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 影响熔化极氩弧焊焊缝成形的因素
影响熔化极氩弧焊焊缝成形的因素

熔化极氩弧焊是得用氩气或富氩气体作为保护介质，以燃烧于焊丝工件之间的电弧作为热源的电弧焊。利用氩气或氩气与氦气的混合气体作保护气体时，称熔化级惰性气体保护焊，简称MIG（Metal Inert Gas Welding)焊；利用氩气+氧气，氩气+二氧化碳，或氩气+二氧化碳+氧气等作保护气体时，称活性气体保护焊，简称MAG（Metal Active Gas Welding)焊。
一，熔化极氩弧焊熔滴过渡对焊缝成形的影响
MIG焊熔滴过渡形态可以分为短路过渡，喷射过渡，亚射流过渡，脉冲过渡等，
依据材质，焊件尺寸，焊接姿势而使用。
1．短路过渡
MIG焊熔滴短路过程与二氧化碳电弧焊熔滴短路过渡是相同的，也是使用较细的焊丝在低电压，小电流下产生的一种可得用的熔滴过渡方式，区别在于MIG焊熔滴短路过渡是在更低的电压下进行并且过渡过程稳定，飞溅少，适合进行薄板高速焊接或窨位置焊缝的焊接。其特点是采用小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力用液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中。短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，不过熔深较浅。
2．喷射过渡
MIG焊接熔滴喷射过渡主要用于中等厚度和大厚度板水平对接和水平角接。MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的原因是电弧形态比较扩展。
MIG焊一般采用焊丝为阳极，而把焊丝接负或采用交流的较少。其原因有两项，一是要充分利用电弧对母材的清理作用，另一原因是为了使熔滴细化，并且能形成平稳过渡。
在小电流时，由于电磁拘束力小，熔滴主要受重力的作用而产生过渡，其颗粒较焊丝直径更大。这种焊接过渡工艺形成的焊缝易出现熔合不良，未焊透，余高过大等缺陷，因此在实际焊接中一般不用。当增大电流后，电极前端被削成尖状，熔滴得以细颗粒化，这时的熔滴过渡形态称作“喷射过渡”。
1）   射滴过渡
射滴过渡时的电弧是钟罩形。铝及合金熔化极氩弧焊及钢焊丝的脉冲焊经常是射滴过渡形式。易形成未熔透等缺陷。
2）   射流过渡
焊丝前端在电弧中被削成铅笔状，熔滴从前端流出，以很细小的颗粒进行过渡。其过渡频度最大可以达到每秒500次。此时强大的等离子流力和高速熔滴的冲击力在熔池中部产生很大的挖掘作用，将熔池中部的液体金属排向两边和后侧，使得电弧直接加热熔池底部的金属。于是在熔池中部形成了犹如指状的熔池凹陷，通常称为指状熔深。这种焊缝在其根部易于形成气孔，未熔通等缺陷，当面氩中加入少量二氧化碳，氧气，氦气时，可使这种指状熔深得到改善。另外，在焊接铝及铝合金时，易出现焊缝起皱现象，这需要控制好保护气体和焊接电流来避免。
3，亚射流过渡
这是介于短路过渡与射滴过渡之间的一种过渡形式。电弧特征是弧长较短。这种过渡形式主要用于平焊及横焊位置的铝及铝合金焊接。其优点是焊缝外形用熔深非常的均匀一致，可避免指状熔深。
4，脉冲过渡
在平焊位置通过脉冲参数的调整，使熔滴过渡按照所希望的方式进行。进行空间位置焊缝焊接时，由于脉冲电流大，使熔滴过渡具有更强的方向性，有利于熔滴沿电弧轴线顺利过渡到熔池中。由于脉冲平均电流小，所形成的熔池体积也会小一些，再加上脉冲加热和熔滴过渡是间断性发生的，所以熔池金属即使处于立焊位置也不至于流淌，保持了熔池状态的稳定性。对于热敏感性较大的材料，通过平均电流调节对母材的热输入或焊接线能量使焊缝金属和热影响区的过热现象降低，从而使接头具有良好的品质。裂纹倾向性降低。此外，脉冲作用方式可以防止熔池出现单向性结晶，也能够提高焊缝性能。
二，电流，电压，焊速的影响
焊接电流，电弧电压和焊接速度是决定焊缝尺寸的主要工艺参数
1， 焊接电流
其它条件不变时，随着焊接电流增大，焊缝的熔深，熔宽和余高均增大。其中以熔深随电流增大最明显，而熔宽只是略有增大。这是因为：
1） 随着电流增大，工件上的热输入和电弧力均增大，热源位置下移，故熔深增大。熔深与焊接电流近于成正比关系：H=KmI,Km熔深系数，它与焊丝直径，电流种类等因素有关
电极直径(mm)    焊接电流(A)    焊接电压(V)    焊接速度(m.h-1    熔深系数Km(mm/ A
1.2~2.4    210~550    24~42    40~120    1.5~1.8
2)随电流增大，电弧截面增加，同时电弧潜入工件深度也增加，使电弧斑点移动范围受到限制。因此实际熔宽几乎不变，所以余高增大。
2，电弧电压
其它条件不变时，随电弧电压增大焊缝熔宽显著增加，而熔深和余高略有减小。这是因为随弧长增加，工件上比热流的分布半径r 增大，Qm减小，因此熔宽增大而熔深略有减小。当焊丝熔化量不变时，由于熔宽增大而使余高减小。
3， 焊接速度
焊速提高时，焊接截能量（P/lm）减小，熔宽和熔深都明显减小，余高也略有减小。在大功率电弧电弧高速焊时，强烈的电弧力把熔池金属猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金属来不及均匀分布在整个焊缝宽度上，易形成咬边。这种现象限制了焊速的提高。
铝材焊接简易指南
母材准备：要焊接铝材，焊工必须小心的清洁好母材，要用油剂或者溶剂清除铝材表面的任何氧化物和碳氢化合物的污染。铝材表面的氧化物融化温度在华氏3700度，而其下面的铝制母材在华氏1200度就会融化。因此，残留任何氧化物在铝制母材的表面将会制约填充金属的对加工件的穿透性。

