熔化极氩弧焊

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2. 可控制熔滴过渡和熔池尺寸,有利于全位置焊接 脉冲电流可使得熔滴过渡具有更强的方向性, 有利于熔滴沿电弧轴线向熔池过渡。故即可用于 平焊,有可用于空间位置焊接。 脉冲平均电流小,所形成的熔池体积小,熔池 状态稳定。 3. 可有效地控制热输入量,改善接头性能 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,降低过热,提高 焊接性能。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
通常MIG焊以喷射过渡为主,要求焊接电流 要大于喷射临界电流值。 若焊接电流小于喷射临界电流,只能出现 大滴过渡或短路过渡。 大滴过渡稳定性差,不能进行仰焊、立焊 等空间位置焊缝的焊接。短路过渡规范区 间窄,应用较少。 对薄板、空间位置焊接,发展了脉冲MIG焊
与TIG焊比:焊接和电弧电流密度大,焊接热输入大,
熔深大,熔敷率高;焊接板厚大,生产效率高。
与CO2焊比: 电弧状态稳定,熔滴过渡平稳,几乎
无飞溅,熔深大,但成本较高,生产率较低。
与SAW埋弧焊比:焊缝的[H]低,抗冷裂能力高
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3.MIG焊的应用
50年代初应用于铝及铝合金,以后扩展到
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6. 电弧固有的自身调节作用
(1)调节过程:
亚射流过渡电弧特性被发现后,在熔化极气体保护焊方法 中出现了第二种弧长控制方法,即等速送丝焊机匹配恒流
外特性电源的弧长自调节系统.
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6. 电弧固有的自身调节作用
(2)特点:
等速送丝配恒流源 电弧短,抗干扰能力强(自身调节作用强)
只在铝合金MIG焊中应用
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1.影响熔滴过渡的因素
(4)电流极性的影响
DC反接:不跳弧,熔滴根部,形成射流过渡;
DC正接:阴极斑点上移,跳弧,焊丝端部,通过熔滴电流减 小,电磁力减小,靠重力过渡。
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MIG熔滴过渡形式
短路过渡(同CO2 电弧焊) 喷射过渡:射滴过渡、射流过渡 亚射流过渡 脉冲过渡
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2.喷射过渡-射滴过渡
焊丝直径:焊丝直径越小,
临界电流越低
干伸长:干伸长增加使得电
阻热增加,有利于熔滴过渡
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1.影响熔滴过渡的因素
(3)气体介质:
在Ar中加入少量的O2, 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O2会因O2的 电离使电弧收缩,临界 电流提高; 加入CO2使得喷射临界 电流提高
过渡,亚射流过渡,脉冲过渡
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。
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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。
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1.影响熔滴过渡的因素
(2)电流的影响:
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三、熔化极脉冲氩弧焊
弧光传感熔滴过渡检测
弧光传感器在电弧侧面检测 电弧弧光强度的变化。 当第一个熔滴缩颈被拉断, 熔滴脱落的瞬间,弧光信号强 度有突然的降低。 该信号为熔滴过渡的特征 信号。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
采用弧光传感器实现稳定射滴过渡闭环控制:
Step 1:预设脉冲电流值在射流过渡临界电流以上, 得到第一个熔滴。 Step 2:检测到弧光强度陡降信号,据此设置一个合 适的弧光强度信号下降阈值(脉冲电流期间弧光信 号平均值的15%)。 Step 3:当弧光强度下降超过该阈值,控制系统迅速 使脉冲电流降到维弧电流,实现第二滴过渡。 Step 4:时间延迟,然后升高到脉冲电流值,重复下 一次射滴过渡和控制过程。
采用了恒流电源,受外界干扰而发生了弧长或
送丝速度波动时,与恒压电源相比,焊缝几何 尺寸(熔深、熔池形状、熔宽)的波动小
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6. 电弧固有的自身调节作用
该调节系统与等速送丝匹配平外特性射流过渡电弧的自调 节作用相比: 都以焊丝熔化速度为调节量来保证焊接过程中弧长恒定 等速送丝+恒流外特性电源自调节系统在弧长波动时依靠 焊丝熔化系数变化而使焊丝熔化速度变化 等速送丝+平外特性电源自调节系统在弧长波动时靠焊接 电流的改变使焊丝熔化速度变化 亚射流过渡弧长范围比较窄,如1.6铝焊丝,弧长约 2~8mm,给定电流的最佳送丝速度的范围很窄
焊接电流大于某一临界值。
