熔化极气体保护焊
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1. 对焊缝性能无害原则
2. 改善工艺及焊缝质量原则
3. 提高工艺技术水平原则
提高焊接生产率、工艺质量、可靠性,需提高电弧 的温度、能量密度、电弧的挺度以及电弧的热传导速 度等。如焊接高导热率的铜及其合金时, 采用 Ar + He 或 Ar + N2 混合气体, 显著提高电弧温度和挺度 , 增大母材的热输入, 改善焊缝的润湿性。
一、熔化极气体保护焊原理（4-1）
电弧建立在连续送进的焊丝与熔池之间。熔化的焊 丝金属与母材金属混合而成的熔池在电弧热源移走后 结晶而形成焊缝,并把分离的母材通过冶金方式连接起 来，熔化极气体保护焊方法对焊接区的保护是依赖专 门送入的保护气体来实现的。GMAW 方法常用半自 动和自动焊两种形式。
二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用
MIG 焊常用的熔滴过渡形式主要有连续射流过 渡、射流过渡、亚射流过渡和旋转射流过渡，射流 过渡主要用于中厚板和大厚板的水平对接及水平角 接焊，脉冲射流过渡用于上述情况外, 还可用于全位 置焊接; 短路过渡一般用于薄板及全位置焊接。
2. 焊缝起皱现象
在焊接铝、镁、铜及 其合金, 焊接电流远大于对 应焊丝直径的射流过渡临界电流时, 若焊接区保护 不良, 将导致阴极导电区集聚在弧坑底部, 受到强大 电弧力作用的熔池金属, 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。
（二）脱氧措施和焊缝金属的合金化
通常采取的措施是在焊丝中氧的亲和力比 Fe 大的 合金元素)脱氧剂作为合金元素留在焊缝中, 以弥补氧 化烧损损失并保证焊缝的化学成分；脱氧成分密度要 小, 熔点要低, 并以熔渣形式浮出熔池表面。实践表明 , 采用 Si、Mn 联合脱氧得到满意的结果, 国内应用 最广泛的 H08Mn2SiA 焊丝, 其反应方程式:
焊接
2016年10月27日
第四章 熔化极气体保护电弧焊
简介该类方法的连接原理、熔滴过渡、焊接区冶 金保护及其气体选择等基本原理,着重介绍焊接生产上 常用的惰性、 混合气体保护电弧焊、CO2 气体保护 焊、药芯焊丝电弧焊的基本工艺技术及其相关的特别 技术。
第一节 熔化极气体保护电弧焊原理及分类
具有熔敷率高，适用材料广泛、可全位置焊接、焊 接区的冶金作用相对简单和易于实现自动化等优点。
四、CO2 气体及焊丝
1.CO2 气体
2.CO2焊焊丝
表4-1 ， 其中 H08Mn2SiA 是目前CO2 焊 中应用最广泛的一种焊丝。从近几年国内外焊丝发 展情况看,很多新品种焊丝中进一步降低了含碳量 wC = 0.03 % ～0.06 % ，并添加了钛、铝、锆等 元素。不仅可减少飞溅, 还有利于提高抗气孔能力及 焊缝力学性能。
保护气体隔离空气, 使高温焊接区免遭空气侵害外 , 还一定程度上影响甚至决定着电弧的能量特性、形 态特征、工艺特性以及焊缝的冶金特性。
依据工件钢种、板厚、焊缝空间位置、焊接接头 质量要求、焊接生产率要求等,合理选择保护气体及焊 丝, 是熔化极气体保护焊应用中的重要工艺设计内容 。
一、熔化极气体保护焊的气体选择
第三节 惰性及混合气体保护焊
一、熔化极惰性气体保护焊
（一）熔化极惰性气体保护焊方法特点
也称熔化极氩弧焊。 该方法主要特点如下:
1 ) 电弧燃烧稳定, 熔滴细小, 熔滴过渡过程稳定,飞 溅小, 焊缝冶金纯净度高, 力学性能好。
2 )焊丝作为熔化电极, 电流密度高, 母材熔深大, 焊 丝熔化速度和焊缝熔敷速度高, 焊接生产率高, 尤其 适用于中等厚度和大厚度结构的焊接。
MAG 焊接区高温阶段少量金属发生一定的氧化 。
三、二氧化碳焊接的冶金特性
（一）合金元素的氧化
采用 CO2 气体作为保护介质, 有效地防止空气侵 入焊接区域 但在电弧高温作用下 CO2气体会分解成 CO、O2 和 O,生成的 CO 气体,引起 C 烧损,。
FeO 则按分配律: 一部分以熔渣形式浮出熔池表面 ; 另一部分则溶入液态金属 中, 并会进一步与熔池及 熔滴中的合金元素发生反应使其氧化。
依据焊丝结构, 熔化极气体保护焊方法可分为实 芯焊丝气体保护焊和药芯焊丝电弧焊两大类; 依据保 护气体类别可分为 CO2 气体保护焊、混合气体保护 焊和惰性气体保护焊。
