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1、项目三 熔化极惰性气体保护焊、熔化极活性混合气体保护焊,项目描述,1,熔化极惰性气体、活性混合气体保护焊广泛应用于车身、油底壳、铝合金零部件的焊接 和补焊。熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）和熔化极活性混合气体保护焊（MAG焊）因生产效率高、焊接质量好，适用范围广、易于自动化等优点，在现代汽车制造业得到了广泛的应用。如图3-1所示。,图3-1 熔化极活性混合气体保护焊,学习内容,2,MIG、MAG焊的原理、特点及应用；MIG、MAG焊设备；MIG、MAG焊工艺；MIG、MAG焊 的其他方法；MIG、MAG焊的基本操作方法。,68学时。,建议课时,3,(1) 掌握MIG、MAG焊的原理、特点及应用
2、，焊接工艺参数的选择有关知识；能够根据实际 生产条件和具体的焊接结构及其技术要求，正确选择MIG焊、MAG焊工艺参数和工艺措施；(2) 熟悉MIG、MAG焊设备的组成、操作使用和维护知识，掌握MIG、MAG焊的操作要点，能根据MIG、MAG焊的使用要求，合理选择、正确安装调试、操作使用和维护MIG、MAG焊设备；(3) 了解MIG、MAG焊其他方法。,学习目标,4,相关知识,5,1. MIG焊的原理、特点及应用溶化极惰性气体保护焊，是以焊丝作为熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称MIG焊。这种方法通常用氩气或氦气或它们的混合气体作为保护气，连续送进的焊丝既作为电极又作为填充金属
3、，在焊接过程中焊丝不断熔化并过渡到熔池中去而形成焊缝。其原理如图3-2所示。,图3-2 MIG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；9-母材；10-电弧,相关知识,5,MIG焊采用惰性气体作为保护气，与C2焊、焊条电弧焊或 其他熔化极电弧焊相比，它具有如下一些特点：(1) 焊接质量好。(2) 焊接生产率高。(3) 适用范围广。MIG焊的缺点在于无脱氧去氢作用，因此对母材及焊丝上的油、锈很敏感，易形成缺陷， 所以对焊接材料表面清理要求特别严格；另外熔化极惰性气体保护焊抗风能力差，不适于野 外焊接；焊接设备也较复杂。,相关知识,
4、5,采用活性气体保护的MAG焊具有以下效果：(1) 提高熔滴过渡的稳定性。(2) 稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性。(3) 改善焊缝形状及外观。(4) 增大电弧的热功率。(5) 控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷。(6) 降低焊接成本。,相关知识,5,2. MIG焊的焊接材料MIG焊的焊接材料主要包括保护气体和焊丝。1) 保护气体MIG焊常用的保护气体有氩气、氦气和它们的混合气体。MAG焊常用的保护气体是氩气与氧气、二氧化碳组成的混合气体。(1) 氩气（Ar）。(2) 氦气（He）。(3) 氩气+氦气（Ar + He）。(4) Ar + O2。 (5) Ar + CO2。(6) Ar + CO
5、2 +O2。,相关知识,5,表3-1 焊接用保护气体及其适用范围,在熔化极及钨极气体保护焊中，常见的焊接用保护气体及其适用范围见表3-1。,相关知识,5,2) 焊丝MIG焊使用的焊丝成分通常应与母材的成分相近，它应具有良好的焊接工艺性，并能提供良好的接头性能。MIG焊使用的焊丝直径一般在0.82.5mm范围内。焊丝直径越小，焊丝的表面积与体积的比值越大，即焊丝加工过程中进入焊丝表面上的拔丝剂、油或其他的杂质相对较多。另外，焊丝一般以焊丝卷或焊丝盘的形式供应。3. MIG焊设备熔化极惰性气体保护焊设备主要由焊接电源、送丝机构、焊枪、控制系统、供水供气系统等部分组成。1) 焊接电源为保证焊接过程稳
