1、熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊-GMAW TIG、PAW：气体保护，钨极不熔化；熔化极焊：电极熔化焊条、焊丝；焊条电弧焊气、渣联合保护；焊丝气体保护GMAW（MIG、MAG、CO2）焊丝焊剂保护埋弧焊 保护气体不同：CO2气体保护焊、惰性气体保护焊（MIG，Ar、He）、混合活性气体保护焊（MAG，ArHe、Ar CO2、ArHe CO2）熔化极气体保护焊基本原理熔化极气体保护焊基本原理TIG焊接钨极，不熔化，氩气保护熔化极气保焊设备熔化极气保焊设备 半自动焊接设备的基本组成：焊接电源；焊丝送给装置；焊枪；行走台车（自动焊）；保护气供给系统；冷却水循环系统 自动CO2焊设备半自动MIGCO2
2、 焊接设备总成电源电源Fronius,Lincoln,ESAB,SAF,Kemppi,OTC,Panasonic送丝装置送丝装置卷在焊丝盘上的焊丝被送进到焊枪中，送丝装置由如下几部分基本组成：修正焊丝弯曲的矫直装置、送进轮、加压轮、减速器、驱动送进轮的送进马达(通常采用电动机)。半自动焊为了减轻焊枪重量，有利于操作，常常采用在送进机和焊枪间通过可弯曲导管送进焊丝的方法，称作推丝式送丝。在采用软质焊丝或细丝的场合，如果用推丝方式送丝，焊丝容易产生弯曲，所以采用在焊枪的手柄中加入马达的拉丝方式送丝。此外还可以把两者并用，以推拉方式进行送丝。J对焊缝质量要求较高时，还要在气路中加入干燥器。J合金的成
3、本比纯铜贵约50%，但耐磨性好，Cu-Cr-Zr合金具有最好的耐磨性，是纯铜的4-5倍。JMIG焊和埋弧焊:在规范参数合适并且工艺配合良好时，飞溅很少，飞溅率在1%以下或不产生飞溅。JA区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状（大滴），不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。J15%烧损和蒸发，使得焊缝的含C量低于母材导致焊缝强度受损依靠残留在焊缝中的Si、Mn等合金元素弥补C的损失，保证焊缝强度。J6mm）、电流较小、电弧电压较低热输入低，适用于薄板焊接（0.J二是不对焊接过程和焊缝构成不良影响，比如形成气孔、形成飞溅、形成夹渣等。JTIG、PAW：气体保护，钨极不熔化；J焊丝等
4、速送进，则弧长稳定时送丝速度Vf等于Vm：J当回路电感较大时，熔滴短路时间和电弧燃烧时间都会相应增加，而燃弧时间增加的更多，热输入增加，熔深增大，适于焊接较厚板。JTi可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。J焊接电流与焊丝熔化速度的关系J稳定的短路过渡过程中，颈缩小桥应形成在焊丝端头与液柱之间，如果短路电流上升过快或所达到的短路峰值电流过大，都会使液柱在不合适位置形成，例如在液柱与熔池之间，或者没有产生明显颈缩时就出现爆断，爆断处的飞溅量明显。J在熔池金属表面张力和液柱中电流形成的电磁收缩力的作用下，使液柱靠近焊丝端头的部位迅速产生“颈缩”，称作“颈缩小桥”。J这种
5、熔滴过渡方式称作“排斥过渡”。J此外还可以把两者并用，以推拉方式进行送丝。J(e)潜弧焊短路时；J该式表示在给定送丝速度条件下，弧长稳定时的电流和电弧电压之间的关系，称作自身调节系统静特性或等熔化速度曲线方程。J电弧引燃初期，焊丝熔化，熔滴逐渐长大，电弧向未熔化的焊丝中传递的热量在逐渐减小，焊丝熔化速度下降，而焊丝仍然以一定的速度送进，在熔滴积聚到某一尺寸时，发生短路电弧熄灭，电压急剧下降。送丝装置送丝装置典型的推丝式送丝机送丝装置送丝装置焊枪焊枪焊枪完成如下几方面工作：向焊接区喷出保护气；通过送丝装置送进焊丝；对焊丝通电使之产生电弧。半自动焊焊枪是操作者拿在手里进行操作，因此必须具有重量轻、
6、易于操作的特点，同时要能经受住电弧的高温。二氧化碳电弧焊与MIG焊相比，其喷嘴的温度上升较少，因此更多地采用空冷式焊枪，MIG多采用水冷焊枪。半自动焊枪为了进行狭窄区的焊接作业，前端常常呈弯曲型。J母材熔深主要由电弧热决定。J对中等直径焊丝的混合过渡或细颗粒过渡中效果良好，在细丝短路过渡焊接中很少采用，因为细丝短路过渡焊接的飞溅并不严重，反而降低了焊接熔深，并使焊接成本增加。J4 CO2电弧焊熔滴过渡与焊接条件的选择J该曲线难以数学推导，只能以实验的方法得到：在给定的保护条件、Ls下，设定一种送丝速度vf，在某一电弧电压值下，得到电弧达到稳定燃烧状态时的焊接电流值，即得到所设定送丝速度下的一个
