按焊丝分为:药芯;实芯MIG/MAG/CO2
2 气体保护焊--特点
1 电弧和熔池的可见性好,焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数。
2 焊接过程操作方便,没有熔渣或很少有熔渣,焊后基本上不需清渣。
3 电弧在保护气流的压缩下热量集中,焊接速度较快,熔池较小,热影响区窄,焊件焊后变形小。
4 有利于焊接过程的机械化和自动化,特别是空间位置的机械化焊接。
5 可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、铜及其合金。
6 可以焊接薄板。
7 在室外作业时,需设挡风装置,否则气体保护效果不好,甚至很差。
8 电弧的光辐射很强。
9 焊接设备比较复杂,比焊条电弧焊设备价格高。
3.MIG/MAG焊的应用
50年代初应用于铝及铝合金,以后扩展到铜及铜合金的焊接
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
4. MIG/MAG焊的对比
MIG以Ar或He作为保护气体
MAG在Ar或He中加入活性气体,如O2,CO2
MAG焊在电弧形态、熔滴过渡、电弧特性等方面与氩弧相似,活性气体的量一般小于30%
MAG焊可消除指状熔深
MAG焊由于氧化性气体的存在金属的氧化是不可避免的,在选择焊丝时应注意在成分上给与补充。
MAG焊主要用于高强钢及高合金钢的焊接。
5.MIG焊的保护气体及焊丝
1 保护气体1)单一气体 Ar或者He2)混合气体Ar+He
2 对气体的要求Ar气纯度:99.9%
3 焊丝的选择 MIG焊的焊丝成份要求与母材接近.(冶金反应较单纯,合金元素基本没有烧损)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。
焊丝
MAG焊应采用高Mn高Si焊丝,补充烧损
二、MIG/MAG焊的冶金特点MIG焊:以Ar或He为保护气体,不与金属发生冶金反应
氩气是制氧的副产品,如果氧含量超标会引起氧化反应
MAG焊:含有氧化性气体O2,CO2 ,金属发生氧化反应
Al+O2 → Al2O3 Fe + CO2 → FeO + CO ↑ Si + 2CO2→ SiO2 + 2CO ↑
Mn + CO2 → MnO + CO ↑ Si + 2O → SiO2
Mn + O → MnO C + O → CO Fe + O → FeO
MIG/MAG焊:由于蒸发造成的合金损失
三、MIG/MAG焊的熔滴过渡
MIG/MAG焊的熔滴过渡形式主要有:短路过渡,滴状过渡,喷射过渡,亚射流过渡
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。
.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。
(2)电流的影响: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 。
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
临界电流:产生跳弧的最小电流
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。
焊丝直径:焊丝直径越小,临界电流越低
伸出长度:伸出长度增加使得电阻热增加,有利于熔滴过渡(3)电流极性的影响
2.射流过渡
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。
特点:电弧成钟罩形 斑点力、等离子流力促进熔滴过渡 熔滴小,过渡频率快
电流必须达到射滴过渡临界电流
钢焊丝MIG焊 射流过渡熔透能力高,
可能产生指状熔深问
题
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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。
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
焊缝起皱的防止
措施
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:加强保护,增大气流量 减小电流、 采用亚射流过渡(介于短路过渡与射流过渡之间的亚射滴过渡)
3.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。
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
4.1 熔化极氩弧焊的组成