6、定，减少飞溅，焊接电源均采用直流电源，且反接。半自动MIG焊时， 使用细焊丝焊接，采用平外特性的电源配等速送丝系统；而自动 MIG焊时，使用焊丝直径常大于3mm，可选用下降外特性的电源，并采用变速送丝系统。,相关知识,5,2) 送丝机构送丝机构与C2焊的送丝机构相似，用细焊丝焊接铝及其合金时，采用拉丝式和推拉丝式最好。3) 焊枪焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪，有气冷和水冷两种形式。对于半自动焊枪，当焊接电流小于150A时，使用气冷式焊枪；当焊接电流大于150A时，则使用水冷式焊枪。自动焊枪大多采用水冷。4) 控制系统控制系统的主要作用为：引弧前预先送气，焊接停止时，延迟停气；送丝控制和速度调节包
7、括焊丝的送进、回抽和停止，均匀调节送丝速度；控制主回路的通断，引孤时可以在送丝开始以前或同时接通电源，焊接停止时，应采用先停丝后断电的返烧控制法，这样既能填满弧坑，又避免粘丝。,相关知识,5,5) 供气、供水系统供气系统主要由氩气瓶、减压阀、流量计及电磁气阀等组成。供水系统主要用来冷却焊枪，防止焊枪烧损。6) 典型焊机简介MIG焊机的类型有很多，部分常用熔化极气体保护焊机的型号、性能。,相关知识,5,4. MIG焊的熔滴过渡特点MIG焊熔滴过渡的形式主要有短路过渡、射流过渡、脉冲射流过渡。在焊接铝及铝合金时，常采用亚射流过渡。亚射流过渡是介于短路过渡和射流过渡之间的一种特殊形式，习惯上称之为亚
8、射流过渡。亚射流过渡采用较小的电弧电压，弧长较短，当熔滴长大并将以射流过渡形式脱离焊丝端部时，即与熔池短路接触，电弧熄灭，熔滴在电磁力及表面张力的作用下产生颈缩断开，电弧复燃完成熔滴过渡。亚射流过渡的特点如下：(1) 短路时间很短，短路电流对熔池的冲击力很小，过程稳定，焊缝成形美观。(2) 采用等速送丝配以恒流外特性电源进行焊接，弧长由熔化系数的变化实现自身调节。(3) 亚射流过渡时电弧电压、焊接电流基本保持不变。,项目实施,6,1. 准备工作焊前准备工作主要包括设备检查、焊件坡口的准备与组装、焊件和焊丝表面的清理以及 劳动保护等。1) 设备检查一般应先检查焊接设备外部有无明显受伤的痕迹、电焊
9、机部件有无缺损，并了解其维修史、使用年限、观察使用场所环境和焊接工艺等，再对电焊机进行检查。,项目实施,6,2) 焊件坡口的准备与组装(1) 厚度不大于3mm的碳钢、低合金钢、不镑钢、铝的对接接头，一般开I形坡口或不开坡口。(2) 厚度在312mm的上述材料，可开U形、Y形坡口。(3) 厚度大于12mm的上述材料，可开双U形或双Y形坡口。,图3-3 黑色金属的典型坡口尺寸,项目实施,6,表3-2 部分常用MIG焊机的型号、性能机应用,项目实施,6,3) 焊前清理(1) 机械清理。机械清理有打磨、刮削及喷砂等，用以清理焊件表面的氧化膜。(2) 化学清理。化学清理方式随材质不同而异。4) 劳动保护
10、作业人员工作前要穿戴好合适的劳动保护用品，如口罩、防护手套、防护鞋、帆布工作服；在操作时戴好护目镜或面罩；在潮湿的地方或雨天作业时应穿上胶鞋。要注意做好防 尘、防电、防烫、防火和防辐射等。,表3-3 铝及其合金的化学清理,项目实施,6,2. 工艺参数的选择1) 焊丝直径通常情况下，焊丝直径应根据工件的厚度及施焊位置来选择。细焊丝（直径小于或等于 1.2mm）以短路过渡为主，较粗焊丝以射流过渡为主。细焊丝主要用于焊接薄板和全位置焊接，而粗焊丝多用于厚板平焊位置。焊丝直径的选择见表3-4。,表3-4 焊丝直径的选择,项目实施,6,2) 焊接电流焊接电流是最重要的焊接工艺参数，应根据工件厚度、焊接位
11、置、焊丝直径及熔滴过渡 形式来选择。焊丝直径一定时，可以通过选用不同的焊接电流范围以获得不同的熔滴过渡形式。在焊接铝及铝合金时，为获得优质的焊接接头，MIG焊一般采用亚射流过渡。低碳钢MIG焊所用的焊接电流范围见表3-5。,表3-5 低碳钢MIG焊的焊接电流范围,项目实施,6,3) 电弧电压电弧电压主要影响熔滴的过渡形式及焊缝成形，要想获得稳定的熔滴过渡，除了正确选用合适的焊接电流外，还必须选择合适的电弧电压与之相匹配。4) 焊接速度和喷嘴直径由于MIG焊对熔池的保护要求较高，焊接速度又高，如果保护不良，焊缝表面便易起皱皮。,图3-4 MIG焊电弧电压和焊接电流之间的关系,表3-5 喷嘴高度推
