直径：焊丝直径： 根据焊件的厚度及熔滴过渡形式来选择焊丝直径。常用：0.82.4mm范围内l 细焊丝以短路过渡为主，用于焊接薄板和全位置焊接。细焊丝以短路过渡为主，用于焊接薄板和全位置焊接
19、。粗焊丝以射流过渡为主。用于厚板平焊位置粗焊丝以射流过渡为主。用于厚板平焊位置。 2.2 2.2 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择43焊接电流：焊接电流：应根据焊件厚度、焊接位置、焊丝直径及熔滴过渡形式来选择。l2.2 2.2 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择44焊丝直径一定时，可以通过选用不同的焊接电流范围以获得焊丝直径一定时，可以通过选用不同的焊接电流范围以获得不同的熔滴过渡形式。不同的熔滴过渡形式。2.2 焊接参数的选择45临界电流值临界电流值 获得连续喷射过渡的最低电流值。焊丝直径增大其临界电流也会增加。 在焊接铝及铝合金时，为获得优质的焊接接头，熔化极氩弧焊一般采用亚射流过渡
20、。电弧稳定，气体保护效果好，飞溅少，熔深大，焊缝成形美观，表面鱼鳞纹细密。2.2 焊接参数的选择铝合金焊丝直径临界电流不锈钢焊丝直径临界电流1.2 mm1.2 mm130 A130 A1.21.21801801.6 mm1.6 mm170 A170 A1.61.62202202.4 mm2.4 mm220 A220 A0.80.811011046电弧电压：电弧电压：熔滴的过渡形式及焊缝成形，要想获得稳定的熔滴过渡，除了正确选用合适的焊接电流外，还必须选择合适的电弧电压与之相匹配。 2.2 焊接参数的选择47l 图表示MIG焊时电弧电压和焊接电流之间的关系。电弧电压过高，则可能产生气孔和飞溅；l
21、 电弧电压过低，则易短接。2.2 焊接参数的选择48l焊接速度：焊接速度：和焊接电流一定要密切配合，焊接速度不能过大或过小，难获得满意的焊缝成形。 2.2 焊接参数的选择492.2 焊接参数的选择导电嘴导电嘴 母材间距离设定母材间距离设定喷嘴焊丝伸出过长焊丝伸出过长导电嘴导电嘴母材间距离母材间距离电弧稳定性和气体保护电弧稳定性和气体保护特性特性的影响因素的影响因素TIP焊丝内部发热电弧稳焊丝内部发热电弧稳定性受到影响定性受到影响焊接电流焊接电流电弧状态电弧状态 母母材材間間距距離離短路过渡短路过渡导电嘴导电嘴母材間母材間815mm1525mm喷嘴喷嘴 母材母材间距离间距离大滴过大滴过渡渡302
22、010（mm）100A200A 300A適正範囲导电嘴母材间距离变化影导电嘴母材间距离变化影响响1.2mm50l 焊丝位置：焊丝位置：焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝相对位置有前倾、后倾和垂直三种 2.2 焊接参数的选择51熔滴过渡形式 ：短路过渡；射流过渡；亚射流过渡；脉冲射流过渡 保护气体：惰性气体：氩气；氦气；氮气（Cu）； 活性气体： 氧气；二氧化碳； 混合气体：氩气+氦气；氩气+氮气； 氩气+氧气； 氩气+二氧化碳2.2 焊接参数的选择522.2 焊接参数的选择53极性的影响：常选用直流反接。极性的影响：常选用直流反接。2.2 2.2 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择54
23、 3.1 脉冲MIG焊原理拓拓 展展55l 脉冲电流Ip：决定熔池形状及熔滴过渡形式的主要参数，为了保证熔滴呈射流过渡，必须使脉冲电流值高于连续射流过渡的临界电流值。脉冲电流值高于连续射流过渡的临界电流值。l 可以通过调节脉冲电流的大小来调节熔深。 焊接参数：脉冲电流脉冲电流I Ip p 基值电流基值电流I Ij j 脉冲频率脉冲频率f f 脉冲电流时间脉冲电流时间t tp p 基值电流时间基值电流时间t tj j 等等 3.1 脉冲MIG焊原理56 图图脉冲脉冲焊焊接的原理接的原理大电流 （峰值电流） 和小电流 （基值电流）的反复交替出现，实现喷射过渡的方法电磁收缩力磁力线临界电流（实现喷射
