焊接基础知识133-MAG MIG焊-低热输入熔滴过渡形式的发展
MIG焊接篇(中文)
焊接基础知识培训教材MIG 焊接篇铝不锈钢株式会社DAIHEN(OTC)焊机新干线车厢内部的MIG 焊接 不锈钢容器的MIG 焊接株式会社DAIHEN(OTC)焊机焊接基础知识培训教材由以下各篇组成：DAIHEN(OTC)MIG焊接讲座教材目录1．MIG焊接原理 1 1-1序言 11-2MIG焊接原理 2 2．MIG焊接的主要特点 2 3．MIG焊接现象 3 3-1溶滴过渡现象 33-1-1射流过渡 43-1-2大滴状过渡 43-1-3短路过渡 43-1-4复合过渡(亚射流过渡) 53-1-5适应的溶滴过渡方式 5 3-2脉冲MTG焊接 63-3溶滴过渡与溶深的形状 63-4清洁作用7 4．MIG焊机8 4-1MIG焊接电源8-94-2逆变控制及模糊控制方式的MIG焊机的特点9-114-3MIG焊机的主要构成以及作用11 4-3-1MIG焊机的构成114-3-2焊枪124-3-3送丝装置12-13 5．影响MIG焊接结果的主要原因13 5-1焊接电流145-2电弧电压155-3焊接速度165-4焊枪的操作17 6．MIG焊接材料18 6-1铝及其合金186-2不锈钢196-3铜及铜合金20 7．有关MIG焊接的主要用语及解说21-231.MIG 焊接原理1-1序言MIG 焊接是“Metal Inert Gas Welding ”的简称。
1948年开发成功了利用基本与母材同一材料的焊丝作电极的MIG 焊接法。
在日本大阪变压器公司最先进行MIG 焊机的开发，从1956年以“SIGMA Shield Inert Gas Metal Arc ”的名称进行销售以来，其MIG 焊机得到了广泛的应用。
在此以后，大阪变压器公司开发了特种的脉冲电弧焊接法，从1965年销售了以“PULSE AUTO ”的名称受到青睐的MIG 焊机以来，从顾客处得到了买MIG 焊机要到大阪变压器的好评。
并保持其不动地位至今。
1-2 MIG 焊接的原理MIG 焊接的基本原理与CO2/MAG 焊接一样，所不同的是作为保护气体MIG 焊接时所用的保护气体为氩气等惰性气体。
mag焊接-原理和特点
MAG 焊接- 原理和特点1. 原则和特性MAG 焊是一种熔化焊丝和工件之间的电弧形态的气体金属弧焊（GMAW）方法，通过加热将焊丝和工件融化焊接在一起。
焊丝根据焊机设置以一个恒定的速度自动供给。
在焊接过程中，从气体钢瓶供给保护气体保护焊接区，隔绝大气中的气体，如氮和氧。
如果这些气体接触电极、电弧或焊接金属，可能会导致熔化缺陷、孔隙率和焊接金属脆化。
二氧化碳气体保护焊是唯一的熔滴过渡过程，被称为“短路法”。
焊接薄板时，往往会出现变形、燃烧等问题。
为了防止这样的现象，需要减少热量输入。
下面说明的短路法可保持薄板最佳焊接的低穿透深度。
短路焊接中的熔滴过渡传递：焊丝末端是由于电弧加热而熔化。
这使得熔滴接触工件，造成短路，它会短暂熄灭电弧。
当短路发生时，高电流通过，直到熔池的表面张力将熔融金属熔珠从电极嘴拉下。
然后电弧重新启动一次，大约每秒重复 100 次这个过程。
MAG 焊特性：通过减少变形和燃烧的风险，使得薄板可被焊接。
?简单易学。
焊接质量不依赖于焊工的技术水平。
?熔融金属温度低，流动性小，全方位焊接均具有高操作性。
?产生的焊渣非常少，所以没有必要清除。
?由于保护气体必须保持在焊接区域周围，所以不适合在室外焊接或在强通风口处焊接。
?注意：?－M AG 焊接金属活跃气体焊接是运用的纯二氧化碳（CO2）保护气体，或包含二氧化碳（CO2）和其它气体的混合气。
它被认为是活性的，是因为CO2与熔焊焊池进行了有限的反应。
MAG 焊温度达到约2732 °F (1500 °C)。
－M IG 焊接金属惰性气体焊接是运用如 100%的氩（Ar）的保护气体。
因为氩是惰性的，它不与焊接熔池反应。
－M IG 铜焊金属接合法是在比 MAG 焊接温度低很多度的情况下，使用填充材料将工作件接合在一起，约1742 °F (950 °C)。
基本金属保持在低于会削弱 UHSS 的温度，如 1,500 MPa 钢。
3.1.3-4MIGMAG焊讲解
UG——基础电压（V） UP——脉冲电压（V） Um——电压平均值（V） Ueff——有效电压（V） tG——基础时间（ms）
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MIG/MAG脉冲电弧焊与直流焊相比较， 优缺点如下：
• 优点： —良好的引弧性能 —焊接参数对所焊工件的良好适应性 —热输入量可保持最小 —较粗焊丝可焊较薄工件 —在整个脉冲功率调节区内飞溅少 —焊缝的良好抗气孔性能 —与直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高25% —良好的抗腐蚀性能 • 缺点： —焊接设备较昂贵 —焊接设备的调整较复杂 —导电咀寿命较短
