第七章熔化极氩弧焊.ppt

1、中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊MIGAr+He作保护气体作保护气体MAGAr+O2作保护气体作保护气体Ar+CO2作保护气体作保护气体Ar+O2+CO2作保护气体作保护气体Ar作保护气体作保护气体Metal Inert Gas Arc Welding（MIG）Metal Active Gas Arc Welding（MAG）中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School

2、 of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1 7.1 熔化极氩弧焊原理、特点及应用熔化极氩弧焊原理、特点及应用7.1.1 7.1.1 熔化极氩弧焊工作原理熔化极氩弧焊工作原理1 1焊件焊件 2 2电弧电弧 3 3焊丝焊丝 4 4焊丝盘焊丝盘 5 5送丝滚轮送丝滚轮 6 6导电嘴导电嘴 7 7保护罩保护罩 8 8保护气体保护气体 9 9熔池熔池 1010焊缝金属焊缝金属中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化

3、极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1.2 7.1.2 熔化极氩弧焊的特点熔化极氩弧焊的特点 优点优点：（1 1）MIGMIG焊时，电弧空间无氧化性焊时，电弧空间无氧化性，能避免氧化，焊接，能避免氧化，焊接中不产生熔渣，在焊丝中不需要加入脱氧剂，可以使中不产生熔渣，在焊丝中不需要加入脱氧剂，可以使用与母材同等成分的焊丝进行焊接。用与母材同等成分的焊丝进行焊接。MAGMAG焊氧化性较弱。焊氧化性较弱。（2 2）与与COCO2 2电弧焊相比较，熔化极氩弧焊电弧稳定、熔电弧焊相比较，熔化极氩弧焊电弧稳定、熔滴过渡稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。滴过渡稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。（3 3）与钨极氩弧焊相比较，

4、焊丝和电弧的电流密度大，与钨极氩弧焊相比较，焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变形小，焊接生产率高。形小，焊接生产率高。（4 4）MIGMIG焊采用焊丝为正的直流电弧焊接铝及铝合金时，焊采用焊丝为正的直流电弧焊接铝及铝合金时，对母材表面的氧化膜有良好的阴极清理作用。对母材表面的氧化膜有良好的阴极清理作用。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊缺点：缺点：（1 1）氩气及混

5、合气体比氩气及混合气体比COCO2 2气体的售价高，气体的售价高，熔化极氩弧焊的焊接成本比熔化极氩弧焊的焊接成本比COCO2 2电弧焊的焊接电弧焊的焊接成本高。成本高。（2 2）MIGMIG焊对工件、焊丝的焊前清理要求较焊对工件、焊丝的焊前清理要求较高，即焊接过程对油、锈等污染比较敏感。高，即焊接过程对油、锈等污染比较敏感。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.1.3 7.1.3 熔化极氩弧焊的应用熔化极氩弧焊的应用 1.1.MIGMIG焊几乎可

6、以焊接所有的金属材料，主要用焊几乎可以焊接所有的金属材料，主要用于焊接铝、镁、铜、钛及其合金，以及不锈钢于焊接铝、镁、铜、钛及其合金，以及不锈钢 2.2.富氩混合气体保护的富氩混合气体保护的MAGMAG焊可以焊接碳钢和某焊可以焊接碳钢和某些低合金钢，在要求不高的情况下也可以焊接些低合金钢，在要求不高的情况下也可以焊接不锈钢。不能焊接铝、镁、铜、钛等容易氧化不锈钢。不能焊接铝、镁、铜、钛等容易氧化的金属及其合金。的金属及其合金。3.3.广泛应用于汽车制造、工程机械、化工设备、广泛应用于汽车制造、工程机械、化工设备、矿山设备、机车车辆、船舶制造、电站锅炉等矿山设备、机车车辆、船舶制造、电站锅炉等行

7、业。行业。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.27.2焊接电源及极性选择焊接电源及极性选择 一般采用一般采用直流反接直流反接（焊件接负），很少采（焊件接负），很少采用直流正接（焊件接正）或者交流电流：用直流正接（焊件接正）或者交流电流：（1 1）（2 2）为了得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过为了得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过渡过程渡过程（3)3)是在焊接铝、镁及其合金时，也需要利用直是在焊接铝、镁及其合金时，也需要利用直流反接时电弧对焊件及熔

8、池表面的氧化膜所具流反接时电弧对焊件及熔池表面的氧化膜所具有的阴极清理作用。有的阴极清理作用。PAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRP中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3 7.3 熔化极氩弧焊的熔滴过渡熔化极氩弧焊的熔滴过渡 熔滴过渡形态有熔滴过渡形态有粗滴过渡、射滴过渡、粗滴过渡、射滴过渡、射流过渡、亚射流过射流过渡、亚射流过渡、短路过渡等。渡、短路过渡等。应用广泛的是应用广泛的是射滴过射滴过渡、射流过渡和亚射渡、射流过

9、渡和亚射流过渡。流过渡。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.1 7.3.1 射滴过渡射滴过渡射滴过渡的电弧形态及熔滴上的作用力射滴过渡的电弧形态及熔滴上的作用力a a）射滴过渡的熔滴及电弧形态射滴过渡的熔滴及电弧形态 b)b)射滴过渡的熔滴上的作用力射滴过渡的熔滴上的作用力原理：原理：阻碍熔滴过渡的力主要是阻碍熔滴过渡的力主要是焊丝与熔滴间的表面张力。斑点焊丝与熔滴间的表面张力。斑点压力作用在熔滴表面各个部位，压力作用在熔滴表面各个部位，其