要清除铝材表面的氧化物，可以使用不锈钢的钢丝毛刷或者溶剂腐蚀的方法。在使用不锈钢毛刷的时候，只能往一个固定的方向刷除。小心不要太用力和不仔细：粗暴的动作会造成氧化物嵌入铝制母材。同时，只在铝材表面使用不锈钢刷不要使用在不锈钢或者碳钢上使用过的刷子。在使用化学溶剂的方法的时候，要确保焊接前将溶剂清除干净。

要最大程度的用油剂或者溶剂的方法减小碳氢化合物的不良影响，还要使用去油剂。同时要确保去油剂不含任何碳氢化合物。

  预热： 预热铝制加工件能够帮助避免焊接裂缝的产生。预热温度不应该超过华氏230度，要使用温度计监测温度以防止过热。另外，将间断焊放在焊接区域的开始和结尾处能帮助加强预热效果。焊工还应该在焊接薄材的时候预热一片厚的铝材。

  处理速度：铝材焊接的过程需要“高温高速”的处理。不同于钢材，铝材的较高的热导性需要使用温度更高的电流电压设定和更高的焊接速度。如果焊接速度太慢，将会有过多的焊接穿透，特别是在焊接薄材的时候。

  保护气体：氩气由于其优异的清洁性能，被作为最常用的铝材焊接保护气体。在焊接5XXX-系列的铝合金的时候，使用的保护气体是氩气和氦气的混合气体。最多75%的氦气的比例能达到减小镁氧化物影响的最佳效果。

  焊丝：选择和母材熔点相近的铝制填充金属丝。焊工越能限制金属的融化范围，焊接合金就越容易。要用直径3/64-或者1/16英寸的填丝。填充金属丝的直径越大越容易送丝。要焊接薄型材料，用0.035英寸直径的焊丝加上脉冲焊接的处理工序，低速送丝（大概100到300英寸每分钟），效果就会很理想了。

  凹面材料焊接：在铝材焊接中，火花飞溅会导致焊接失败。裂缝是导致从铝材高速的热膨胀到大量冷却造成的收缩的后果。焊接裂缝的风险在焊接凹面材料的时候最大，因为材料表面小坑会收缩，冷却的时候就会造成材料的撕裂。因此，焊工应该制造出凸面形状的坑，凸面就会补偿焊接时造成的收缩。

  电源选择：在选择焊接铝材的气体金属弧焊机的电压的时候，首先需要考虑的是熔滴过渡飞溅或者脉冲的问题。

恒定电流和恒定电压的电焊机可以被用来喷射弧焊。喷射弧是将焊条上很小的熔化金属滴通过焊弧喷射到母材上面。在焊接厚铝材的应用中要求焊接电流超过350安的恒定电流，这才能达到最好的效果。

脉冲过渡通常是在逆变电源的支持下进行的。新型的电源包含内建的脉冲程序。在气体金属弧焊脉冲的时候，每次电流脉冲就有一滴填充金属从焊条过渡到加工件，这个处理过程中，会产生正极的熔滴过渡，达到较少的飞溅和较高焊接速度的效果。使用脉冲气体金属弧焊工艺来焊接铝材的时候，热输入的控制也更好，还能够轻松的进行错位焊接，让焊工以较低的送丝速度和较低的电流来进行薄材的焊接。

  送丝机：首选的在长距离送软铝丝的方法是推挽式送丝，这种方法使用封闭的送丝机构来保护焊丝不受环境影响。在送丝机构里面的恒定扭矩和变速电机负责送丝动力，同时引导焊丝通过焊枪，达到恒定的出力和速度。焊枪的高扭矩电机拉动焊丝，保证送丝速度和焊弧的协调一致。

有的焊工使用同样的送丝机来输送钢丝和铝丝。在这样的情况下，使用塑料或者尼龙的衬垫能帮助达到顺滑和协调一致的送丝（铝）效果。在具体焊接的时候，尽量保持焊枪线缆的笔直来减小送丝阻力。仔细检查主动辊和引导管之间的同轴度，防止铝材刮花。

使用为铝材而设计的主动辊。将主动辊设定紧一些来达到不变的送丝速度。过紧的设定会导致焊丝的变形和不稳定的送丝：而太松的话，就会导致不稳定的送丝。两种情况都会直接导致焊弧和焊接多孔性的不稳定。

  焊枪：使用分别不同的焊枪衬垫来焊接铝材。要防止焊丝被扰乱，可以尝试同时收紧衬垫的两头，进而消除衬垫和气体发散器之间的缝隙。

经常更换衬垫可以减小铝材粗糙表面的潜在氧化物对送丝造成的不良影响。在焊接电流超过200安的时候，要使用水冷焊枪来冷却，减少送丝的困难。