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• • • • •
熔化极气体保护焊焊接原理 熔化极气体保护焊焊接设备 熔化极气体保护焊焊接材料 熔化极气体保护焊焊接工艺 熔化极气体保护焊典型应用
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焊枪
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 焊枪手柄 焊枪颈部 焊枪开关 软管 气体喷咀 导电咀 导电咀接头 绝缘套管 送丝弹簧或送丝软管 焊丝 气体输入 焊接电流输入
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控制箱
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可简化标记为 ISO 14341-A G3Si1
焊丝的化学成分 保护气体 冲击性能 强度和延伸率 焊丝和/或 熔敷金属/金属熔化极气体保护焊 国际标准编号，按照屈服强度和47焦耳冲击功分类
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与普通MIG,MAG焊相比,脉冲MIG,MAG焊接有何特点
与普通MIG/MAG焊相比，脉冲MIG/MAG焊接有何特点
2011-09-19 15:23
普通MIG/MAG焊的主要熔滴过渡形式是射流过渡。
而脉冲MIG/MAG焊的熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴，就其实质而言属于射滴过渡。
这时主要特点如下：
1)脉冲MIG/MAG焊的最佳熔滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。
这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数，也就是焊丝熔化速度。
2)由于一脉一滴的射滴过渡，熔滴直径大致与焊丝直径相等，则熔滴电弧热较低，也就是熔滴温度低(与射流过渡和大滴过渡相比)。
所以提高了焊丝的熔化系数，也就是提高了焊丝的熔化效率。
3)因熔滴温度低，所以焊接烟雾少。
这样一方面降低了合金元素的烧损，另一方面改善了施工环境。
4)焊接飞溅小，甚至无飞溅。
5)弧长短，电弧指向性好，适于全位置焊接。
6)焊缝成形良好，熔宽较大，指状熔深特点减弱，余高小。
7)扩大了MIG/MAG焊射流过渡的使用电流范围。
脉冲焊时焊接电流从射流过渡的临界电流附近一直到几十安的较大电流范围内均可实现稳定的射滴过渡。
钢的熔化极气体保护焊MIG,MAG焊适用的熔滴过渡方式
钢的熔化极气体保护焊(MIG/MAG焊)适用的熔滴过渡方式2012-02-19 13:58:33钢的MIG/MAG焊通常为短路过渡、射流过渡和脉冲射流过渡。
不锈钢的短路过渡MIG焊通常使用φ0.8-φ1.2mm细焊丝和ψ(Ar)95%-75%+ψ(C02)5%-25%的富氩混合气体，用于薄板和打底层焊接。
使用混合气体的效果(无论工艺性能或焊缝成形)要好于使用纯氩。
不锈钢的中厚板焊接可采用射流过渡或脉冲射流过渡，使用氧化性比短路过渡时要小的富氢混合气体，如ψ(Ar)99%-98%+ψ(CO2)1%-2% 、ψ(Ar)95%-90% +ψ(CO2)5%-10%，要求更高时还可采用氩-氦混合气休，如ψ(Ar)70%-50%+ψ(He)30%-50%脉冲射流过渡常使用ψ1.6mm以下的细焊丝，使用小于临界电流的平均电流进行焊接，不仅电流稳定，而且可通过调整脉冲规范以调节焊缝成形，细化组织并提高其抗裂性。
低碳钢和低合金钢的短路过渡MIG焊以使用富氢混合气体保护为宜。
通常使用二元混合气体ψ(Ar)85% -75% +ψ(CO2)15%-25%，氧化性更强的混合气体会导致钨极烧损。
细丝短路过渡MIG焊适用于低碳钢和低合金钢薄板及空间位置焊缝的焊接，焊接电流一般不超过250A。
低碳钢和低合金钢的射流过渡焊的焊接电流必须大于临界电流，也以使用氧化性较小的富氢混合气体为宜，如ψ(Ar)97%-95% +ψ(O2)3%-5%、ψ(Ar)90%-85%+ψ(C02)10%-15%，焊接电流过大也不允许。
如焊丝的伸出长度较大，焊接电流也较大时，将使焊丝端头的铅笔尖又细又长，并喷射出强烈的金属蒸气。