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4.亚射流过渡
原理:弧长比较短,熔滴形成、长大,在 电磁收缩力的作用下形成颈缩,在以射滴 过渡形式脱离之前,熔滴与熔池短路,电 弧熄灭,在电磁收缩力和表面张力的共同 作用下细颈破断,电弧重新引燃,完成过 渡。
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4.亚射流过渡
特点: 铝及其合金焊丝MIG焊
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。
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3.MIG焊的应用
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3.MIG焊的应用
T型接头的焊接(低碳钢)
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4、MIG焊设备
MIG焊设备与CO2电弧焊设备是相通的,只需换 气瓶。
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二、MIG焊的熔滴过渡
MIG焊的熔滴过渡形式主要有:短路过渡,喷射
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2.喷射过渡-射滴过渡
特点:
电弧成钟罩形 斑点力促进熔滴过渡 熔滴小,过渡频率快 电流必须达到射滴过渡临界电流
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3.喷射过渡-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。
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3.喷射过渡-射流过渡
原理:首先跳弧。跳弧后
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3.喷射过渡-射流过渡
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。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
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三、熔化极脉冲氩弧焊
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三、熔化极脉冲氩弧焊
3.3脉冲MIG焊的特点
1. 扩大了电流的使用范围 可在平均电流小于临 界电流(连续电流)条 件下实现稳定的喷射过 渡,只要保证脉冲电流 高于临界脉冲电流即可。 可用粗焊丝焊接薄板。
脉冲和普通MIG电流的差异
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三、熔化极脉冲氩弧焊
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阶段测试
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 焊接电弧由哪几部分构成?其导电机理是什么? 电弧的引燃方法有几种?请分别解释之。 电弧热源作用下的母材断面形态有哪几种?画图解释之。 熔滴过渡的类型有哪些?影响熔滴过渡的作用力都有什 么? 简述TIG焊设备的基本组成。 请叙述小孔型等离子弧焊接的基本特点。 CO2电弧焊为什么是一种低氢型焊接? MIG焊熔滴过渡有哪几种?各有什么特点?
小于临界电流I1,颗粒过渡,过渡频率低 ;大于临界电流 I1,喷射过渡,过渡频率高 。
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1.影响熔滴过渡的因素
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1.影响熔滴过渡的因素 —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。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
3.2脉冲MIG焊参数选择
实际焊接中,希望实现一脉一滴或一脉几滴(2~3滴)。 脉冲电流波形参数:基值电流Ib,脉冲电流Ip,脉冲宽度Tp, 基值时间Tb,平均电流Ia,脉冲频率f,脉宽比K。
正确选择上述参数,可实现稳定的熔滴过渡和热输入控制。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
脉冲宽度与脉冲电流的关系
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三、熔化极脉冲氩弧焊
3.1脉冲MIG焊的 熔滴过渡
脉冲电流:由基值电 流和峰值电流构成。 焊接平均电流低于喷 射过渡临界电流, 在较小的焊接电流 下实现熔滴喷射过 渡。
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三、熔化极脉冲氩弧焊
脉冲MIG焊熔滴过渡的形式 (1)多个脉冲一滴过渡:
(2)一个脉冲一滴过渡 (3)一个脉冲多滴过渡
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三、熔化极脉冲氩弧焊 3.4 脉冲GMA焊接熔滴过渡控制
