熔化极氩弧焊

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第7章 熔化极氩弧焊
4.Ar+O2
两种类型:
一类含O2量较低，为1～5％，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较 高的高强度钢；
纯Ar焊接不锈钢（包括低碳钢和低合金钢）存在问题：1）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 咬肉等缺陷；2）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。 加入少量的O2,可得以改善： 原因：1）提高熔池的氧化性，降低表面张力，降低焊缝金属的含 氢量， 2）克服阴极飘移现象，可有效防止气孔、咬边等缺陷。 另一类含O2量较高，可达20％以上，用于焊接低碳钢及低合金结构 钢。
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第7章 熔化极氩弧焊
3. 铝及铝合金焊丝 型号： 以“S”表示焊丝，用化学元素符
号表示焊丝的主要合金组成，用“-”隔开的尾 部数字表示同类焊丝的不同品种，例如SAlSi1、SAlSi-2等。
或钢焊丝脉冲焊时出现，电流
必须达到射滴过渡临界电流，
原理：阻碍熔滴过渡的力主要是 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， 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 电磁收缩力。 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。
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第7章 熔化极氩弧焊
1. 低碳钢及低合金钢焊丝 常采用低Mn、低Si焊丝。其它化学成分可以与母材一 致，也可以有若干差别。 低合金钢焊丝中添加Mn、Ni、Mo、Cr等合金元素，以满足 焊缝金属力学性能的要求。 焊接低合金高强钢时，焊缝中的C含量通常低于母材，Mn 的含量则明显高于母材。为了改善低温韧度，焊缝中的 Si含量不宜过高。 牌号：如：H08Mn2SiA
射流过渡形成机理示意图
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第7章 熔化极氩弧焊
7.3.3
亚射流过渡
形成条件： 只在铝及铝合金MIG焊时才会出现的一种熔滴过渡 形式 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。 特点 1）弧长比较短，电弧向四周扩展为碟形， 存在熔滴短路过程，电弧略微带有爆声。 2）熔深呈碗形，可避免指状熔深。 3）电弧呈蝴蝶形状，阴极雾化 作用强。
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第7章 熔化极氩弧焊
7.5 熔化极氩弧焊的保护气体及焊丝 7.5.1 保护气体
1. Ar+He 氩气电弧稳定而柔和，阴极清理作用好，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。 2. Ar+H2 利用Ar+H2混合气体的还原性，焊接镍及其合 金时，可以抑制和消除焊缝中的CO气孔，但 H2含量必须低于6％，否则会导致产生H2气孔。 此外，在Ar中加入H2可提高电弧温度，增加 母材热输入。
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第7章 熔化极氩弧焊
7.2焊接电源及极性选择
一般采用直流反接（焊件接负），很少采 用直流正接（焊件接正）或者交流电流： （1） PA<PK BDCSP<BAC<BDCRP
HDCSP<HAC<HDCRP
5. 铜及铜合金焊丝
牌号：以“HS”表示焊丝，其后，以化学元素符号 表示焊丝的主要组成元素。在“-”后的数字表示同一 主要化学元素组成中的不同品种，如HSCuZn-1、 HSCuZn-2等。
6. 钛及钛合金焊丝
焊接钛及钛合金时通常采用MIG焊或TIG焊。
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第7章 熔化极氩弧焊
7.1 熔化极氩弧焊原理、特点及应用
7.1.1 熔化极氩弧焊工作原理
1－焊件 2－电弧 3－焊丝 4－焊丝盘 5－送丝滚轮 6－导电嘴 7－保护罩 8－保护气体 9－熔池 10－焊缝金属
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（2）为了得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过 渡过程 （3)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池表面的氧化膜所具 有的阴极清理作用。
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第7章 熔化极氩弧焊
7.3 熔化极氩弧焊的熔滴过渡
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第7章 熔化极氩弧焊
缺点： （1） 氩气及混合气体比CO2气体的售价高， 熔化极氩弧焊的焊接成本比CO2电弧焊的焊接 成本高。 （2） MIG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。
第7章 熔化极氩弧焊
第7章 熔化极氩弧焊
Metal Inert Gas Arc Welding（MIG） Ar作保护气体 MIG
Ar+He作保护气体
Ar+O2作保护气体 MAG Ar+CO2作保护气体 Ar+ O2+CO2作保护气体
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第7章 熔化极氩弧焊
7.6.2 焊接参数
主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速 度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、保 护气体的种类及其流量等。 （1）焊接电流和电弧电压 通常是根据焊件的厚度及焊缝熔深选择焊 接电流及焊丝直径。根据焊接电流确定送丝速 度，在焊丝直径一定的情况下，再根据焊接电 流匹配合适的电弧电压从而形成合适的熔滴过 渡形式及稳定的焊接过程。