当受外部干扰时，细长的铅笔尖会发生弯曲，这时在金属蒸气的反作用下，将使铅笔尖绕焊丝轴线旋转，形成所谓“旋转射流过渡”，金属熔滴将被大量抛出电弧区域而形成飞溅(图2-24)，故低碳钢和低合金钢的射流过渡焊的焊接电流必须小于旋转射流过渡时的临界电流。
3.1.3-4MIGMAG焊详解
焊丝的化学成分 保护气体 冲击性能 强度和延伸率 焊丝和/或 熔敷金属/金属熔化极气体保护焊 国际标准编号，按照屈服强度和47焦耳冲击功分类
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焊丝的化学成份
化学成分%（mm） Mn P S 其它合金成分组成 Ni Mo Al Ti和Zr
焊枪
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 焊枪手柄 焊枪颈部 焊枪开关 软管 气体喷咀 导电咀 导电咀接头 绝缘套管 送丝弹簧或送丝软管 焊丝 气体输入 焊接电流输入
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控制箱
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C G0
Si
G2Si1
G3Si1 G4Si1 G3Si2 G2Ti G3Nii G3Ni2 G2Mo G4Mo G2A1
0.06-0.14
0.06-0.14 0.06-0.14 0.06-0.14 0.04-0.14 0.06-0.14 0.06-0.14 0.08-0.12 0.06-0.14 0.08-0.14
UG——基础电压（V） UP——脉冲电压（V） Um——电压平均值（V） Ueff——有效电压（V） tG——基础时间（ms）
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MIG/MAG脉冲电弧焊与直流焊相比较， 优缺点如下：
• 优点： —良好的引弧性能 —焊接参数对所焊工件的良好适应性 —热输入量可保持最小 —较粗焊丝可焊较薄工件 —在整个脉冲功率调节区内飞溅少 —焊缝的良好抗气孔性能 —与直流焊相比对空间焊缝其熔化效率约高25% —良好的抗腐蚀性能 • 缺点： —焊接设备较昂贵 —焊接设备的调整较复杂 —导电咀寿命较短
熔滴的过渡
• 在空间任何位置进行焊接时，电磁力
都有促进熔滴过渡的作用。在用大电
流施磁力
第二节 熔滴过渡
4 爆破力
•
若熔滴内部含有易挥发金属或由于冶金反
应而生成气体，则在电弧高温作用下气体积聚和
膨胀而造成较大的内力，从而使熔滴爆炸。在
CO2短路过渡焊接时，电磁力及表面张力的作用
第二节 熔滴过渡
3、熔滴过渡特性对焊接过程的影响
１）熔滴过渡的速度和熔滴的尺寸影响焊接过程的稳 定性、飞溅程度以及焊缝成形的好坏；
２ ）熔滴的尺寸大小和长大情况决定了熔滴反应的作 用时间和比表面积（指熔滴的表面积与其体积或质 量之比）的大小,从而决定了熔滴反应速度和完全程 度；
３ ）熔滴过渡的形式与频率直接影响焊接生产率；
• 电磁力的方向垂直于导体表面（更确 切的说是垂直于电流线），使导体截 面积减小。电磁力对焊条未熔化部分 无甚影响，而对熔化的金属则有显著 的压缩作用。特别是在焊条末端与熔 滴之间的细颈部分，电流密度最大， 电磁力也最大。这种沿焊条轴线分布 不均匀的电磁力又构成一种轴向推力， 促使熔滴脱离焊条，而向熔池过渡。
端产生缩颈，轴向分力则
使熔滴保持在焊丝末
端．阻碍熔滴过渡。
第二节 熔滴过渡 熔滴受重力和表面张力示意图
第二节 熔滴过渡
•
如果焊丝半径为R，熔滴半径为r，则焊丝
与熔滴之间的表面张力Fδ为：
• Fδ=2πRσ 式中，σ是表面张力系数，其数值与
材料、温度、气体介质等因素有关。
表2-1 纯金属的表面张力系数
４ ）熔滴过渡的特性对焊接热输入有一定的影响，改 变熔滴过渡的特性可以在一定程度上调节焊接热输 入，从而改变焊缝的结晶过程和热影响区的尺寸及 性能。
MIG焊接基础知识
八 關於MAG焊
MAG—Metal Active Gas Arc Welding 金屬極活性氣體保護焊﹐以Ar+CO2或
Ar+O2﹑ Ar+CO2 +O2等混合氣體作焊接時 保護氣。尤其適用於碳鋼﹑合金鋼和不鏽 鋼等黑色金屬材料的焊接。
九 采用混合氣體作為保護氣可具有下列 作用﹕
1 提高熔滴過渡的穩定性。 2 穩定陰極斑點﹐提高電弧燃燒的穩 定性。 3 改善焊縫熔深形狀及外觀成形。 4 增大電弧的熱功率 5 控制焊縫的冶金質量﹐減少焊接缺 陷。
2 極性 為了得到穩定而且熔滴尺寸細小的熔
滴過渡﹐通常采用反接(焊絲接正極)。 3 氣體成分
在富氬氣體中容易產生噴射過渡﹐可 在氬氣中加入少量的氧氣(2~5%)或二氧化 碳(5~10%)可穩定并降低臨界電流﹐同時 還能改善焊絲金屬與母材金屬的潤濕﹐改 善焊縫成形﹐在鋼材焊接中推荐采用。