在MIG/MAG熔滴过渡中,射滴过渡被公认为是最佳的 过渡形式,可以获得好的焊缝成形。然而,稳定的射滴过 渡很难实现。在直流(恒流)焊接中钢焊丝的射滴过渡区 间非常窄;脉冲焊中对参数的设定也要求比较严格。 实验研究表明,当焊接电流达到并超过射流过渡临界 电流后,首先出现一个或几个射滴过渡,随后才转变为射 流过渡。故可考虑通过实时检测熔滴过渡的方法,人为降 低焊接电流,使之实现射滴过渡。
材相近材质的焊丝作为电极,焊丝熔化后形成熔 滴过渡到熔池中,与熔化的母材共同形成焊缝。
MIG属于GMAW
MIG(Ar,He)
MAG(Ar+O2、Ar+CO2)
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1.MIG焊的原理
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2. MIG焊的特点
MIG可以焊接几乎所有的金属。 惰性气体保护,焊缝纯净度高,力学性能好;电弧 燃烧稳定;熔滴细小,过渡稳定;飞溅小。
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3.喷射过渡-射流过渡
防止措施:
加强保护,增大气流量 减小电流、 采用亚射流过渡
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4.亚射流过渡

亚射流过渡:介于短路过渡与射滴过渡之间
的亚射滴过渡。颈缩下熔滴短路之前形成并 达到临界脱落状态,在表面张力和电磁收缩
力的作用下脱落。
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4.亚射流过渡
形成条件:铝合金焊接,短弧,直流反极性接法,
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。
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5.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
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三、熔化极脉冲氩弧焊
脉冲参数的作用和影响: (1)基值电流Ib和基值时间Tb:维持电弧稳定
燃烧,预热焊丝和母材,使焊丝端部少量熔化。 也可用于调节平均电流和焊接热输入。基值参数 不宜过大。 (2)脉冲电流Ip和脉冲宽度Tp:决定脉冲能量 的主要因素。脉冲电流必须大于临界脉冲电流。 增大脉冲电流可增加熔深。 (3)平均电流Ia:低于临界电流,决定热输入量。 (4)脉冲频率f和脉宽比K:可控硅整流或逆变 技术,50Hz用于焊钢,100Hz用于焊铝。K反应 了脉冲焊的强弱,一般在50%附近取值。
第六章 熔化极氩弧焊
Metal Inert Gas Arc Welding(MIG)
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内容
一、熔化极氩弧焊方法
二、熔化极氩弧焊熔滴过渡
三、熔化极脉冲氩弧焊
四、各种金属的焊接
五、其它焊接技术
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一、熔化极氩弧焊方法
1.熔化极氩弧焊原理(MIG)
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1.MIG焊的原理
以惰性气体或混合气体作为保护气体,采用与母
射滴过渡是小电流滴状过渡 和大电流射流过渡之间的一 种过渡形式。 形成条件:一般是MIG焊铝、
铜时出现,电流必须达到射滴 过渡临界电流,
Fronius公司提供
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2.喷射过渡-射滴过渡
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。
第一个较大的熔滴脱落,电 弧成锥状,很容易形成等离
子流,使液态金属熔滴成铅 笔尖状,直径很小,熔滴的 表面张力很小,再加上等离 子流的作用细小的熔滴以很 快的速度一个一个过渡,形 成射流过渡。
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3.喷射过渡-射流过渡
特点: 钢焊丝MIG焊 电弧成锥形 有射流过渡临界电流。 斑点力、等离子流力促进熔滴过渡 熔滴小,过渡频率快 射流过渡熔透能力高,可能产生指状熔深问题
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四、各种金属的焊接
MIG焊可用于各种金属及其合金的焊接。使用同等系金 属的焊丝,采用氩气、氦气或混合气保护。
6.4.1 铝合金的焊接
1. 短路过渡焊接 主要矛盾:送丝困难。方案:细焊丝(直径0.8、 1.0mm),小型焊丝盘、特殊送丝焊枪。
电弧成碟状,阴极清理区大
电弧短,2-8mm 介于短路过渡与射滴过渡之间
电弧的固有调节作用强烈
在亚射流过渡区中焊丝熔化系数随可见弧长的缩短而增大 无焊缝起皱 与短路过渡的区别:先有颈缩后短路,且短路时间短,短 路电流小
与射滴过渡的区别:有短路现象
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5.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
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