气体保护焊.ppt

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,*,熔化极气体保护焊,1,熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的保护下，可以有效地阻止周围环境空气的有害作用。,目录,基本概念,熔化极气体保护焊的分类,熔化极气体保护焊的特点,熔化极气体保护焊应用,编辑本段,基本概念,采用的是可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。,1,手工移动焊枪、焊丝由送丝机送进的称为半自动熔化极气体保护焊，焊枪移动是机械化的称为自动熔化极气体保护焊。以氩气作保护气体的称为氩弧焊（,MIG,焊），可以焊接碳素钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等材料，并常用来焊接铝及其合金。以二氧化碳气体作保护气体的称为二氧化碳气体保护焊（以活性气体作保护气的称,MAG,焊）。二氧化碳气体保护焊按填充焊丝的不同分为实芯二氧化碳气体保护焊和药芯二氧化碳气体保护焊。实芯二氧化碳气体保护焊可以焊接低碳钢、低合金钢。药芯二氧化碳气体保护焊（,FCAW,焊）不仅可以焊接碳素钢、低合金钢、而且可以焊接耐热钢、低温钢、不锈钢等材料。,熔化极气体保护焊抗风能力较差，当焊接环境风速超过,2m/s,时，必须采取防风措施。,编辑本段,熔化极气体保护焊的分类,1.,根据保护气体种类和焊丝形式的不同进行分类。,熔化极气体保护焊,实心焊丝 管状焊丝,惰性气体 氧化性混合,CO2,气体 管状焊丝,保护焊 气体保护焊 保护焊 气体保护焊,(MIG,焊,)(MAG,焊,)(CO2,焊,)(FCAW,焊,),Ar Ar+He He Ar+O2 Ar+CO2 CO2 CO2+O2 CO2 CO2+Ar,2.,按操作方式，分为自动焊和半自动焊两大类。,3.,按焊接电源分为直流和脉冲两大类。,其中脉冲电流熔化极气体保护焊（,-p,）是在一定平均电流下，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔池；可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流（射滴）过渡，稳定地实现一个脉冲过渡一个（或多个）熔滴的理想状态,熔滴过渡无飞溅。并具有较宽的电流调节范围，适合板厚,1.0mm,工件的全位置焊接，尤其对那些热敏感性较强的材料，可有效地控制热输入量，改善接头性能。由于脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池冶金性能，有利于消除气孔，未熔合等焊接缺陷。,编辑本段,熔化极气体保护焊的特点,熔化极气体保护焊与渣保护焊方法（如焊条电弧焊和埋弧焊）相比较，在工艺上、生产率与经济效果等方面有着下列优点：,（,1,）气体保护焊是一种明弧焊。焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现问题与及时调整故焊接过程与焊缝质量易于控制。,（,2,）气体保护焊在通常情况下不需要采用管状焊丝，所以焊接过程没有熔渣，焊后不需要清渣，省掉了清渣的辅助工时，降低了焊接成本。,（,3,）适用范围广，生产效率高，易进行全位置焊及实现机械化和自动化。,不足之处：焊接时采用明弧和使用的电流密度大，电弧光辐射较强；其次，是不适于在有风的地方或露天施焊；设备较复杂。,编辑本段,熔化极气体保护焊应用,（,1,）适用的焊材：适用于焊接大多数金属和合金，最适于焊接碳钢和低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、铜及铜合金及镁合金。