4 焊絲材料與直徑 焊絲材料不同﹐臨界電流 的含義也不
形成的低凹部分 產生的原因﹕ 操作技術不正確﹔設備無電流衰減系統。
4 焊接缺陷﹕表面和內部氣孔 缺陷特征﹕焊縫表面和內部存在近似圓
球形或筒形的空穴 產生的原因﹕ 焊接材料和工件不符合工藝要求﹐不干
淨﹐焊條吸潮﹔焊接電流過小﹐焊接速度 太快﹐弧長太長﹐電弧保護失效。
5 焊接缺陷﹕裂紋 缺陷特征﹕焊接過程中或焊後﹐在焊接
2 焊接系統﹕ 焊接電源(焊機)﹑電流線﹑地線﹑焊槍 (彎曲﹑直式)
3 送絲系統﹕
盤式焊絲﹑送絲軟管﹑送絲機構(推絲 式﹑拉絲式﹑推拉式)
三 熔化極氬弧焊的特點
1 應用範圍廣: 几乎可以焊所有的金屬﹐尤其 適合於焊接鋁及鋁合金﹐銅及銅合金及不鏽 鋼等材料﹔
2 生產效率高﹐焊件變形小(焊接厚板鋁﹑銅 時﹐相對於TIG焊)
焊接电弧的静特性和熔滴过渡的形式
平特性
在B区：电流稍大，电极温度提高，阴极热发射能力增强， 阴极电压降低；阳极蒸发加剧，阳极电压降低。也就是说电弧 中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。 对于弧柱区，电弧等离子气流增强，除电弧表面积增加造成的 热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的冷却作用，因 此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的维持一定的数值，保 证产热和散热的平衡。成平特性。 一般埋弧焊、手工焊、大电流TIG焊等都工作在平特性段。
下降特性
在A区：电流较小，电弧热量较低，电离度低，电弧的导电性 较差，需要有较高的电场推动电荷运动； 电弧阴极区，由于电极温度低，电子提供能力较差，不能实现 大量的电子发射，会形成比较强的阴极电压降。所以电流越小 电压越高。 弧柱区在小电流范围内电流密度基本不变，弧柱截面随电流的 增加按比例增加，但弧柱周长增加的少，产热多，散热少，电 弧温度提高，电离程度提高，电弧电场强度降低，弧压降低， 所以电弧成负阻特性。
上升特性
在C区：电流更大时， 金属蒸汽的发射及等离子流的冷却作用进一步加强，同时由于电 磁力的作用，电弧截面不能成比例增加，电弧的电导率减小，要 保证较大的电流通过相对比较小的截面，需要更高的电场。 MIG焊的电弧一般工作在上升段。
电弧电压决定于电弧长 度和焊接电流值
不同电弧长度的电弧静特性曲线
仰焊 横焊
重力
表面张力 气体吹力
电磁力 斑点压力
有利于熔滴过渡的打√，阻碍熔滴过渡的打×
斑点压力
斑点压力：斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对 斑点产生的压力，称为斑点力，或斑点压力。 阴极斑点力大于阳极斑点力
不论是阴极斑点力还是阳极 斑点力，其方向总是与熔滴 过渡方向相反，如图所示。 但由于阴极斑点力大于阳极 斑点力，所以熔化极气体保 护焊可通过采用直流反接减 小对熔滴过渡的阻碍作用， 减少飞溅。
熔化极惰性气体保护电弧焊 (MIG metal inert-gas arc welding )
第一节
MIG焊的特点及应用
焊接过程动画
一、MIG焊的基本原理 定义：MIG焊（metal inertgas welding）
是利用外加的惰性气体作为电弧 介质、利用焊丝作熔化电极的电弧 焊。
另:MAG 例如：O2 （2%~5%） +Ar
1、焊接电源
熔化极气体保护焊电源与SAW电源及CO2焊电源相似， 细丝通常用平特性电源配等速送丝系统， 粗丝通常用陡降外特性电源配变速送丝系统。
逆变电源的使用越来 越多，是发展方向。
2、送丝机构
与CO2焊的送丝机构相似，有推丝式、拉丝式和推拉式。
但由于MIG焊较多地用于有色金属，尤其是铝合金的焊接，所以其推 丝式送丝机构应是双主动送丝（CO2专用焊机的送丝机构可以用单主动 送丝）。
第三节 MIG焊工艺
一、熔滴过渡特点
熔滴过渡形式：短路过渡、喷射过渡、脉冲喷射过渡。
亚射流过度
MIG焊多用来焊接铝合金，这使它对熔滴过渡方式的使用受到限制。
1 对于短路过渡，由于其处于小参数区间（<200A），而（尤其大厚度）铝合金 的导热很快，所以较少采用短路过渡。 2 对于喷射过渡，由于其冲力大，而铝合金密度低，所以打底、盖面的效果均欠 佳，用于填充焊尚可。 3 脉冲喷射过渡的焊接效果较好，厚薄板、打底/填充/盖面、全位置焊均可，但 要有带脉冲功能的焊机（普通焊机不可）。
混合气体
参考配比 1~2% O2
适用范围 不锈钢或高合金钢 碳钢和低合金钢
Ar+O2 O2max≤20%
Ar+CO2
配比可任意调整（CO2≥25% 时呈CO2电弧特性 ）
焊接基础知识133-MAG MIG焊-低热输入熔滴过渡形式的发展
9.
