第5章 熔化极氩弧焊

2.2熔化极氩弧焊的主要熔滴过渡形式
1. 射滴过渡 射滴过渡是喷射过渡的一种，过渡熔滴直径接近于焊丝直径， 脱离焊丝沿焊丝轴向过渡，加速度大于重力加速度，焊丝端 部的熔滴大部分或全部被弧根所笼罩。
Tianjin Univ.
2.射流过渡
射流过渡是钢焊丝MIG焊和MAG焊以及铜及其合金MIG焊的 主要熔滴过渡方式之一。在焊接过程中，随着电流的增加， 电弧阳极斑点笼罩的面积逐渐扩大，当超过射流过渡的临界 电流值时，产生跳弧，开始射流过渡。
Tianjin Univ.
2．缺点 1）熔化极氩弧焊时对工件要求清理非常严格，对油、锈 等污染比较敏感，清理不良易产生气孔。 2）抗风能力差，不适于室外焊接，不如焊条电弧焊灵活 和轻便．焊接设备比较复杂。 3）氩气及其混合气体均比CO2气体的售价高，焊接成本 比 CO2焊高。
Tianjin Univ.
3.亚射流过渡
铝及铝合金MIG焊时会出现的一种其特有的熔滴过渡形式， 即介于短路过渡与射滴过渡之间的亚射滴过渡，亚射滴过渡 习惯上称为亚射流过渡。 (1)亚射流过渡的本质 产生亚射流过渡的电流、电压值特点是：电流一般要超过射 滴过渡临界电流；电压又不能太高。形成亚射流过渡的弧长 因电弧电流大小不同而异，弧长取下限时具有部分短路过渡 的特征；弧长取上限时具有部分射滴过渡的特征。
1.3 熔化极氩弧焊的应用
熔化极氩弧焊可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐 热合金钢、铝及铝合金、镁合金、铜及铜合金、钛及钛合 金等。在焊接碳钢和低合金钢等黑色金属时，一般采用 MAG焊 。
低熔点或低沸点金属如铅、锡、锌等，不宜用熔化极氩 弧焊，表面包覆这类金属的涂层钢也不适宜采用熔化极氩 弧焊。 目前熔化极氩弧焊被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。由于熔化极氩弧焊焊出的焊缝内在质量和外观质量 都很高，该方法已经成为焊接一些重要结构时优先选用的 焊接方法之一。
图5-1 熔化极氩弧焊示意图 1-焊丝盘 2-送丝滚轮 3-焊 丝 4-导电嘴 5-保护气体喷 嘴 6-保护气体 7-熔池 8焊缝金属 9-电弧 10母材 Tianjin Univ.
1.2 熔化极氩弧焊的特点
1．优点 1）与焊条电弧焊相比，熔化极氩弧焊效率高。 2）与TIG焊相比较，熔化极氩弧焊由于采用焊丝作电极， 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，焊件变形小，焊接生产率高。 3）与CO2气体保护焊相比较，由于熔化极氩弧焊采用的是 惰性气体保护，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。 4）MIG焊的保护气体是没有氧化性的纯惰性气体，电弧空 间无氧化性，能避免金属氧化，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
Tianjin Univ.
(4)焊接电流和电弧电压的调节方法
用普通的等速送丝焊机调节焊接参数比较困难，必须采用特殊 的控制系统，即送丝速度与焊接电流一元化调节系统，即在调 节弧焊电源的外特性曲线的同时自动调节送丝速度 。
2.3 熔化极氩弧焊的熔滴过渡控制
熔化极氩弧焊焊接时使用的焊丝直径通常较细，主要采用电弧 自身调节系统和电弧固有的自调节系统。当需要采用射流过渡、 射滴过渡、短路过渡等熔滴过渡时，应采用电弧自身调节系统。
Tianjin Univ.
熔化极氩弧焊的焊丝为阳极时， 电弧的阳极区在熔滴前形成，如 图5-5。当焊接电流较小时，熔滴 呈粗滴过渡(图5-5a)，这是一种不 稳定的过渡形式。增大焊接电流 以后，熔滴呈现喷射过渡形式(图 5-5b)。熔滴的这种过渡形式过程 稳定，焊缝成形良好，在焊接工 程中基本都采用这种极性的接法。
U
C-C
O1 O O2
M-C
l1 l0 l2
0
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图5-10 亚射流过渡弧长的自调节作用
Tianjin Univ.
(3)亚射流过渡电弧焊接的工艺特点 1)优点 ① 电弧为碟形，阴极雾化区大，焊缝起皱及表面黑粉 现象比 射流过渡少； ② 由于铝焊丝亚射流过渡电弧自调节作用较强，故可 采用等速送丝配恒流外特性电源，因而当弧长波动 时，焊接电流始终不变，可获得熔深和外表成形非 常均匀的焊缝； ③ 射流过渡电弧焊的熔深形状为“指形”，而亚射流 电 弧焊为 “碗形”，避免了“指形”熔深引起的熔透 不足 等缺陷。 2)缺点 亚射流电弧弧长范围不宽，只有2～8mm。对于一定 的送 丝速度，最佳焊接电流范围相当窄，不易控制。
Tianjin Univ.
图5-8是铝合金焊丝MIG焊亚射流过渡的图片，其中图5-8a 是电流电压波形，图5-8b是对应图5-8a中0~3ms的高速摄像 图片。
Tianjin Univ.
(2)亚射流电弧固有的自调节作用
亚射流过渡自调节作用是一种弧长自动调节作用，等速送丝匹 配恒流特性电源。图5-10中C-C线是恒流电源外特性，M-C线 是铝或铝合金的等熔化曲线 。
Tianjin Univ.
第二节 熔化极氩弧焊的熔滴过渡
熔滴过渡形式的选择应根据工件的厚度、材质、形状等 条件而定，包括粗滴过渡、射滴过渡、射流过渡、旋转射流 过渡、亚射流过渡、短路过渡等。
2.1 焊接时的极性选择
熔化极氩弧焊的焊丝为阴 极时，其电极行为如图54，电弧不稳定，焊缝成 形不良，因此这种极性的 接法在焊接工程中基本不 用。
College of Materials Science and Engineering Tianjin University
第五章 熔化极氩弧焊
Tianjin Univ.
第一节 熔化极氩弧焊的特点和应用
1.1熔化极氩弧焊的基本原理
熔化极氩弧焊的工作原理如图5-1所示
以Ar或Ar＋He混合气体作保护气 体时，通常称作熔化极惰性气体 保护电弧焊，简称MIG焊； 以Ar为主，加入少量活性气体组 成Ar＋O2、Ar＋CO2或者Ar＋ CO2＋O2等混和气体作保护气体 时，通常称作熔化极活性气体保 护电弧焊，简称MAG焊。
Tianjin Univ.
第三节 熔化极氩弧焊设备