,对于高强度钢、超强铝合金、锌含量高的铜合金、铸铁、奥氏体锰钢、钛和钛合金及高熔点金属，熔化极气体保护焊要求将母材预热和焊后热处理，采用特制的焊丝，控制保护气体要比正常情况更加严格。,对低熔点的金属如铅、锡和锌等，不宜采用熔化极气体保护焊。表面包覆这类金属的涂层钢板也不适宜采用这类焊接方法。,（,2,）板厚：可焊接的金属厚度范围很广，最薄约,1mm,，最厚几乎没有限制。,（,3,）焊接位置：适应性也较强，平焊和横焊时焊接效率最高。,2,4,熔化极气体保护焊,Metal Inert Gas Arc Welding,（,MIG,）,Metal Active Gas Arc Welding,（,MAG,）,CO2,气体保护焊,3,内 容,一、,MIG/MAG,焊的原理、特点及应用,二、,MIG/MAG,焊的冶金特点,三、,MIG/MAG,焊的熔滴过渡,四、,MIG/MAG,焊接设备、焊材及焊接工艺参数,五、,熔化极氩弧焊常用的焊接工艺,4,1.MIG/MAG,焊的原理,5,熔化极气体保护焊,(GMAW),本章将重点介绍,CO,2,气体保护焊和,MIG/MAG,焊。,按焊丝分为：,按保护气体分为：,CO2,气体保护焊,1,定义：利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。,2,分类,6,2,气体保护焊,-,特点,1,电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数。,2,焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣。,3电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小。,4,有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。,5,可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、铜及其合金。,6,可以焊接薄板。,7,在室外作业时，需设挡风装置，否则气体保护效果不好，甚至很差。,8,电弧的光辐射很强。,9,焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高。,7,3.MIG/MAG,焊的应用,50,年代初应用于铝及铝合金，以后扩展到铜及铜合金的焊接,实际上适用于几乎所有的材料,但是成本高，所以一般用在有色金属及其合金的焊接，不锈钢的焊接中,8,4.,MIG/MAG,焊的对比,MIG,以,Ar,或,He,作为保护气体,MAG,在,Ar,或,He,中加入活性气体，如,O,2,，,CO,2,MAG,焊在电弧形态、熔滴过渡、电弧特性等方面与氩弧相似，活性气体的量一般小于,30%,MAG,焊,可消除指状熔深,MAG,焊由于氧化性气体的存在金属的氧化是不可避免的，在选择焊丝时应注意在成分上给与补充。,MAG,焊主要用于高强钢及高合金钢的焊接。,9,5.MIG,焊的保护气体及焊丝,1,保护气体,1,）单一气体,Ar,或者,He,2),混合气体,Ar+He,2,对气体的要求,Ar,气纯度：,99.9%,3,焊丝的选择,MIG,焊的焊丝成份要求与母材接近,.(,冶金反应较单纯，合金元素基本没有烧损,),10,Ar+CO,2,+O,2,用,80,Ar+15%CO,2,+5%O,2,混合气体焊接低碳钢、低合金钢，焊缝成形、接头质量以及金属熔滴过渡和电弧稳定性方面都非常满意。