, date: 20/09/2010
10.
Merkler M: ‘CMT - The new revolution in digital GMA welding’, Fronius International GmbH, Wels 2004
11.
大部分的系统都是通过电源控制调节的。虽然每个人都有自己的特定的电流分布特性，都依赖于一个快速减少焊接电流电弧重燃之前立即（4-8）可以发生在 一个更可控的方式与传统的浸渍传递相比（见图 3）。因此，设备制造商声称，在飞溅的显著减少，热输入会降低 5-30%，可以焊接材料的厚度最小可以到 0.3mm（4,5），和高的间隙搭桥能力（最大可以到 4.8mm，（9））。
3.
The Lincoln Electric Company: ‘GMAW Welding Guide’, Cleveland, September 2006
4.
Goecke S F,: ‘Low Energy Arc Joining Process for Materials Sensitive to Heat’,
Schmidt K-P, Fronius International GmbH, Wels, Austria (Personal communication, 16th November 2010)
12.
, date: 13/09/2010
7.
Era T, Ueyama T: ‘Spatter reduction in GMAW by current waveform control’, Welding International, no.20, 2007
8.
Merkle Schweissanlagen-Technik GmbH: ‘The Merkle ColdMIG Process’, product information, Koetz, 2009
MAGMIG焊培训教材070919 101页
名词解释
电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源。 熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。 非熔化极：电极（钨极）不熔化。 MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊 TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊 MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊 CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAG—C焊）
1.2 熔化焊接的主要特征
1.3 气体保护电弧焊
气体保护焊的定义：
用外加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。
常用的保护气体：
二氧化碳气（ CO2）、氩气（ A r ） 、氦气（He） 及它们的混合气体: CO2+ A r 、 CO2+ A r + He 、…… 。 MAG焊用的保护气体为： CO2（20%）+ A r（80%） MIG焊用的保护气体为：A r(纯度99.99%)
压紧轮
焊丝
送丝轮
送丝轮槽 径小于焊 丝直径， 推力不足 ，焊丝受 损。
压紧轮
焊丝
送丝轮
送丝轮 槽 中污物 过多同 样引起 推力不 足。
焊丝
污物
送丝轮
焊丝的安装
压臂
1.将焊丝装 到送丝机盘 轴上,并用扳 手螺钉将挡 块固定。 2.抬起加压 臂,将焊丝插 入SUS导套 帽2~3cm。
加压手柄
焊丝
SUS导套帽
1.4 MAG焊的工作原理
MAG焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软 管送到焊枪,经导电咀导电,在CO2和Ar气氛中,与母材 之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。
CO2和Ar气体在工作时通过焊枪喷嘴，在电弧周围造 成局部的气体保护层使溶滴和溶池与空气机械地隔离 开来，从而保护焊接过程稳定持续地进行，并获得优 质的焊缝。
MAG、MIG焊药芯焊丝气保焊
MAG、MIG焊药芯焊丝气保焊一、熔化极氩弧焊（MAG焊）的原理及特点1.熔化极氩弧焊的原理及特点（1）熔化极氩弧焊的原理.（见右图）熔化极氩弧焊按操作方式分为：熔化极半自动氩弧焊；熔化极自动氩弧焊。
（2）熔化极氩弧焊的特点（与CO2焊、钨极氩弧焊相比）①焊缝质量高：采用惰性气体保护，气体不溶解于金属也不与金属反应，合金元素不会烧损，保护效果好，飞溅极少，能获得较为纯净及高质量的焊缝。
②焊接范围广：几乎所有金属都能进行焊接，特别适宜焊接化学性质活泼的金属和合金。
近年来，碳钢和低合金钢等黑色金属，多采用熔化极活性混合气体保护焊，因此，熔化极氩弧焊主要用于铝、镁、钛、铜及其合金和不锈钢、耐热钢的焊接。
有时也用于打底焊。
能焊薄板也能焊厚板，特别适用于中等和大厚度焊件的焊接。