7、稳定工作点，然后改变电弧电压值，再得到另一个电弧稳定工作点，多组实验数据可以绘出一条设定送丝速度vf下的等熔化速度曲线。J由此通过多项措施使短路过渡焊接飞溅率降低到普通方法的1/2,，并且在高速焊中得以应用。J从保护和工艺规范两方面解决。J熔滴短路在焊丝端头与熔池间形成短路液柱，短路电流开始增大，由于焊机回路中串联有电感，短路电流逐渐增加。J调节过程电弧自身调节作用J半自动MIGCO2 焊接设备总成J(e)潜弧焊短路时；J飞溅：CO在高温液态金属中聚集后体积膨J如果能够有效控制焊接过程及熔滴过渡，则可降低飞溅率：在电弧再引燃之间或引燃瞬间减低焊接电流，抑制电弧力控制再引燃飞溅；J根据焊接电流与
8、焊丝熔化速度的关系，设计了焊接电流、送丝速度比例变化的控制方法，并且也实现了单旋钮调整。J焊丝直径与电流密度的影响：J焊接电源特性及电流输出是决定CO2电弧焊短路过渡稳定性及飞溅率的重要因素。J对焊缝质量要求较高时，还要在气路中加入干燥器。J通过回路电感使短路过渡焊接中的电流上升速率di/dt和短路峰值电流Imax有一个合适的数值。J熔化极气体保护焊基本原理J斜率增大，而且干伸长度越大斜率也J铝焊丝电阻热可忽略，比熔化量J焊接中H是以离子形态溶入金属中的。J当回路电感较大时，熔滴短路时间和电弧燃烧时间都会相应增加，而燃弧时间增加的更多，热输入增加，熔深增大，适于焊接较厚板。焊枪焊枪普通焊枪推拉
9、丝焊枪导电嘴导电嘴 由铜及铜合金如Cu-Be,Cu-Zr,Cu-Cr-Zr,等制成.合金的成本比纯铜贵约50%，但耐磨性好，Cu-Cr-Zr合金具有最好的耐磨性，是纯铜的4-5倍。同时其软化温度高，寿命长。直径通常为焊丝直径+0.2mm；直径的变化影响干伸长，从而影响电流和熔透易耗品，具有一定的使用寿命经常检查并更换(焊接4盘焊丝,50-60Kg，工件焊接完毕等)其他设备其他设备 为了防止气瓶中流出的CO2气体在气化和减压过程中由于温度的降低而使含有的水分结冰冻结气路，可以在气瓶的出口处加预热器(与流量计一体)。对焊缝质量要求较高时，还要在气路中加入干燥器。其他设备其他设备冷却水箱行走支架自动
10、化变位机、机器人第五章第五章 CO2气体保护焊气体保护焊5.1 原理与特点原理与特点 利用利用CO2气体在熔化极电弧焊中对电弧及熔池进行保气体在熔化极电弧焊中对电弧及熔池进行保护的焊接方法称作护的焊接方法称作“CO2气体保护电弧焊气体保护电弧焊”，简称，简称“CO2焊焊”。5.1 原理与特点原理与特点 采用与母材相近材质的焊丝作为电极。焊丝为电弧的一极，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与母材熔化金属共同形成焊缝。为防止外界空气混入到电弧、熔池所组成的焊接区，采用了CO2气体进行保护。JCO2焊接录像焊接录像5.1 原理与特点原理与特点发展历史5.1 原理与特点原理与特点特点：特点：J 焊接成本
11、低焊接成本低：焊丝和保护气便宜：焊丝和保护气便宜J 生产效率高：粗丝大电流焊厚板，电流密度高，细颗粒过渡，焊丝熔化速生产效率高：粗丝大电流焊厚板，电流密度高，细颗粒过渡，焊丝熔化速度快，熔敷率高，电弧挺度大，穿透力强，焊接熔深大，可以不开坡口或度快，熔敷率高，电弧挺度大，穿透力强，焊接熔深大，可以不开坡口或开小坡口，生产率比焊条电弧焊提高开小坡口，生产率比焊条电弧焊提高13倍倍；细丝小电流焊薄板，短路；细丝小电流焊薄板，短路过渡，电弧对工件间断加热，线能量小，变形小，焊后矫形工序简化；过渡，电弧对工件间断加热，线能量小，变形小，焊后矫形工序简化；J 焊接能耗低：熔化效率高、焊接速度快；焊接能耗
12、低：熔化效率高、焊接速度快；J 适用范围广，半自动焊可焊接任意空间焊缝，工件的厚度尺寸适应范围广适用范围广，半自动焊可焊接任意空间焊缝，工件的厚度尺寸适应范围广，最薄可达，最薄可达1mm；J 是一种低氢型或超低氢型焊接方法，对油锈水不敏感，焊缝抗裂性能好；是一种低氢型或超低氢型焊接方法，对油锈水不敏感，焊缝抗裂性能好；J CO2气体密度大，保护效果好；焊后不需清渣，明弧焊接便于监视，有利气体密度大，保护效果好；焊后不需清渣，明弧焊接便于监视，有利于机械化操作。于机械化操作。L CO2高温分解，氧化性强，不能用于非铁金属的焊接，对不锈钢可能造成高温分解，氧化性强，不能用于非铁金属的焊接，对不锈钢