,不同保护气体的焊缝成形,6.MAG,焊的保护气体及焊丝,焊丝,MAG,焊应采用高,Mn,高,Si,焊丝，补充烧损,11,二、,MIG/MAG,焊的冶金特点,MIG,焊,：,以,Ar,或,He,为保护气体，不与金属发生冶金反应,氩气是制氧的副产品，如果氧含量超标会引起氧化反应,MAG,焊：,含有氧化性气体,O,2,，,CO,2,，金属发生氧化反应,Al,O,2,Al,2,O,3,Fe +CO,2,FeO+CO,Si +2CO,2,SiO,2,+2CO,Mn +CO,2,MnO +CO,Si +2O SiO,2,Mn+O MnO,C +O CO,Fe+O FeO,MIG/MAG,焊：,由于蒸发造成的合金损失,12,三、,MIG/MAG,焊的熔滴过渡,MIG/MAG,焊的熔滴过渡形式主要有：,短路过渡，滴状过渡，喷射过渡，亚射流过渡,熔滴过渡形式主要取决于,电流、电弧长度、极性、气体介质、焊丝材质、直径、伸出长度等参数。,13,1.,影响熔滴过渡的因素,（,1,）电弧长度的影响：,同样在小电流条件下，熔滴过渡可能是颗粒过渡、短路过渡，颗粒过渡需要长电弧，短路过渡需要短电弧。,14,1.,影响熔滴过渡的因素,（,2,）电流的影响：,小于临界电流,I,1,，颗粒过渡，过渡频率低；大于临界电流,I,1,，喷射过渡，过渡频率高。,15,1.,影响熔滴过渡的因素,16,1.,影响熔滴过渡的因素,气体介质：,在,Ar,中加入少量的,O,2,，表面张力降低，减小了熔滴过渡阻力，喷射临界电流减小；,但是过多的,O,2,会因,O,2,的电离使电弧收缩，临界电流提高；,加入,CO,2,使得喷射临界电流提高,临界电流：产生跳弧的最小电流,17,影响临界电流的因素,焊丝材质：,相同条件下钢焊丝的喷射临界电流高于铝焊丝。铝焊丝更容易从滴状过渡变到射滴过渡，而钢焊丝则存在更容易从滴状过渡变到射流过渡。,焊丝直径：焊丝直径越小，临界电流越低,伸出长度：,伸出长度增加使得电阻热增加，有利于熔滴过渡,18,1.,影响熔滴过渡的因素,（,3,）电流极性的影响,19,2.,射流过渡,原理：,射滴过渡时电弧成钟罩形，弧根面积大，包围整个熔滴，斑点力不仅作用在熔滴底部，同时也作用于熔滴上部，推动熔滴的过渡，由于电流是发散状的，电磁收缩力会形成较强的推力，阻碍熔滴过渡的仅是表面张力，所以熔滴过渡的加速度大于大滴过渡的重力加速度。,20,2.,射流过渡,特点：,电弧成钟罩形,斑点力、等离子流力促进熔滴过渡,熔滴小，过渡频率快,电流必须达到射滴过渡临界电流,钢焊丝,MIG,焊,射流过渡熔透能力高，,可能产生指状熔深问题21,2.,射流过渡,形成条件：,钢焊丝,MIG,焊时出现，直流反极性接法，高弧压（长弧）外，焊接电流大于某一临界值。,22,焊缝起皱的问题：,铝等有色金属及其合金,焊接电流远大于射流过渡临界电流,焊接区保护不良,阴极斑点游动到弧坑底部并稳定存在,结果：弧坑底部受到强大电弧力作用，将被猛烈地,“,挖掘,”,而溅出，并产生严重的氧化和氮化，这些金属溅落在近缝区及表面，造成焊缝金属熔合不良和表面粗糙起皱，并覆盖有一层黑色粉末，即为焊缝起皱现象。,23,焊缝起皱的防止措施：,加强保护，增大气流量,减小电流、,采用亚射流过渡（介于短路过渡与射流过渡之间的亚射滴过渡）,24,3.,旋转射流过渡,形成条件：,钢焊丝,MIG,焊时，如果伸出长度较长，或焊接电流远大于射流临界电流，液态金属长度增加，射流过渡的细滴高速喷出产生较大的反作用力，一旦偏离轴线将产生旋转射流过渡。,25,3.,旋转射流过渡,特点：,钢焊丝,MIG,焊,伸出长度较长或焊接电流远大于射流临界电流,焊缝不均匀,电弧不稳定,飞溅大,应用于钢结构的焊接，克服窄间隙焊和角焊缝时侧壁的熔合不良等缺陷,26,四 熔化极氩弧焊设备,4.1,熔化极氩弧焊的组成,按机械化程度分有自动焊和半自动焊两类。半自动焊设备不包括行走台车，焊枪的移动由人工操作进行；自动焊设备的焊枪固定在行走台车上进行焊接。,主要由弧焊电源、送丝系统、焊枪、行走台车（自动焊）、供气系统、水冷系统、控制系统等部分组成。,27,半自动熔化极氩弧焊设备构成,28,自动熔化极氩弧焊设备构成,29,焊接电源：,当焊铝时，普通等速送丝系统配恒流源很难顺利实现亚射流过渡，必须要求焊机带有焊接电流与送丝速度同步控制（或自动优化）功能。