射滴过渡的电弧形态及熔滴上的作用力 a） 射滴过渡的熔滴及电弧形态 b) 射滴过渡的熔滴上的作用力
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第7章 熔化极氩弧焊
7.3.2 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 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 量。 MIG和MAG焊主要采用这种过渡形式。
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第7章 熔化极氩弧焊
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6.Ar+CO2+O2
用80％Ar+15%CO2+5%O2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
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第7章 熔化极氩弧焊
7.1.2 熔化极氩弧焊的特点
优点： （1）MIG焊时，电弧空间无氧化性，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 用与母材同等成分的焊丝进行焊接。MAG焊氧化性较弱。 （2） 与CO2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。 （3） 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 形小，焊接生产率高。 （4） MIG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。
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7.5.2 焊丝
熔化极氩弧焊焊丝的化学成分应该与母材 的化学成分匹配，并且具有良好的焊接工艺性 能和焊缝力学性能。
碳钢、低合金钢：强度相当的焊丝 铝、高合金钢：采用与母材成分相近的焊丝
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第7章 熔化极氩弧焊 4． 镍及镍合金焊丝
型号：以字母“ER”表示焊丝，“Ni”表示为镍及 镍合金焊丝，焊丝中的其它合金元素用化学符号表示， 放在符号“Ni”的后面，短划“-”后面的数字表示焊丝 化学成分分类代号，如如ERNiMo-1、ERNiCrMo-1等。
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2. 不锈钢焊丝 牌号：同低碳钢及低合金钢焊丝 焊丝成分应与被焊接的不锈钢成分基本一致： 焊接铬不锈钢时可采用H0Cr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝； 焊接铬镍不锈钢时，可采用H0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti等焊丝 焊接超低碳不锈钢时，应采用相应的超低碳焊丝，如 H00Cr19Ni9等
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3.Ar+N2
Ar中加入N2后，电弧的温度比纯Ar电弧的温 度高。主要用于焊接铜及铜合金（从冶金性质上 考虑，通常氮弧焊只在焊接脱氧铜时使用），其 Ar与N2的混合比为80％:20％。 这种气体与Ar+He混合气体比较，优点是N2 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。
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（2）焊接速度 在确定的焊件厚度、焊接电流及电弧电压 下，根据焊缝成形及焊接电流确定合适的焊接 速度。 （3）焊丝伸出长度 焊丝的伸出长度增加，其电阻热增加，焊 丝的熔化速度增加。对于短路过渡焊接，合适 的伸出长度为6-13 mm；其它形式的熔滴过渡 焊接，合适的伸出长度为13～25 mm。
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7.6 熔化极氩弧焊焊接工艺
7.6.1 焊前准备
焊前准备的主要工作是焊接坡口准备、焊 件及焊丝表面处理、焊件组装、焊接设备检查 等。 清理方法包括：机械清理和化学清理
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熔滴过渡形态 有粗滴过渡、射滴过 渡、射流过渡、旋转 射流过渡、亚射流过 渡、短路过渡等。 应用广泛的是射滴 过渡、射流过渡和亚 射流过渡。
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7.3.1
射滴过渡
形成条件：一般是MIG焊铝时
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7.1.3 熔化极氩弧焊的应用
1.MIG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 2.富氩混合气体保护的MAG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 不锈钢。不能焊接铝、镁、铜、钛等容易氧化 的金属及其合金。 3.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 行业。
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5.Ar+CO2
用于焊接碳钢及低合金钢。 既具有Ar气的优点，如电弧稳定、飞溅小、很容易获 得轴向喷射过渡等，又克服了用单一Ar气焊接时产生 阴极漂移现象及焊缝成形不良等问题。 Ar与CO2的混合比例，通常为Ar 80％＋CO220％或 Ar 82％＋CO218％及Ar 80％＋CO215％＋O25％。 为防止CO气孔及减小飞溅，须使用含有脱氧剂的焊丝