③焊接效率高：以焊丝为电极，克服了钨极氩弧焊钨极熔化和烧损的限制，焊接电流大大增加，熔深大，熔敷速度高。
④主要缺点：无脱氧去氢作用，对油、锈敏感，易产生气孔等缺陷，要求对焊丝和母材表面严格清理。
氩气和氦气价高，焊接成本高。
2. 熔化极氩弧焊的熔滴过渡形式采用短路过渡或颗粒过渡焊接时，飞溅严重，电弧复燃困难，焊件熔化不良容易产生焊缝缺陷。
所以熔化极氩弧焊多采用喷射过渡的熔滴过渡形式。
熔滴过渡：焊丝（条）端头的金属在电弧热作用下被加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝（条）进入熔池，称之为熔滴过渡。
影响熔滴过渡状态的因素：熔滴过渡状态是指焊条熔化后滴入熔池的状态。
对熔滴过渡产生影响的因素包括保护气体的种类和成分，焊接电流和电压，焊丝（条）的成分和直径等。
临界电流:由大滴过渡向喷射过渡转变的最小电流称为喷射过渡临界电流。
短路过渡小电流、低电压。
熔滴长大受到空间限制而与母材短路，在表面张力及小桥爆破力作用下脱离焊丝。
熔滴过渡的形式大颗粒过渡电弧长度较长，熔滴可自由长大，直至下落力大于表面张力时，脱离焊丝落入熔池。
细颗粒过渡CO2焊时，电流超过一定值，过渡颗粒变小，飞溅小焊缝成型好。
MIG焊、MAG焊、CO2焊比较
MIG焊、MAG焊、CO2焊比较
焊接方法MIG焊MAG焊CO2焊
定义使用熔化电极的惰性
气体保护焊，简称
“MIG”焊
使用熔化电极
的活性气体保
护焊，简称
“MAG”焊
使用熔化电极CO2气体保护焊，称CO2气体保护焊，简称CO2
焊
保护气体以惰性气体为主，适
当加入其它气体，如
Ar+He或He
惰性气体Ar与
少量氧化性气
体，一般O2为
2%~5%、CO2
为%%~20%
以CO2气体作为保护气体
0 电弧燃烧我能顶，熔
滴过渡平稳安定，无
激烈飞溅
在整个电弧燃烧过程
中，焊丝连续等速送
保护气体具有
氧化性，在惰
性气体中混入
少量氧化性气
体，目的是在
基本不改变惰
CO2体积质量比空气大，所以在平焊时从焊枪中喷出的CO2
气能良好地覆盖在熔池上，且CO2气体分解时其体积膨胀1.5
倍，有利于增强保护效果；同时也存在一些辅助作用影响电
弧稳定性。
熔滴过渡方式
熔滴过渡方式焊接过程中，消耗电极（焊丝，焊条）熔滴过渡方式1）短路过渡使受电弧热熔化的消耗电极（焊条）前端与母材熔池短路，边重复进行燃弧，短路熔滴边过渡的形态叫短路过渡式，这种形式在CO2焊接与MIG 焊接的小电流，低电压区焊接时尤为显著，被应用于熔深较浅的薄板焊接。
电极前端的熔融部分逐渐变成球状并增大形成熔滴，与母材熔池里的熔融金属相接触，借助于表面张力向母材过渡。
短路过渡在采用低电流装置和较小焊丝直径的条件下产生，短路过渡易形成一个较小的、迅速冷却的熔池，适合于焊接留较大根部间隙的横梁结构，适合于全位置焊接。
焊丝通过电弧间隙时没有熔滴过渡发生，当接触到焊接熔池时才会发生熔滴过渡。
以下对一个完整的焊接工艺过程进行分析，短路过渡工艺过程的示意见下图A 当电弧正常工作时，母材和焊丝都处于高温状态，送丝机构稳定的送进焊丝。
当焊丝接触到熔池时，同时伴随着如下3个过程发生。
①较大的焊接电流通过焊丝进入焊缝和母材，使焊丝末端开始熔化。
②在图中短弧区，焊接电流迅速提高。
③当初始焊接电弧较短时，电弧电压值降低，电弧熄灭。
B 采用平特性焊接电源可以使电流持续增加，主要是为了保持焊接电压稳定并提高电弧电压。
此时电弧保持稳定，熔化的焊丝继续向焊接熔池熔敷金属。
C 当焊接电流与电压继续增加时，焊丝在焊缝上形成一个圆锥形区域，通过持续的送丝过程，将更多的焊丝送进该圆锥形区域中。
D 随着焊接电压和电流继续增加，更多焊丝的送进，锥形区域不断扩大，接着焊丝在锥形顶部开始产生缩颈，为下一步的剪切作准备。
电磁剪切力主要是焊接电流通过焊丝与焊缝熔敷金属之间的短路过渡产生的，电磁剪切力沿着焊丝的方向向内辐射。
E 从D开始，焊丝与焊缝上部形成的锥形区域分离，电弧再引燃，电流开始降低，电压从短路过渡电压升高到电弧电压，熔滴停止向焊缝中过渡。
F 电弧对焊丝和焊缝进行加热。
G 在电弧区，利用电弧热清除锥形区域，使之熔入焊缝中，增加焊缝和焊丝的热量，为下一个焊接周期作准备。
焊接基本知识
焊接接头
焊接接头
•对接接头：两焊件同在 一个平面上焊接而成的 接头。
特点:应力集中相对较小,能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷
注意问题: 板厚不同,应将厚板削薄后对接。L≥3 （δ2-δ1）
L
δ1
δ2
L/2
δ1
δ2
×
√
焊接接头
•角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上 进行焊接的接头。角接接头常用于箱形结构，常 用的角接头如下图
Contents
焊接发展简介 焊接接头及焊缝 焊接分类 焊接电弧焊
焊接应力与变形
焊接缺陷与焊接质量检验
焊接的定义
• 焊接的定义 通过焊接时对焊工件的材质（
同种或异种）加热或加压或两者并用，并且用 或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的 而形成永久性连接的工艺过程。