按机械化程度分有自动焊和半自动焊两类。半自动焊设备不包括行走台车,焊枪的移动由人工操作进行;自动焊设备的焊枪固定在行走台车上进行焊接。
主要由弧焊电源、送丝系统、焊枪、行走台车(自动焊)、供气系统、水冷系统、控制系统等部分组成。
送丝机构
焊枪:有水冷和空冷两种,同等条件下空冷的允许电流小于水冷焊枪许用电流
导电嘴要有良好的导电性、耐磨性、耐热性;
一般由铜合金制成;直径为焊丝直径+0.2mm 注意经常检查更换
1.低碳钢及低合金钢的熔化极氩弧焊
可以采用MAG焊,多采用Ar+(5-20)%CO2混合气体作保护气,有时还加入少量O2。
熔滴过渡形式可以是短路过渡、射流过渡、脉冲过渡
(1) 短路过渡MAG焊
比CO2焊的电弧更稳定、飞溅也更少。可以采用较细的焊丝及较小的焊接电流,焊缝熔深较浅,焊接速度较低,主要用于焊接薄板。
(2) 射流过渡MAG焊 是MAG焊最常用的熔滴过渡形式,通常焊接电流比射流过渡临界电流高30~50A,当焊接板厚为3.2 mm以上时,焊接电弧十分稳定,焊缝表面平坦,焊缝成形良好,飞溅少。
2. 不锈钢的熔化极氩弧焊 可以采用短路过渡、射流过渡、脉冲过渡。
(1) 短路过渡不锈钢MIG焊 焊丝使用直径0.8-1.2mm的,保护气使用 Ar+(1~5%)O2或Ar+(5~20%)CO2,焊接电流小于射流过渡临界电流,多用于板厚3.0mm以下薄板单层焊接。
(2) 射流过渡不锈钢MIG焊
焊丝使用直径0.8、1.0、1.2、1.6 mm的,保护气采用Ar+(1~2%)O2或Ar+(5~10%)CO2,焊接电流大于射流过渡临界电流,多用于板厚3.2mm以上钢板焊接。
3. 铜合金的熔化极氩弧焊
铜及铜合金的导热性非常强,易造成熔化不良,需要焊前预热。由于焊接需要较大焊接电流,所以熔滴呈射流过渡。
焊接紫铜的焊接参数的特点是预热温度高,焊接电流大(达到600 A)。纯氩气保护时,电弧功率小。采用Ar+(50-75%)He保护可以提高电弧的功率,从而降低预热温度。
4. 铝合金的熔化极氩弧焊
MIG焊时必须利用阴极清理作用去除氧化膜。铝合金导热快,需要足够的电弧功率熔化母材形成焊缝。薄板焊接时通常采用纯氩为保护气体。焊接厚大件时,采用Ar+He混合气体保护,He的比例多为25%。可采用短路过渡或喷射过渡。
注意:
直流反接时,也即以焊丝为一电极(正极),工件为另一电极(负极),焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池,所用电流比较大,生产率高。
对于板厚8mm以上的铝板,为使电弧稳定,熔化极氩弧焊通常采用直流反接,这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”作用。
1) 短路过渡MIG焊 采用纯氩气保护,通常采用的焊丝直径为0.8-1.0mm,使用0.5kg的小型焊丝盘以及特殊的送丝焊枪,焊接厚度为1~2mm。直径较细的铝合金焊丝送丝困难(2) 喷射过渡及亚射流过渡MIG焊 用纯氩气保护,常采用1.2~2.4mm直径的焊丝
3)大电流MIG焊 厚板铝合金可以采用粗焊丝(直径3.2-5.6mm)大电流MIG焊,焊接电流可以达到500~1000 A,焊接生产率很高。内层喷嘴使用50%Ar+50%He保护气,加入He可以提高电弧功率;外层喷嘴中为Ar气,进一步加强保护效果。
CO2气体保护电弧焊的特点
优点:生产效率高: 2、焊接成本低,能耗低: 3、适用范围广:4、对水、油、锈不敏感,焊缝中含[H]少,抗冷裂纹能力高 : 5、明弧焊接,便于监测控制,且不用清渣
缺点:材料的适用范围较窄 焊接过程飞溅大,成形不良 焊接明弧造成弧光辐射,紫外线强烈,抗风能力差
按焊丝粗细分类: 细丝CO2焊 ds≤1.6mm 粗丝CO2焊 ds > 1.6mm
按焊丝类型分: 实芯焊丝CO2焊药芯焊丝CO2焊
按自动化程度分: 半自动CO2焊 适用于焊缝不够规则的场合自动CO2焊 适用于焊缝长而且规则的场合
3. CO2气体保护电弧焊的应用
目前CO2气体保护焊广泛应用于机车制造、船舶制造、汽车制造、采煤机械制造等领域。
适用于焊接低碳钢、低合金钢、低合金高强钢,但是不适合于焊接有色金属、不锈钢。尽管有资料显示CO2气体保护焊可以用于不锈钢的焊接,但不是焊接不锈钢的首选。
二、冶金特点与气孔
1.氧化还原反应
高温的焊接电弧中:CO2→CO + O2
电弧气氛 包括: CO2、O2 、 CO
可能参加反应的金属元素:Fe、C、Si、Mn
氧化反应:
Fe + CO2 → FeO + CO ↑ 不溶于液态金属,不与金属反应
Si + 2CO2 → SiO2 + 2CO ↑ 与CO2的反应不占主导地位,
Mn + CO2 → MnO + CO ↑ 与O的反应是主要的
Si + 2O → SiO2
Mn + O → MnO 以复合化合物形式MnO.SiO2,浮出