24、过渡的电流）基值电流峰值电流（峰值电流：熔滴的过渡、基值电流：保证电弧的连续）857焊接电流: 80 A,焊接速度: 80 cm/min焊缝外观宏观断面EN比率0 %20 %10 %送丝速度: 2.8 m/min母材: , mmt 焊丝: , mm送丝速度: 3.2 m/min送丝速度: 3.6 m/min58铝板厚铝板厚1.5mm以下通常用以下通常用TIG焊接、不适合焊接、不适合MIG焊接是实情焊接是实情。 。）通过交流脉冲、热输入小、实现通过交流脉冲、热输入小、实现0.8mm超薄板的焊接。超薄板的焊接。）通过智能波形过滤效果通过智能波形过滤效果、 、即使是即使是40A的超低电流也能实现的超
25、低电流也能实现稳定的焊接稳定的焊接母材：、母材：、板厚、板厚、间隙间隙：、：、搭接焊搭接焊交流脉冲焊接直流脉冲焊接出现烧穿现象出现烧穿现象完美的焊缝完美的焊缝完美的焊缝外观完美的焊缝外观焊丝直径：1.2mm 焊接电流：50A焊接电压：焊接速度：cm/min59基值电流过大会导致脉冲焊接的特点不明显；l 3.1 脉冲MIG焊原理60l 脉冲电流持续时间脉冲电流持续时间: :控制母材热输入的主要参数，时间长，母材的热输入就大。l 在其它参数不变的条件下，只改变脉冲电流和脉冲电流持续时间，就可获得不同的熔池形状。 3.1 脉冲MIG焊原理61l脉宽比脉宽比: :脉冲电流持续时间和脉冲周期之比，反应脉
26、冲焊l接特点的强弱，脉宽比过大，特点不明显，过小，影响电弧稳定性。一般选在25%50%。 3.1 脉冲MIG焊原理62可以精确控制电弧的能量。平均电流小，熔池体积小，液体金属不易流失，可精确控制热输入。3.2 脉冲熔化极惰性气体保护焊的特点具有较宽的焊接参数调节范围：电流的调节范围可以从几十安培到几百安培。 适于焊接薄板（厚度1.62.0rnm）和全位置焊 能用较粗焊丝焊接薄板。能用较粗焊丝焊接薄板。6364l 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊是焊接大厚板对接焊缝的一种高效率的特种焊接技术。l 接头形式为对接接头，开 I 形坡口或小角度V形坡口，间隙范围为615mm，采用单道多层或双道多层焊，可焊
27、厚度为30300mm之间的焊件。a）细丝窄间隙焊 b）粗丝窄间隙焊1-喷嘴 2-导电嘴 3-焊丝 4-电弧5-焊件 6-衬垫 7-绝缘导管3.3 3.3 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊 实 施65特点特点 焊缝热输入较低，热影响区小，焊接应力和焊件变形都小，裂纹倾向小，焊缝机械性能高。 窄间隙熔化极惰性气体保护焊焊接时，因接头不需开坡口，减少了填充金属量，焊后又不清渣，故节省时间和材料，提高焊接生产率。熔池和电弧观察比较困难，要求焊枪的位置能方便地进行调整。3.3 3.3 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊 66应用范围应用范围l 焊接黑色金属和有色金属。l 目前主要用于焊接低碳钢、低合金高强度钢、高
28、合金钢和铝、钛合金等。 应用领域： 锅炉、石油化工行业的压力容器； 机械制造和建筑结构；管道海洋构造，造船和桥梁等。3.3 3.3 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊 67 细丝窄间隙焊:焊丝直径为0.81.6mm 接头间隙在69mm之间 焊接电源一般采用的是直流反极性，熔深大，能够保证焊透，裂纹倾向性小。 采用双丝或三丝，每根焊丝都有独立的送丝系统、控制系统和焊接电源。3.3 3.3 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊 68 粗丝窄间隙焊:焊丝直径为2 4.8mm 接头间隙在1015mm之间 焊丝可以用单丝，也可用多丝。 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。3.3 3.3 窄间隙窄间隙MIGMIG焊焊 697071 高效双弧高效双弧TIG焊焊 双丝双丝MAG焊焊3.4 多丝多弧焊接72激光激光MIGMIG复合复合MIG/MAGMIG/MAG复合焊接系统复合焊接系统3.4 多丝多弧焊接73评价与完善评价与完善综综合合评评价价组组内内互互评评自自我我评评价价 工艺方案的合理性 焊接操作是否规范 焊缝质量检查 知识掌握及应用情况 基本操作技术的掌握情况 焊件质量的控制教教师师点点评评完完善善方方案案 过程：工作态度、自主控制、职业意识 质量：工艺参数、焊缝成形、总结报告 改进：思路及措施