焊接发展简介
焊接技术是随着铜铁等金属的冶炼生产、各种 热源的应用而出现的。中国商朝制造的铁刃铜钺 ，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线 婉蜒曲折，接合良好。
焊接接头
在焊接结构中焊接接头起两方面的作用： 第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体； 第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。
焊接接头可分为10种类型： 对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端 接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头， 其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。
用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根 部焊透。
焊缝坡口
容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊 接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透，分不 开坡口、单边和双边V形及U形坡口：
X形坡 口可减 少焊条 金属量 50%， 且变形 及内应 力小。
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伊达 EMW 冷电弧技术
Pinch detection Current Wave Form 电流波形
米勒 Miller 冷电弧技术
图 1 短路过渡中熔滴过渡过程
在图 2 中示了传统短路过渡的过程。当焊丝接触到熔池（A），短路产生，电弧熄灭，电压降低，因短路电流增大。这会使熔滴进入熔池（B）。当焊丝与熔池
之间的联系中断（C），电弧重燃时。然后随着电弧重新引燃（D），循环重新开始。典型的循环频率为 50 到 150Hz。
Current 电流
Welding current 焊接电流 Time 时间 Droplet 熔滴 Arc 电弧 Weld pool 焊缝熔池 Short circuit 短路 Current Change by Arc Length Control 电弧铲毒 引起的电流变化
欧地希 DAIHEN 的 CBT 技术
Voltage 电压 Current 电流 Conventional short arc 传统短路电弧 ColdMIG 冷 MIG
电源，还需要特殊的送丝装置和焊枪。据相关报告介绍，该系统可以采用手工焊接（5），但大部分应用都是机械化或自动化，其中的部分原因为其需要操作大而 重的焊枪（4）。
图 4 CMT 工艺的送丝控制原理
总结
当问及他们对 MIG/MAG 工艺的进一步发展需求，制造商如下表示：减少飞溅（短路过渡期间），提高电弧稳定性，较低的未熔合缺陷倾向，更好的搭桥性能 （对装配间隙的精度要求降低）和全位置焊接性能。因此，这些都是最新的短弧过渡工艺的的主要优点。
参考资料
1.
/content/arcwelding_index.html#, date: 02/09/2010
2.
Raj B, Shankar V, Bhaduri A K: ‘Welding Technology for Engineers’, Alpha Science, Oxford, 2006
EWM HIGHTEC WELDING GmbH, Mündersbach, 2005
5.
Rosado T, Almeida P, PirБайду номын сангаасs I, Miranda R, Quintino L: ‘Innovation in Arc Welding’,
5º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia de Moçambique, Maputo, September 2008
Time 时间
Zero 零点
Arc Period 电弧燃烧阶段
Extinction 电弧熄灭
图 2 在 MIG/MAG 焊中，短路过渡期间的电流和电压变化
Voltage 电压
Short 短路
Reignition 重新引燃
短路过渡具有低电流/热输入，使用细焊丝在焊丝和熔池间反复短路过渡反复短路过渡(2)，这种过渡方式适合薄板和全位置焊接，这种过渡方式下的熔池更好控 制。传统的短路过渡的确定是随着电流和电压的反复不断波动，会产生非常大的金属飞溅。为了提高焊缝质量和效率，必须加强对电循环的控制。随着先进焊 接电源的发展，对短路过渡的控制越来越好。T
3.
The Lincoln Electric Company: ‘GMAW Welding Guide’, Cleveland, September 2006
4.