10、阻碍熔滴过渡的作用降低。其阻碍熔滴过渡的作用降低。过渡的推动力是作用在熔滴上的过渡的推动力是作用在熔滴上的电磁收缩力。电磁收缩力。熔滴的尺寸明显减小，接近于熔滴的尺寸明显减小，接近于焊丝直径，熔滴沿焊丝轴向过渡。焊丝直径，熔滴沿焊丝轴向过渡。n形成条件：形成条件：一般是一般是MIGMIG焊铝时焊铝时或钢焊丝脉冲焊时出现，电流或钢焊丝脉冲焊时出现，电流必须达到射滴过渡临界电流，必须达到射滴过渡临界电流，中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.2

11、7.3.2 射流过渡射流过渡 当焊接电流进一步增大，并超过射流过渡当焊接电流进一步增大，并超过射流过渡的临界电流值时，产生射流过渡。熔滴过渡时的临界电流值时，产生射流过渡。熔滴过渡时电弧燃烧稳定，对保护气流扰动较小，金属飞电弧燃烧稳定，对保护气流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的保护效果和焊接质溅也小，故容易获得良好的保护效果和焊接质量。量。MIGMIG和和MAGMAG焊主要采用这种过渡形式焊主要采用这种过渡形式。射流过渡形成机理示意图射流过渡形成机理示意图中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engin

12、eering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.3.3 7.3.3 亚射流过渡亚射流过渡形成条件：形成条件：只在铝及铝合金只在铝及铝合金MIGMIG焊时才会出现的一种熔滴过渡形焊时才会出现的一种熔滴过渡形式式定义：定义：其介于短路过渡和射滴过渡之间。由于弧长较短，尺寸细其介于短路过渡和射滴过渡之间。由于弧长较短，尺寸细小的熔滴在即将以射滴形式过渡到熔池中时，发生短路，然小的熔滴在即将以射滴形式过渡到熔池中时，发生短路，然后在电磁收缩力的作用下完成过渡后在电磁收缩力的作用下完成过渡。特点特点1 1）弧长比较短，电弧向四周扩展为碟形，）弧长比较短，电弧向四周扩展为碟形，存在熔滴短路过程，电

13、弧略微带有爆声。存在熔滴短路过程，电弧略微带有爆声。2 2）熔深呈碗形，可避免指状熔深。）熔深呈碗形，可避免指状熔深。3 3）电弧呈蝴蝶形状，阴极雾化）电弧呈蝴蝶形状，阴极雾化作用强。作用强。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊7.5 7.5 熔化极氩弧焊的保护气体及焊丝熔化极氩弧焊的保护气体及焊丝7.5.1 7.5.1 保护气体保护气体 1.1.Ar+HeAr+He2.2.氩气电弧稳定而柔和，阴极清理作用好，氩气电弧稳定而柔和，阴极清理作用好，氦

14、气电弧发热量大而集中，具有较大的熔深。氦气电弧发热量大而集中，具有较大的熔深。两者混合使用就可同时具有两者的优点。两者混合使用就可同时具有两者的优点。3.3.2.Ar+H2.Ar+H2 24.4.利用利用Ar+HAr+H2 2混合气体的还原性，焊接混合气体的还原性，焊接镍及镍及其合金时其合金时，可以抑制和消除焊缝中的，可以抑制和消除焊缝中的COCO气孔，气孔，但但H H2 2含量必须低于含量必须低于6 6，否则会导致产生，否则会导致产生H H2 2气气孔。此外，在孔。此外，在ArAr中加入中加入H H2 2可提高电弧温度，可提高电弧温度，增加母材热输入。增加母材热输入。中国矿业大学大学材料科学

15、与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊3.Ar+N3.Ar+N2 2 ArAr中加入中加入N N2 2后，电弧的温度比纯后，电弧的温度比纯ArAr电弧的温电弧的温度高。主要用于度高。主要用于焊接铜及铜合金焊接铜及铜合金（从冶金性质上（从冶金性质上考虑，通常氮弧焊只在焊接脱氧铜时使用），其考虑，通常氮弧焊只在焊接脱氧铜时使用），其ArAr与与N N2 2的混合比为的混合比为8080:20:20。这种气体与这种气体与Ar+HeAr+He混合气体比较，优点是混合气体比较，优点是N

16、 N2 2的来源多，价格便宜。缺点是焊接时有飞溅，并的来源多，价格便宜。缺点是焊接时有飞溅，并且焊缝表面较粗糙。且焊缝表面较粗糙。中国矿业大学大学材料科学与工程学院中国矿业大学大学材料科学与工程学院School of Material Science&Engineering第第7 7章章 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊4.Ar+O4.Ar+O2 2两种类型两种类型:一类含一类含O O2 2量较低，为量较低，为1 15 5，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较高的高强度钢；高的高强度钢；纯纯ArAr焊接不锈钢（包括低碳钢和低合金钢）存在问题焊接不锈钢（包括低碳钢和低合金钢）存在问题：1 1）液态金属）液态金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔，焊缝的润湿性差，易产生的粘度及表面张力较大，易产生气孔，焊缝的润湿性差，易产生咬肉等缺陷；咬肉等缺陷；2 2）电弧的阴极斑点不稳定，产生阴极漂移，使焊缝）电弧的阴极斑点不稳定，产生阴极漂移，使焊缝熔深及成形不规则熔深及成形不规则。加入少量的加入少量的O O2 2,可得以改善：可得以改善：原因：原因：1 1）提高熔池的氧化性，降