13、可能造成焊缝增碳，降低抗晶间腐蚀能力；焊缝增碳，降低抗晶间腐蚀能力；L 过渡不如过渡不如MIG焊稳定，飞溅量较大；焊稳定，飞溅量较大；L 产生很大的烟尘，弧光较强；产生很大的烟尘，弧光较强；L 送丝速度快，只能自动或半自动焊。送丝速度快，只能自动或半自动焊。5.1 原理与特点原理与特点5.2 冶金特点冶金特点2气体的氧化性：气体的氧化性：电弧氛围中大约电弧氛围中大约4060 CO2分解；分解；氧气解离：氧气解离：5000K，96O2解离解离平衡状态下CO2的分解与气氛构成222CO2CO+O 2O2OJ另外，I、U的组合应同时满足电源外特性曲线所给定的条件。J颗粒过渡的主要飞溅形式J熔滴颗粒过
14、渡规范区间JA区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状（大滴），不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。J(e)熔滴在电弧空间形成串联电弧引起的飞溅JTIG、PAW：气体保护，钨极不熔化；JA区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状（大滴），不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。J）根据最小电压原理，电弧总是企图保持最小弧长，所以电弧只能发生在熔滴底部与熔池最小距离处阳极斑点。J为防止外界空气混入到电弧、熔池所组成的焊接区，采用了CO2气体进行保护。J2mm）或厚大件的打底焊。JCO2焊接短路过渡和颗粒过渡主要飞溅类型J在电弧静特性呈上升特性时，采用上升特性电源可以获
15、得更大的系统调节灵敏度。JMR在焊丝材料的物理常数C、H、Tf数值确定以后，只依赖于(UmI2Re)。J粗丝大电流焊接规范参数区间Jay熔敷系数，单位时间、单位电流所熔敷到焊缝中的焊丝金属重量；J采用这种规范焊接时飞溅最小。J短路过渡焊接主要采用细焊丝，一般是0.J电弧引燃初期，焊丝熔化，熔滴逐渐长大，电弧向未熔化的焊丝中传递的热量在逐渐减小，焊丝熔化速度下降，而焊丝仍然以一定的速度送进，在熔滴积聚到某一尺寸时，发生短路电弧熄灭，电压急剧下降。J电源动特性回路电感的影响JA区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状（大滴），不易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。JMIG焊和埋弧焊:
16、在规范参数合适并且工艺配合良好时，飞溅很少，飞溅率在1%以下或不产生飞溅。J熔敷率高，提高生产率。合金元素的氧化：合金元素的氧化：直接氧化直接氧化2222CO+FeFeO+CO11CO+SiSiO+CO22CO+MnMnO+CO发生在熔点温度以下（1500K），在熔池金属周围未熔化区域或凝固的焊缝表面上发生，属于表面氧化，进行的激烈程度较低，对电弧、熔池和焊缝没有太大的影响 间接氧化：间接氧化：2F e+OF eOS i+2OS iOM n+OM nOC+OC O在高温电弧所笼罩区域的熔化金属表面（熔池金属和熔滴金属）主要发生的是与氧原子或氧气分子的反应，因两者在电弧中有较多的分解，并且氧化性
17、更强，从而对处于液态表面的Fe、Si、Mn、C等元素造成氧化 氧化反应导致的不良结果：氧化反应导致的不良结果：1.合金元素烧损：焊缝机械性能下降 2.CO气孔：3.飞溅：CO在高温液态金属中聚集后体积膨 胀，在熔滴内部或熔池表面层下产生 爆破，从而形成液态金属的飞溅，其 中以熔滴中产生的比较剧烈。FeO+CFe+CO Ni、Cr、Mo的过渡系数最高，被烧损的量少。Si、Mn的过渡系数较低，Al、Ti、Nb的过渡系数更低。越是容易与电弧中的氧产生反应的元素其过渡率越低，C元素过渡率因焊丝的组成而增减。元素AlZnTiSiVMnNbCrPSCoNiCu过渡率过渡率/%303540506070709
18、0100 100 100 100 100活性元素稳定元素脱氧与焊缝合金化脱氧与焊缝合金化 脱氧反应：脱氧元素的选用原则一是与O的亲和力要大于Fe与O的亲和力，能把O从FeO中置换出来，并先于C与O反应；二是不对焊接过程和焊缝构成不良影响，比如形成气孔、形成飞溅、形成夹渣等。脱氧剂：Al、Ti强脱氧剂，但Al会降低焊缝金属的抗热裂纹能力；Ti可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。最常用脱氧剂：Si、Mn联合脱氧H08Mn2SiA 22FeO+Si2Fe+SiOFeO+MnFe+MnOSi、Mn联合脱氧联合脱氧焊缝金属合金化 为防止气孔、减少飞溅及降低焊缝产生裂纹的倾向