,Fronius,，,Lincoln,，,Panasonic,，,ESBA,.,供气装置：,气瓶、软管、调节器等,30,1.,焊接设备：,送丝机构：,（拉丝机构、推丝机构、推拉丝机构）,31,1.,焊接设备：,焊枪：,有水冷和空冷两种，同等条件下空冷的允许电流小于水冷焊枪许用电流,手枪式焊枪,鹅颈式焊枪,32,1.,焊接设备：,导电嘴要有良好的导电性、耐磨性、耐热性；,一般由铜合金制成；,直径为焊丝直径,0.2mm,注意经常检查更换,33,2,焊接工艺参数,规范参数：电压、电流、焊接速度、气体流量、焊丝伸出长度,具体工艺参数数值不再介绍，可查有关手册。,34,五 熔化极氩弧焊常用的焊接工艺,1.,低碳钢及低合金钢的熔化极氩弧焊,可以采用,MAG,焊，多采用,Ar+,（,5-20,）,%CO,2,混合气体作保护气，有时还加入少量,O,2,。,熔滴过渡形式可以是短路过渡、射流过渡、脉冲过渡。,35,(1),短路过渡,MAG,焊,比,CO2,焊的电弧更稳定、飞溅也更少。可以采用较细的焊丝及较小的焊接电流，焊缝熔深较浅，焊接速度较低，主要用于焊接薄板。,(2),射流过渡,MAG,焊,是,MAG,焊最常用的熔滴过渡形式，通常焊接电流比射流过渡临界电流高,30,50A,，当焊接板厚为,3.2 mm,以上时，焊接电弧十分稳定，焊缝表面平坦，焊缝成形良好，飞溅少。,1.,低碳钢及低合金钢的熔化极氩弧焊,36,2.,不锈钢的熔化极氩弧焊,可以采用短路过渡、射流过渡、脉冲过渡。,(1),短路过渡不锈钢,MIG,焊,焊丝使用直径,0.8-1.2mm,的，保护气使用,Ar+,（,1,5,）,O2,或,Ar+(520,)CO2,，焊接电流小于射流过渡临界电流，多用于板厚,3.0mm,以下薄板单层焊接。,(2),射流过渡不锈钢,MIG,焊,焊丝使用直径,0.8,、,1.0,、,1.2,、,1.6 mm,的，保护气采用,Ar+,（,1,2,）,O2,或,Ar+(5,10,)CO2,，焊接电流大于射流过渡临界电流，多用于板厚,3.2mm,以上钢板焊接。,37,3.,铜合金的熔化极氩弧焊,铜及铜合金的导热性非常强，易造成熔化不良，需要焊前预热。由于焊接需要较大焊接电流，所以熔滴呈射流过渡。,焊接紫铜的焊接参数的特点是预热温度高，焊接电流大（达到,600 A,）。纯氩气保护时，电弧功率小。采用,Ar+(50-75%)He,保护可以提高电弧的功率，从而降低预热温度。,38,MIG,焊时必须利用阴极清理作用去除氧化膜。铝合金导热快，需要足够的电弧功率熔化母材形成焊缝。薄板焊接时通常采用纯氩为保护气体。焊接厚大件时，采用,Ar,He,混合气体保护，,He,的比例多为,25,。可采用短路过渡或喷射过渡。,4.,铝合金的熔化极氩弧焊,39,注意,：,直流反接时，也即以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大，生产率高。,对于板厚,8mm,以上的铝板，为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用,直流反接,，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。,40,（,1),短路过渡,MIG,焊,采用纯氩气保护，通常采用的焊丝直径为,0.8-1.0mm,，使用,0.5kg,的小型焊丝盘以及特殊的送丝焊枪，焊接厚度为,1,2mm,。直径较细的铝合金焊丝送丝困难。,（,2),喷射过渡及亚射流过渡,MIG,焊,用纯氩气保护，常采用,1.2,2.4mm,直径的焊丝,41,（,3,）大电流,MIG,焊,厚板铝合金可以采用粗焊丝（直径,3.2-5.6mm,）大电流,MIG,焊，焊接电流可以达到,500,1000 A,，焊接生产率很高。内层喷嘴使用,50,Ar,50,He,保护气，加入,He,可以提高电弧功率；外层喷嘴中为,Ar,气，进一步加强保护效果。,