Goecke S F,: ‘Low Energy Arc Joining Process for Materials Sensitive to Heat’,
Merkle 的冷 MIG 技术
Time 时间 Current 电流 Background Current 基值电流 Pinch Start 过渡开始 Short Exit Prediction 短路结束阶段 Peak Time 峰值时间 Peak Current 峰值电流 Tailout 斜率变化
众所周知，在所有过渡方式中短路过渡的热输入最低。短路过渡时，当焊丝和熔池接触时，熔滴过渡过程发生(2)。由电源提供的电流将加热焊丝直到其开始熔 化，在这期间内的环绕焊丝的电磁场强度不断增加，电磁收缩力促使熔化部分与焊丝脱离（图 1）。
Electrode 电极
Droplet 熔滴
Arc 电弧
Pinch effect 电磁收缩力的影响
9.
, date: 20/09/2010
10.
Merkler M: ‘CMT - The new revolution in digital GMA welding’, Fronius International GmbH, Wels 2004
11.
¾ 焊接知识 来自 TWI MIG/MAG 焊-地热输入熔滴过渡形式的发展
焊接知识 133 介绍
狮子十之八九
自从十九世纪四十年代后期开始，在设备领域，MIG/MAG 焊工艺已经过了几个发展阶段；熔滴从旱地过渡到焊接熔池有不同的方式。具体的过渡方式根据工 艺的操作过程确定。在历史上，它被认为是有三种主要的熔滴过渡方式：
6.
Peters A: ‘New technology ‘RMD’ [regulated metal deposition] and ‘Accu-Pulse’ provides superior weldability and improved
deposition rates in GMAW’, African Fusion, Welding and Cutting, June 2004
设备的发展
现在，MIG/MAG 焊焊接设备在改善焊接的工艺稳定性和降低飞溅上与很大的发展，有不同的技术设备可供选择。
飞溅的产生与在电流上升–熔滴过渡阶段，熔融金属被电磁收缩力的剪切有关。电流上升率是关键，为了平衡保持熔滴过渡过程中保持较小的电流/电磁收缩力， 以控制随后的飞溅。为此，不同的设备制造商已经想出一些解决方案；所有涉及改善控制和电流分布的稳定性，以减少飞溅、改善热输入控制。要做到这一点， 所有的系统都依赖于数字控制的电源的发展，以及更精确的波形控制。这些系统包括福尼斯 Fronius 的冷金属过渡技术（CMT），伊达 EMW 的冷电弧技术， 林肯电气的表面张力过渡技术（STT），米勒的调节金属熔敷技术（RMDTM），肯比的 Fastroot 技术，Jetline 的短路控制技术（CSCTM）MIG，欧地希 DAIHEN 公司的控制搭桥过渡的技术（CBT），Merkle 的冷 MIG 技术和伊萨的 QSet™技术。
7.
Era T, Ueyama T: ‘Spatter reduction in GMAW by current waveform control’, Welding International, no.20, 2007
8.
Merkle Schweissanlagen-Technik GmbH: ‘The Merkle ColdMIG Process’, product information, Koetz, 2009
•
短路过渡
•
射流过渡
•
脉冲
短路过渡具有低电流/热输入，使用细焊丝在焊丝和熔池间反复短路过渡反复短路过渡(1)，这种过渡方式适合薄板和全位置焊接，这种过渡方式下的熔池更好控
制。随着设备技术的不断发展，先进的整流技术和电子控制技术不断应用到这种工艺当中，包括对短路过渡控制或短路过渡稳定性的改进。
熔滴过渡
大部分的系统都是通过电源控制调节的。虽然每个人都有自己的特定的电流分布特性，都依赖于一个快速减少焊接电流电弧重燃之前立即（4-8）可以发生在 一个更可控的方式与传统的浸渍传递相比（见图 3）。因此，设备制造商声称，在飞溅的显著减少，热输入会降低 5-30%，可以焊接材料的厚度最小可以到 0.3mm（4,5），和高的间隙搭桥能力（最大可以到 4.8mm，（9））。
Schmidt K-P, Fronius International GmbH, Wels, Austria (Personal communication, 16th November 2010)
12.
, date: 13/09/2010
林肯 Lincoln STT 技术 图 3 不同电源的波形控制。伊达 EWM 冷电弧、米勒 Miller RMD、欧地希 Daihen CBT、Merkle 冷 MIG 和林肯 Lincoln STT 大多数系统之间的主要区别是它们是软件调节还是收硬件调节。唯一的例外是 Fronius CMT 系统，将导线的运动控制的焊接过程控制液滴的形成和脱离支持 （10,11）；见图 4。当短路发生时（B），送向工件的焊丝方向发生反转（A），焊丝回抽（C）。意味着在熔滴过渡过程中，电流非常低，熔滴的表面张力也很 低，由此可以降低热输入和飞溅（12）。短路结束后，送丝速度恢复到正向送丝（D）。在这种情况下，过程周期是随机的，变化频率通常在 70 赫兹（5）。除了