19、性CO2焊丝含C量一般都低于0.15%烧损和蒸发，使得焊缝的含C量低于母材导致焊缝强度受损依靠残留在焊缝中的Si、Mn等合金元素弥补C的损失，保证焊缝强度。焊接低碳钢和低合金钢用的焊丝，Si的质量分数在1%左右，经过在电弧中的烧损、蒸发和在熔池中的脱氧后，还可在焊缝金属中剩下约0.40.5%，而Mn在焊丝中的质量分数一般控制在1-2%。在焊接30CrMnSiA这类高强钢时，母材中C的质量分数高达0.3%，而焊丝中C质量分数与之相差悬殊。为了弥补焊缝中C的不足，焊丝中除需有足够的Si、Mn元素外，还要再适当填加Cr、Ni、Mo、V等其他强化元素。2焊接气孔问题焊接气孔问题 1.N2气孔:在焊缝中
20、成堆出现，类似蜂窝，既有内部的，也有外部的,多由于气体流量不合适、侧向风、飞溅引起的气流扰动等保护不良引起，少数由于液态金属中的N原子聚合来不及逸出而成。从保护和工艺规范两方面解决。2.CO气孔：沿结晶方向分布，呈条虫状，内表面光滑，一般在焊缝内部分布。当焊丝中含有足够的脱氧元素时，并且限制焊丝中的含碳量，产生CO气孔的可能性是很小的。3.H2气孔：H的来源有两条途径：一是焊丝、工件表面的油、锈和水分；另一是CO2气体中的水分。电弧空间的水蒸气发生分解：自由状态的H原子被电离：H+溶入金属中。在熔池冷却过程中，H+的溶解度降低，析出并聚集成H2气团，如不能逸出到熔池外部，就造成H2气孔。2H
21、O2H+O+HH CO2焊焊前的准备工作除了焊丝需要清理去油外，工件上如果没有大量的铁锈，一般不需处理。焊接中H是以离子形态溶入金属中的。DCEP焊接时，熔池为阴极，它发射大量的电子，使熔池表面的H+又复合成原子，因而减少了进入熔池的H+数量。所以直流反极性焊接，焊缝中含H量只是直流正极性时的1/31/5，产生H2气孔的程度降低。22222H+COH+COCO+OHH+OOHH+2OH OCOH O CO2焊接过程中，CO2发生分解，增加了O的分压，使H2O的分解度降低或分解困难。同时高温下CO2气体及O原子与H2及自由状态的H原子发生作用生成不溶于金属的水蒸气和羟基，使电弧气氛中含H量减少，
22、H+亦减少，H2气孔产生的可能性降低。CO2焊方法本身对铁锈、水分没有埋弧焊或氩弧焊那么敏感，通常被称作低H型或超低H型焊接方法。5.3焊丝熔化与熔滴过渡焊丝熔化与熔滴过渡焊丝熔化热及比熔化量焊丝熔化热电弧对电极前端的加热 PAI(UAUWUT)PCI(UCUWUT)PA、PC:等价电能;I:焊接电流；UA:阳极压降，数值近于0；UC:阴极压降；UW:电极材料的功函数；UT:弧柱电子、离子动能的等价电压,可忽略。公式括号中的数值，称作熔化等价电压Um，因极性、焊丝的材质而变化，几乎不受弧长及弧柱电压的影响 熔化极电弧焊，焊丝都是冷阴极材料，由于UCUW，通常PCPA，即以相同材质的焊丝作为阴极
23、，其产热量要大于作阳极时的产热 焊丝的熔化热电阻热2RePI ReeLRSJ当回路电感较大时，熔滴短路时间和电弧燃烧时间都会相应增加，而燃弧时间增加的更多，热输入增加，熔深增大，适于焊接较厚板。J粗焊丝熔化速度慢，熔滴过渡的周期长，则要求较小的di/dt。J特别在MIG焊场合，焊丝作为阳极时的Um与材料的功函数UW大致相等而为一定值，于是有UmIRe，即在能够忽略电极干伸区电阻产热的场合，比熔化量与电流值无关，是个定值。J环缝焊接：环缝焊接中最需要注意的是瞄准位置对环缝形状有较大的影响。J对中等直径焊丝的混合过渡或细颗粒过渡中效果良好，在细丝短路过渡焊接中很少采用，因为细丝短路过渡焊接的飞溅并
24、不严重，反而降低了焊接熔深，并使焊接成本增加。J送丝调节系统在焊接过程中起到如下作用：当某种原因使电弧长度发生变化时，调节系统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。J(f)大电流焊接短路时J由此通过多项措施使短路过渡焊接飞溅率降低到普通方法的1/2,，并且在高速焊中得以应用。J熔化极气体保护焊基本原理J公式括号中的数值，称作熔化等价电压Um，因极性、焊丝的材质而变化，几乎不受弧长及弧柱电压的影响J在熔池金属表面张力和液柱中电流形成的电磁收缩力的作用下，使液柱靠近焊丝端头的部位迅速产生“颈缩”，称作“颈缩小桥”。J最常用脱氧剂：S
25、i、Mn联合脱氧H08Mn2SiAJ电源动特性回路电感的影响J通过回路电感使短路过渡焊接中的电流上升速率di/dt和短路峰值电流Imax有一个合适的数值。JTi可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。J斜率增大，而且干伸长度越大斜率也J当焊丝中含有足够的脱氧元素时，并且限制焊丝中的含碳量，产生CO气孔的可能性是很小的。J在P点开始急剧增大，在R点达J(2)焊枪倾角不超过20，焊枪垂直时飞溅最小。J(d)熔滴内部气体膨胀引起的爆破飞溅；J此外还可以把两者并用，以推拉方式进行送丝。J(2)送丝速度增加，等熔化速度曲线向右上方移动；总熔化热 PmI(UmIRe)熔滴脱落带走