12、荐值,项目实施,6,5) 焊丝位置焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾和垂直三种，焊 丝位置示意图如图3-5所示。,图3-5 焊丝位置示意图,项目实施,6,表3-7表3-9为铝合金及不锈钢MIG焊的焊接工艺参数。,表3-7 喷嘴高度推荐值,表3-8 不锈钢MIG焊(短路过渡）的焊接工艺参数,表3-9 不锈钢MIG焊(射流过渡）的焊接工艺参数,项目实施,6,项目实施,6,MAG焊的工艺内容和工艺参数的选择原则与MIG焊相似。不同之处是在 Ar 气中加入了一定量的具有脱氧去氢能力的活性气体，因而焊前清理就没有MIG焊要求那么严格。 MAG焊主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等
13、钢铁材料的焊接，尤其在不锈钢的焊接中得到广泛的应用。,表3-10 短路过渡MAG焊工艺参数,注：1. 焊接位置为平焊和横角焊。对立焊或仰焊减小电流10%15%。2. 角焊缝尺寸等于母材厚度，坡口焊缝装配间隙等于板厚的1/2。3. 保护气体为75 % Ar + 25 % CO2或O2（体积分数）。,项目实施,6,表3-11 射流过渡MAG焊工艺参数,注：1.上列参数只用于平焊和横角焊。2.保护气体是 Ar + 1 %5 % O2 （体积分数）。,项目实施,6,3. MIG焊基本操作1) 引弧熔化极气体保护电弧焊都是利用短路引弧法进行引弧，引弧时首先送进焊丝，并逐渐接 近母材。一旦与母材接触，电源
14、将提供较大的短路电流，在接触点附近的焊丝爆断，进行引弧。2) 施焊MIG焊的施焊过程（包括定位、焊缝的起头、运条方法、焊缝的连接以及焊缝的收尾等）参照焊条电弧焊、CO2焊的规则要求进行。,知识拓展,7,1. 脉冲熔化极惰性气体保护焊利用脉冲电流进行焊接的熔化极惰性气体保护电弧焊称脉冲熔化极惰性气体保护焊。这种焊接方法的焊接电流特征是在较低的基值电流上周期性地叠加高峰值的脉冲电流，而脉冲电流的波形及其基本参数可以在较宽范围内进行调节与控制。1) 脉冲熔化极惰性气体保护焊的特点(1) 具有较宽的焊接参数调节范围。(2) 可以精确控制电弧的能量。(3) 适于焊接薄板和全位置焊。,图3-6 脉冲熔化极
15、惰性气体保护焊电流波形及熔滴过渡示意图Ip-脉冲电流；Ib-基值电流；tp-脉冲电流持续时间；tb基值电流时间；Ia平均电流；Ic-射流过渡临界电流,知识拓展,7,2) 焊接工艺参数的选择脉冲熔化极惰性气体保护焊的焊接工艺参数有：脉冲电流、基值电流、脉冲电流时间、基值电流时间、脉冲频率、焊丝直径、焊接速度等。选择脉冲熔化极惰性气体保护焊工艺参数必须考虑母材的性质、种类以及焊缝的空间位置。(1) 脉冲电流。(2) 基值电流。(3) 脉冲电流持续时间。(4) 脉冲频率。(5) 脉宽比。,知识拓展,7,2. 窄间隙熔化极活性气体保护焊1) 特点(1) 窄间隙熔化极活性气体保护焊，因不需开 坡口，减少
16、了填充金属量，焊后又不清渣，故可节省时间和材料，提高焊接生产率。(2) 焊缝热输入较低，热影响区小，焊接应力和工件变形都小，裂纹倾向小，焊缝力学性 能高。(3) 窄间隙熔化极活性气体保护焊可以应用于平焊、立焊、横焊及全位置焊接。(4) 窄间隙熔化极活性气体保护焊，熔池和电弧观察比较困难，要求焊枪的位置能方便地进行调整。,图3-7 窄间隙熔化极活性气体保护焊示意图1-喷嘴；2-导电嘴；3-焊丝；4-电弧；5-工件；6-衬 垫；7-绝缘导管,知识拓展,7,2) 焊接工艺(1) 细丝窄间隙焊。(2) 粗丝窄间隙焊。(3) 焊接工艺参数。,表3-12 窄间隙焊接的典型工艺参数,图3-8 窄间隙焊接的送丝方式示意图,谢谢观看！,