通过合理地选择焊丝和保护气体, GMAW 方法 可用于碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合 金等金属的焊接。
第二节 熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性
（三）气孔
2. 氮气孔 焊缝中的氮气孔主要是由于保护气层遭到 破坏, 大量空气侵入焊接区所致。主要措施是应增强 气体的保护效果。
3. 氢气孔 电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油 污及铁锈, 以及 CO2气体中所含的水分。在电弧高温 下都能分解出 H2 气。
焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈, 并应尽可能 使用含水分低的 CO2 的气体。所以直流 反接时, 焊缝中含氢量仅为正接时的1/3 ～1/5 。
3 )铝及合金的 MIG 焊时, 一般采用直流反极性, 具 有良好的阴极清理作用 , 用亚射流过渡时, 电弧具有 很强的固有自调节作用。
4)几乎可焊所有金属, 尤其适用于铝、镁及其合金、 铜及其合金, 钛、锆、 镍及其合金, 不锈钢等材料的 焊接。
（二）熔化极惰性气体保护焊的质量控制
1.熔滴过渡类型选择
2FeO + Si
2Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
能结合成复合化合物 MnO•SiO2 ( 硅酸盐)
（三）气孔
1. 一氧化碳气孔
多是由于焊丝的化学成分选择不当造成。当焊丝 金属中含脱氧元素不足时, FeO 溶于熔池金属中, 并 与 C 反应 生成CO 气体不易逸出在焊缝根部与表 面 , 且多呈针尖状。足够的脱氧元素 Si 和 Mn, 以及限 制焊丝中的含碳量, 就可以抑制上述的反应过程。
二、MIG 及 MAG 焊的冶金特性及焊丝选择。
MIG 焊合金元素不烧损; 同时惰性气体也不会向 熔滴和熔池中溶解。仅金属发生熔化，缺陷的几率极 小。但要注意以下两个冶金问题:
1) 依据材料的热敏Байду номын сангаас程度, 注意控制焊接热输入,过大 的焊接热输入将导致焊缝及HAZ韧性降低。
2)细颗粒、射流或旋转射流过渡时, 电弧热高,发生低 熔点元素的大量蒸发,影响到焊缝的化学成分。
2. 改善工艺及焊缝质量原则
3. 提高工艺技术水平原则
提高焊接生产率、工艺质量、可靠性,需提高电弧 的温度、能量密度、电弧的挺度以及电弧的热传导速 度等。如焊接高导热率的铜及其合金时, 采用 Ar + He 或 Ar + N2 混合气体, 显著提高电弧温度和挺度 , 增大母材的热输入, 改善焊缝的润湿性。
一、熔化极气体保护焊原理（4-1）
电弧建立在连续送进的焊丝与熔池之间。熔化的焊 丝金属与母材金属混合而成的熔池在电弧热源移走后 结晶而形成焊缝,并把分离的母材通过冶金方式连接起 来，熔化极气体保护焊方法对焊接区的保护是依赖专 门送入的保护气体来实现的。GMAW 方法常用半自 动和自动焊两种形式。
二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用
MIG 焊常用的熔滴过渡形式主要有连续射流过 渡、射流过渡、亚射流过渡和旋转射流过渡，射流 过渡主要用于中厚板和大厚板的水平对接及水平角 接焊，脉冲射流过渡用于上述情况外, 还可用于全位 置焊接; 短路过渡一般用于薄板及全位置焊接。
2. 焊缝起皱现象
在焊接铝、镁、铜及 其合金, 焊接电流远大于对 应焊丝直径的射流过渡临界电流时, 若焊接区保护 不良, 将导致阴极导电区集聚在弧坑底部, 受到强大 电弧力作用的熔池金属, 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。
（二）脱氧措施和焊缝金属的合金化
通常采取的措施是在焊丝中氧的亲和力比 Fe 大的 合金元素)脱氧剂作为合金元素留在焊缝中, 以弥补氧 化烧损损失并保证焊缝的化学成分；脱氧成分密度要 小, 熔点要低, 并以熔渣形式浮出熔池表面。实践表明 , 采用 Si、Mn 联合脱氧得到满意的结果, 国内应用 最广泛的 H08Mn2SiA 焊丝, 其反应方程式:
焊接
2016年10月27日
第四章 熔化极气体保护电弧焊
简介该类方法的连接原理、熔滴过渡、焊接区冶 金保护及其气体选择等基本原理,着重介绍焊接生产上 常用的惰性、 混合气体保护电弧焊、CO2 气体保护 焊、药芯焊丝电弧焊的基本工艺技术及其相关的特别 技术。