26、热量：QmW(C TfH)JPm Qm W/I(UmIRe)/(CTfH)J MRW 单位时间内熔化金属的重量；C 金属比热；Tf 脱落金属的平均温度；H 潜热；J 功当量 MR：单位时间、单位电流下的脱落金属量，称作焊丝的比熔化量单位mg/(As)MR在焊丝材料的物理常数C、H、Tf数值确定以后，只依赖于(UmI2Re)。特别在MIG焊场合，焊丝作为阳极时的Um与材料的功函数UW大致相等而为一定值，于是有UmIRe，即在能够忽略电极干伸区电阻产热的场合，比熔化量与电流值无关，是个定值。铝焊丝电阻热可忽略，比熔化量即斜率钢焊丝随电流值的增大，熔化特性的斜率增大，而且干伸长度越大斜率也越大，显示
27、出电阻产热的影响焊丝熔化速度影响因素 当材质一定时，焊丝熔化速度基本上是由电流、焊丝直径、干伸长决定。但焊丝极性、保护气种类、可见弧长、熔滴过渡形态等也有很大影响。例：极性影响 钢焊丝、MAG焊 焊丝接正时，焊丝熔化速度与混合气种类无关，几乎成定值，说明阳极的等价热输入PA与气体的种类无关。焊丝接负时熔化量显著提高，原因是由于PAPC。而且气体混合比例对熔化量的影响也很显著，这是由于保护气种类对PC构成影响，同时PC亦随熔滴过渡形态而变化。熔滴上的作用力等离子流力 重力：平焊有利于熔滴过渡，仰焊阻力 表面张力：F2R，表面张力系数，阻碍熔滴过渡，熔池短路促进过渡等离子流力：电弧空间产生的等离子
28、气流的作用，对熔滴产生摩擦力，总是促进熔滴过渡 电磁力：洛伦兹力，具有方向和大小的矢量，总是从小截面指向大截面，与电流的平方成正比，对熔滴过渡也有阻碍力和促进力之分。GMAW仰焊熔滴过渡主要促动力。熔滴过渡分类 IIW基于熔滴形状及大小、过渡状况等外在特征对过渡形态进行分类。熔滴过渡形态因许多操作因素而变化，如焊接方法、焊接条件(I、V)、极性、保护气、焊丝材质、焊丝种类(实芯、药芯)、焊丝直径、母材等。实芯焊丝GMAW，当保护气确定后，通常是焊接电流和焊接电压决定着熔滴过渡形态。然而，过渡形态转变时的I、V是由什么因素决定的，保护气及焊丝中的合金元素、药芯焊丝的成分对熔滴过渡有怎样的影响尚不
29、明确。J越大，显示出电阻产热的影响J卷在焊丝盘上的焊丝被送进到焊枪中，送丝装置由如下几部分基本组成：修正焊丝弯曲的矫直装置、送进轮、加压轮、减速器、驱动送进轮的送进马达(通常采用电动机)。JE区，大电流焊接，弧压较高，熔滴呈细滴的非轴向过渡，焊接熔深大，飞溅小，称作细颗粒过渡，适合焊接较厚的工件。J对中等直径焊丝的混合过渡或细颗粒过渡中效果良好，在细丝短路过渡焊接中很少采用，因为细丝短路过渡焊接的飞溅并不严重，反而降低了焊接熔深，并使焊接成本增加。J(4)送丝速度均匀。J良好，焊缝含氢量低；J当回路电感较大时，熔滴短路时间和电弧燃烧时间都会相应增加，而燃弧时间增加的更多，热输入增加，熔深增大，
30、适于焊接较厚板。J(2)焊枪倾角不超过20，焊枪垂直时飞溅最小。JTi可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。J调节过程电弧自身调节作用J焊丝接负时熔化量显著提高，原因是由于PAI0)、U降低(U1V0)，而焊丝是等速送进(Vf=V1)，使得焊丝熔化速度大于焊丝送进速度，从而使电弧长度逐渐增加，电弧工作点从Q1点沿电源外特性曲线逐步向Q0点靠近，最后稳定在Q0点，电弧长度恢复到改变前的数值。JCO2气体密度大，保护效果好；J4 CO2电弧焊熔滴过渡与焊接条件的选择J焊接能耗低：熔化效率高、焊接速度快；JA区，电流很小，电弧电压较高，焊丝熔化慢，熔滴呈大块状（大滴），不
31、易脱离焊丝，焊接时不能获得连续的焊道。J熔化极焊：电极熔化焊条、焊丝；J短弧焊情况下，由于Ku值较大，所以即使采用陡降特性电源，系统灵敏度依然较高，但这种情况只有在电弧固有的自身调节能够发挥作用时才可以使用。J调节过程电弧自身调节作用J(d)熔滴内部气体膨胀引起的爆破飞溅；J胀，在熔滴内部或熔池表面层下产生JCO2焊接短路过渡和颗粒过渡主要飞溅类型JDCEN:飞溅小，电弧稳定，熔深大，成形JMIG的颗粒过渡CO2潜弧过渡不可见JImax也几乎处于最小值，该点J公式括号中的数值，称作熔化等价电压Um，因极性、焊丝的材质而变化，几乎不受弧长及弧柱电压的影响J在P点开始急剧增大，在R点达J焊接起弧:
32、在焊丝前端呈较大圆球形状时，以及在圆球下面带有熔渣时，为了可靠引燃电弧，最好用钳子把焊丝前端剪下一段。能动性电弧控制-DAC控制 为防止瞬时短路现象的发生，采取了降低电流的方式，作用是使熔滴短路更为切实，防止不可靠短路产生飞溅；在短路后电流上升期，对电流采取分段斜率上升方式，可以使短路液柱的过渡更为平滑，并控制了短路电流峰值。在电弧重新引燃的瞬间（通过短路电压预测出电弧就要重新建立的时刻），为稳定熔池免受大电流的冲击，也对电流采取了急速下降的措施，减少再引燃时的飞溅。在电弧正常燃烧期，根据熔滴的成长情况对焊接电流进行最佳值控制。由此通过多项措施使短路过渡焊接飞溅率降低到普通方法的1/2,，并且
33、在高速焊中得以应用。5.6 等速送丝调节系统等速送丝调节系统 CO2电弧焊直流电源根据外特性可以为3个种类：下降特性电源、恒压特性电源或平特性电源、恒流特性电源。等速送丝调节系统静特性 静特性曲线方程静特性曲线方程miuvIUVm：焊丝的熔化速度；ki：熔化速度随焊接电流而变化的系数，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/(sA)；ku：熔化速度随电弧电压而变化的系数，其值取决于弧柱电场强度、弧长的数值，单位为cm/(sV)。焊丝等速送进，则弧长稳定时送丝速度Vf等于Vm：fmvvufiivIU什么是等速送丝调节系统？起什么所用？等速送丝调节系统是焊接过程中，焊丝等
34、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。送丝调节系统在焊接过程中起到如下作用：当某种原因使电弧长度发生变化时，调节系统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。该式表示在给定送丝速度条件下，弧长稳定时的电流和电弧电压之间的关系，称作自身调节系统静特性或等熔化速度曲线方程。该曲线每一点上的I、U的组合都可以使VfVm，而当电弧不在该曲线上燃烧时，Vf Vm，焊接过程不稳定。另外，I、U的组合应同时满足电源外特性曲线所给定的条件。因此，电弧的稳定工作点应在自身调节系统静特性曲线
35、与电源外特性曲线的交点上，电弧静特性曲线通过该点，即电弧长度对应于该点的电压值。该曲线难以数学推导，只能以实验的方法得到：在给定的保护条件、Ls下，设定一种送丝速度vf，在某一电弧电压值下，得到电弧达到稳定燃烧状态时的焊接电流值，即得到所设定送丝速度下的一个稳定工作点，然后改变电弧电压值，再得到另一个电弧稳定工作点，多组实验数据可以绘出一条设定送丝速度vf下的等熔化速度曲线。改变送丝速度vf并重复上述过程，得到另一条设定送丝速度vf下的等熔化速度曲线。ufiivIU试验得到的某种钢焊丝的等熔化速度曲线 试验得到的某种铝焊丝的等熔化速度曲线（Ar保护）(1)电弧较长时，ku值较小，等熔化速度曲线
36、随U的变化较小，受I影响较大；电弧较逐渐变短，ku值在逐渐增加，等熔化速度曲线向电流降低的一侧倾斜。这种变化被称作“电弧固有的自身调节作用”。(2)送丝速度增加，等熔化速度曲线向右上方移动；送丝速度减小，等熔化速度曲线向左下方移动。(3)干伸长增加，ki值增大，电流影响加强，曲线向左移动；干伸长缩短，曲线向右移动。(4)焊丝直径减小或焊丝材料电阻率增大，ki值增大，等熔化曲线位置向左移动；反之向右移动。(5)等熔化速度曲线所处位置、变化程度受电弧气氛影响。等速送丝调节系统调节机制 调节过程调节过程 调节精度调节精度 调节灵敏度调节灵敏度 调节过程电弧自身调节作用 Q0：稳定工作点，电弧工作在该
37、点同时满足电源、电弧系统的稳定条件及焊丝送进-焊丝熔化平衡条件。Q1：满足电源-电弧系统的稳定条件，但不满足焊丝送进、焊丝熔化平衡条件。I增加(I1I0)、U降低(U1V0)，而焊丝是等速送进(Vf=V1)，使得焊丝熔化速度大于焊丝送进速度，从而使电弧长度逐渐增加，电弧工作点从Q1点沿电源外特性曲线逐步向Q0点靠近，最后稳定在Q0点，电弧长度恢复到改变前的数值。调节精度：调节精度指电弧受到干扰而产生工作点偏移（包括弧长、电流、电压）时，调节系统发挥作用使系统被调节到一个新的稳定工作点，此时被调节量的稳定值与初始稳定值之间的偏离程度，也称作调节系统的“静态误差”。造成系统稳定工作点偏移的原因：1
38、.送丝速度变动 2.网压变动 3.弧长变动 送丝速度变化的影响：送丝速度变动时，系统新的稳定工作点将由变化后的等熔化速度曲线与电源外特性曲线的交点决定。此时系统没有向初始工作点调节的作用，两工作点之间的偏差表现在电弧电压、电弧长度及焊接电流的改变上。J送丝速度对短路频率f、短路时间Ts、J另一是CO2气体中的水分。J斜率增大，而且干伸长度越大斜率也J调节电弧燃烧时间，控制母材熔深J6mm焊丝熔滴过渡变化区间JTi可以对金属起到细化晶粒的作用，以及与N结合成氮化物，防止钢的时效。J在P点开始急剧增大，在R点达J弧长变动时，若调节过程完成后，焊枪高度没有发生变化，焊丝干伸长也不改变，则系统将在初始
39、稳定工作点下工作，电流、电压、弧长都恢复到原值，不产生任何静态误差。J(4)送丝速度均匀。J送丝速度减小，等熔化速度曲线向左下方移动。J熔滴短路在焊丝端头与熔池间形成短路液柱，短路电流开始增大，由于焊机回路中串联有电感，短路电流逐渐增加。J 焊丝直径越细，或者材料电阻率越大，则焊丝干伸长变化的影响加剧。J所以直流反极性焊接，焊缝中含H量只是直流正极性时的1/31/5，产生H2气孔的程度降低。J过渡平稳：在短路过渡焊接中，燃弧和短路反复而规则地进行着，每次短路后熔滴向熔池过渡一次，即使在小电流区也能实现平稳的过渡。J(d)熔滴内部气体膨胀引起的爆破飞溅；J这种熔滴过渡方式称作“排斥过渡”。J半自
40、动焊枪为了进行狭窄区的焊接作业，前端常常呈弯曲型。J试验得到的某种钢焊丝的等熔化速度曲线J焊接起弧:在焊丝前端呈较大圆球形状时，以及在圆球下面带有熔渣时，为了可靠引燃电弧，最好用钳子把焊丝前端剪下一段。J什么是等速送丝调节系统？起什么所用？J公式括号中的数值，称作熔化等价电压Um，因极性、焊丝的材质而变化，几乎不受弧长及弧柱电压的影响J当回路电感较大时，熔滴短路时间和电弧燃烧时间都会相应增加，而燃弧时间增加的更多。电网电压变化的影响：电弧稳定工作点从Q0变化到Q1，Q1点是新的电弧稳定工作点，满足电源电弧系统的稳定条件及焊丝送进焊丝熔化平衡条件，但与初始稳定工作点Q0之间产生了静态误差，并将保
41、持下去。等速送丝调节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。在长弧焊情况下，为减少电弧电压的静态误差，常采用缓降特性或平特性电源；在短弧焊情况下，为减少焊接电流的静态误差，可采用陡降特性或恒流特性电源。曲线1：等熔化速度曲线 曲线2、3、4、5：电源外特性 弧长变化的影响：弧长变动时，若调节过程完成后，焊枪高度没有发生变化，焊丝干伸长也不改变，则系统将在初始稳定工作点下工作，电流、电压、弧长都恢复到原值，不产生任何静态误差。然而实际焊接中，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的，比如工件表面台阶、环缝椭圆度等，这种情况在调节过程完成后，系统新的稳定工作点将偏
42、离系统初始工作点，电流、电压、弧长都不能恢复到原值。Q0是初始稳定工作点，由于某项原因使焊枪相对工件距离减小，首先弧长缩短l0l1，电弧工作点Q0Q1，Q1点焊丝熔化速度Vm1大于Q0点焊丝熔化速度Vm0，而送丝速度Vf不变，则随着焊丝的送进使弧长又逐渐拉长向初始弧长恢复。然而由于焊枪已经降低，焊丝干伸长减小，Vf送丝速度下的等熔化速度曲线右移，新的稳定工作点产生在新的等熔化速度曲线与电源外特性相交的位置Q1，由此产生了系统静态误差（I=I1-I0,U=U1-U0,l=l1-l0）。影响弧长变化系统调节精度的因素：焊丝干伸长变化量大，则Vm1较Vm0变化也大，系统调节精度降低，静态误差增加；焊
43、丝直径越细，或者材料电阻率越大，则焊丝干伸长变化的影响加剧。采用平特性或缓降特性电源，系统静态误差小。画图解释。调节灵敏度 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，调节恢复越快，系统灵敏度越高。由下式知：影响灵敏度的因素：1.焊丝直径与电流密度 2.弧柱电场强度 3.电源外特性miuvIU 焊丝直径与电流密度的影响：焊丝直径越细或焊丝中的电流密度越大，弧长变化所引起的焊丝熔化速度的变化也就越大，调节灵
44、敏度提高。各直径的焊丝都有一个最小使用电流值，保证一定的电流密度，使电弧自身调节具有足够的灵敏度。电场强度的影响：弧柱电场强度大，意味着电弧单位长度变化所引起的电弧电压变化量大，所以可使系统调节灵敏度提高。电源外特性的影响：弧长变化时所引起的电流、电压的变化越大，则焊丝熔化速度的变化也就越大，可以使系统调节灵敏度提高。长弧焊情况下，在相同程度的弧长变化时，采用平特性或缓降特性电源可以比采用陡降特性电源产生更大的电流变化量，系统调节灵敏度提高。在电弧静特性呈上升特性时，采用上升特性电源可以获得更大的系统调节灵敏度。短弧焊情况下，由于Ku值较大，所以即使采用陡降特性电源，系统灵敏度依然较高，但这种