第一节 熔化极气体保护电弧焊原理及分类
具有熔敷率高，适用材料广泛、可全位置焊接、焊 接区的冶金作用相对简单和易于实现自动化等优点。
四、CO2 气体及焊丝
1.CO2 气体
2.CO2焊焊丝
表4-1 ， 其中 H08Mn2SiA 是目前CO2 焊 中应用最广泛的一种焊丝。从近几年国内外焊丝发 展情况看,很多新品种焊丝中进一步降低了含碳量 wC = 0.03 % ～0.06 % ，并添加了钛、铝、锆等 元素。不仅可减少飞溅, 还有利于提高抗气孔能力及 焊缝力学性能。
保护气体隔离空气, 使高温焊接区免遭空气侵害外 , 还一定程度上影响甚至决定着电弧的能量特性、形 态特征、工艺特性以及焊缝的冶金特性。
依据工件钢种、板厚、焊缝空间位置、焊接接头 质量要求、焊接生产率要求等,合理选择保护气体及焊 丝, 是熔化极气体保护焊应用中的重要工艺设计内容 。
一、熔化极气体保护焊的气体选择
第三节 惰性及混合气体保护焊
一、熔化极惰性气体保护焊
（一）熔化极惰性气体保护焊方法特点
也称熔化极氩弧焊。 该方法主要特点如下:
1 ) 电弧燃烧稳定, 熔滴细小, 熔滴过渡过程稳定,飞 溅小, 焊缝冶金纯净度高, 力学性能好。
2 )焊丝作为熔化电极, 电流密度高, 母材熔深大, 焊 丝熔化速度和焊缝熔敷速度高, 焊接生产率高, 尤其 适用于中等厚度和大厚度结构的焊接。
MAG 焊接区高温阶段少量金属发生一定的氧化 。
三、二氧化碳焊接的冶金特性
（一）合金元素的氧化
采用 CO2 气体作为保护介质, 有效地防止空气侵 入焊接区域 但在电弧高温作用下 CO2气体会分解成 CO、O2 和 O,生成的 CO 气体,引起 C 烧损,。
FeO 则按分配律: 一部分以熔渣形式浮出熔池表面 ; 另一部分则溶入液态金属 中, 并会进一步与熔池及 熔滴中的合金元素发生反应使其氧化。
依据焊丝结构, 熔化极气体保护焊方法可分为实 芯焊丝气体保护焊和药芯焊丝电弧焊两大类; 依据保 护气体类别可分为 CO2 气体保护焊、混合气体保护 焊和惰性气体保护焊。
通过合理地选择焊丝和保护气体, GMAW 方法 可用于碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合 金等金属的焊接。
第二节 熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性
（三）气孔
2. 氮气孔 焊缝中的氮气孔主要是由于保护气层遭到 破坏, 大量空气侵入焊接区所致。主要措施是应增强 气体的保护效果。
3. 氢气孔 电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油 污及铁锈, 以及 CO2气体中所含的水分。在电弧高温 下都能分解出 H2 气。
焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈, 并应尽可能 使用含水分低的 CO2 的气体。所以直流 反接时, 焊缝中含氢量仅为正接时的1/3 ～1/5 。
3 )铝及合金的 MIG 焊时, 一般采用直流反极性, 具 有良好的阴极清理作用 , 用亚射流过渡时, 电弧具有 很强的固有自调节作用。
4)几乎可焊所有金属, 尤其适用于铝、镁及其合金、 铜及其合金, 钛、锆、 镍及其合金, 不锈钢等材料的 焊接。
（二）熔化极惰性气体保护焊的质量控制
1.熔滴过渡类型选择
2FeO + Si
2Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
能结合成复合化合物 MnO•SiO2 ( 硅酸盐)
（三）气孔
1. 一氧化碳气孔
多是由于焊丝的化学成分选择不当造成。当焊丝 金属中含脱氧元素不足时, FeO 溶于熔池金属中, 并 与 C 反应 生成CO 气体不易逸出在焊缝根部与表 面 , 且多呈针尖状。足够的脱氧元素 Si 和 Mn, 以及限 制焊丝中的含碳量, 就可以抑制上述的反应过程。
二、MIG 及 MAG 焊的冶金特性及焊丝选择。
MIG 焊合金元素不烧损; 同时惰性气体也不会向 熔滴和熔池中溶解。仅金属发生熔化，缺陷的几率极 小。但要注意以下两个冶金问题:
1) 依据材料的热敏Байду номын сангаас程度, 注意控制焊接热输入,过大 的焊接热输入将导致焊缝及HAZ韧性降低。
2)细颗粒、射流或旋转射流过渡时, 电弧热高,发生低 熔点元素的大量蒸发,影响到焊缝的化学成分。