45、情况只有在电弧固有的自身调节能够发挥作用时才可以使用。实际使用等速送丝调节系统 GMAW焊（CO2、MIG焊钢）使用细丝或中等直径焊丝的情况较多，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（恒压特性）或缓降特性电源进行焊接，依据电弧静特性曲线斜率，少数情况下也可以采用微升特性电源。长弧焊时，焊丝熔化速度与焊接电流有良好的对应关系，采取以调整焊丝送进速度、根据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，或者说调整了送丝速度也就调整了焊接电流（焊丝送进速度焊接电流联动），电流值的可调整范围取决于送丝速度的可调整范围。电弧电压的调整方法是通过调整焊接电源外特性所处位
46、置或电源输出电压来实现，则电弧电压的可调整范围取决于电源外特性的可调整范围。实际焊接中，如果要把处于A点工作的电弧调整到B点工作，需要分别调整两个旋钮（送丝速度和电源外特性），工作不方便，而且要想得到电流与电压的最佳配合也很困难，需要反复调整。因此，根据焊接实际中总结出的最佳参数规范，从电路上设计了单旋钮调整方式，以一个旋钮的调整使电流和电压按最佳配合同步改变。短弧焊时，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，这种情况利用了电弧固有的自身调节作用。但存在的问题是：对于给定的电流值，送丝速度的允许范围很窄，如果电源外特性与所设定送丝速度下的焊丝等熔化速度曲线配合不合适，将会产生焊丝
47、短路或焊丝回烧导电嘴的情况。但是如果电流与送丝速度配合合适的话，则电流和弧长都十分稳定，焊接过程中，电流没有明显的变化，焊接熔深和熔宽都很均匀，能够得到更好的焊缝。根据焊接电流与焊丝熔化速度的关系，设计了焊接电流、送丝速度比例变化的控制方法，并且也实现了单旋钮调整。这种方法多用于铝合金MIG焊。5.7 CO2电弧焊实际焊接起弧焊接起弧:在焊丝前端呈较大圆球形状时，以及在圆球下面带有熔渣时，为了可在焊丝前端呈较大圆球形状时，以及在圆球下面带有熔渣时，为了可靠引燃电弧，最好用钳子把焊丝前端剪下一段。靠引燃电弧，最好用钳子把焊丝前端剪下一段。焊枪角度和焊丝瞄准位置焊枪角度和焊丝瞄准位置:前进角和后退
48、角前进角和后退角(左向焊法、右向焊法左向焊法、右向焊法)，在使用裸焊，在使用裸焊丝时，从观察焊缝形状、焊接线的可见性及保护效果考虑，可采用丝时，从观察焊缝形状、焊接线的可见性及保护效果考虑，可采用10101515前前进角焊接。在采用药芯焊丝焊接时，由于电弧力较弱，熔深较浅，前进角和后退进角焊接。在采用药芯焊丝焊接时，由于电弧力较弱，熔深较浅，前进角和后退角都可以采用。在进行水平角焊缝焊接及横向焊接时，除考虑焊枪角度之外，还角都可以采用。在进行水平角焊缝焊接及横向焊接时，除考虑焊枪角度之外，还需要充分注意焊枪的瞄准位置。比如进行脚长在需要充分注意焊枪的瞄准位置。比如进行脚长在5mm5mm以上的水
49、平角焊缝焊接时，以上的水平角焊缝焊接时，把焊丝的瞄准位置偏向水平板一侧把焊丝的瞄准位置偏向水平板一侧1 12mm2mm，可以得到等脚长的焊缝。，可以得到等脚长的焊缝。弧坑处理：弧坑处理：如果对弧坑不能进行良好的处理，则会产生焊缝金属量的不足如果对弧坑不能进行良好的处理，则会产生焊缝金属量的不足以及裂纹和收缩孔，作为缺陷残存下来。弧坑处理有多种方法，比如回转以及裂纹和收缩孔，作为缺陷残存下来。弧坑处理有多种方法，比如回转焊枪、断续燃弧、衰减熄弧、使用收弧板、快速移动焊枪、摆动收弧等。焊枪、断续燃弧、衰减熄弧、使用收弧板、快速移动焊枪、摆动收弧等。立向焊接：立向焊接：立向焊接有立向上焊和立向下焊两
50、种方法。立向焊接有立向上焊和立向下焊两种方法。6mm6mm以下的薄板通以下的薄板通常采用立向下焊接，而厚板采用立向上焊接。立向下焊接的焊缝外观比较常采用立向下焊接，而厚板采用立向上焊接。立向下焊接的焊缝外观比较好，但容易产生熔透不良。好，但容易产生熔透不良。环缝焊接：环缝焊接：环缝焊接中最需要注意的是瞄准位置对环缝形状有较大的影响环缝焊接中最需要注意的是瞄准位置对环缝形状有较大的影响。特别是厚壁回转管的焊接，原则上瞄准位置因偏离上部顶点某一角度，。特别是厚壁回转管的焊接，原则上瞄准位置因偏离上部顶点某一角度，通过改变图中的偏心角来调整环缝形状。通过改变图中的偏心角来调整环缝形状。坡口加工：坡口
