MIG焊接篇(中文)

1焊接基础知识培训教材MIG焊接篇铝不锈钢株式会社DAIHEN(OTC)焊机新干线车厢内部的MIG焊接不锈钢容器的MIG焊接2株式会社DAIHEN(OTC)焊机焊接基础知识培训教材由以下各篇组成：1电弧焊基础篇6其他电弧焊2CO2/MAG焊接7焊接材料的基础知识3本册是MIG焊接8等离子切割4TIG焊接9工业用空气清洁机5埋弧焊接10株式会社DAIHEN焊机的安装、调整的一般知识3DAIHEN(OTC)MIG焊接讲座教材目录1．MIG焊接原理11-1序言11-2MIG焊接原理22．MIG焊接的主要特点23．MIG焊接现象33-1溶滴过渡现象33-1-1射流过渡43-1-2大滴状过渡43-1-3短路过渡43-1-4复合过渡(亚射流过渡)53-1-5适应的溶滴过渡方式53-2脉冲MTG焊接63-3溶滴过渡与溶深的形状63-4清洁作用74．MIG焊机84-1MIG焊接电源8-94-2逆变控制及模糊控制方式的MIG焊机的特点9-114-3MIG焊机的主要构成以及作用114-3-1MIG焊机的构成114-3-2焊枪124-3-3送丝装置12-135．影响MIG焊接结果的主要原因135-1焊接电流145-2电弧电压155-3焊接速度165-4焊枪的操作176．MIG焊接材料186-1铝及其合金186-2不锈钢196-3铜及铜合金207．有关MIG焊接的主要用语及解说21-2341.MIG焊接原理1-1序言MIG焊接是“MetalInertGasWelding”的简称。1948年开发成功了利用基本与母材同一材料的焊丝作电极的MIG焊接法。在日本大阪变压器公司最先进行MIG焊机的开发，从1956年以“SIGMAShieldInertGasMetalArc”的名称进行销售以来，其MIG焊机得到了广泛的应用。在此以后，大阪变压器公司开发了特种的脉冲电弧焊接法，从1965年销售了以“PULSEAUTO”的名称受到青睐的MIG焊机以来，从顾客处得到了买MIG焊机要到大阪变压器的好评。并保持其不动地位至今。1-2MIG焊接的原理MIG焊接的基本原理与CO2/MAG焊接一样，所不同的是作为保护气体MIG焊接时所用的保护气体为氩气等惰性气体。图1-1为MIG焊接的原理图。被卷成盘状的基本与母材材料相同的焊丝通过送丝装置连续的送出，在惰性保护气体中母材与焊丝间产生电弧，通过电弧的热量将被焊金属熔化并将之结合。惰性气体种类很多。MIG焊接使用相对比较便宜并且容易买到的氩气。另外，根据焊接材料的不同，为了提高电弧的稳定性，在上述氩气中混合数个百分比的氧气。图1-1MIG焊接原理直流焊接电源电弧保护气体送丝装置保护气体(Ar或Ar+CO2混合气体焊丝喷嘴导电嘴母材52.MIG焊接的主要特点1、电弧稳定、飞溅少、焊缝外观漂亮。2、由于焊丝熔化速度快、熔深深、焊接效率高。3、可以焊接铝、不锈钢、铜合金等各种金属，使用广泛。参看表2-1表2-1保护气体适用材料低合金钢不锈钢铝铜合金镍钛Ar○○○○Ar+2-5%O2○○Ar+5-10%CO2○○Ar+He○○○○备注：上表中的Ar为氩气、O2为氧气、CO2为二氧化碳、He为氦气的化学符号4、由于使用惰性气体作保护，可以获得不混有不纯物的良好的焊缝。MIG焊接的缺点有作为气体保护电弧焊特有的“无法在强风处使用”及“保护气体价格比较高”等缺点。对于前者通过使用防风对策后，即使在工地现场也得到了广泛使用。对于后者，在焊接铁系材料时使用价格便宜的二氧化碳焊接、MIG焊接一般用于非铁金属的焊接。图2-1铝MIG焊接的焊缝形状图2-2保护气体为Ar+O2时的熔深形状63.MIG焊接现象3-1熔滴过渡现象图3-1熔滴过渡方式与焊接条件、电流、电压的关系一般熔滴过渡可以大致分为“射流过渡”、“大滴状过渡”及“短路过渡”3种。另外，对于铝MIG焊接在“大阪变压器”的研究中明确了在射流过渡的同时还伴有微小短路过渡的“复合过渡”形式，在“大阪变压器”称为“亚射流过渡”。临界电流射流过渡大滴状过渡临界电压短路过渡亚射流过渡电弧电压(V)焊接电流(A)7图3-2射流过渡3-1-1射流过渡熔融焊丝端部形成小球并有规则的高速向母材过渡的方式称为“射流过渡”。在MIG焊接中要得到射流过渡要保证焊接电流在临界电流以上。3-1-2大滴状过渡在临界电流以下焊接时发生大滴状过渡，熔滴将变得与焊丝直径一样大或比焊丝直径更大，这种状态的熔滴过渡称为“大滴状过渡”。与其他熔滴过渡状态相比，大滴状过渡的飞溅量大。3-1-3短路过渡反复形成熔滴与母材的短路、电弧产生的过渡状态称为“短路过渡”，也称为短弧过渡。在1秒间要发生50-130回短路，输入到母材的热量小，所以短路过渡适合于薄板焊接、立焊、仰焊及全位置焊。图3-3大滴状过渡图3-4短路过渡83-1-4复合过渡（亚射流过渡）介于短路过渡与射流过渡之间的过渡方式。铝焊接的标准条件大部分都在此范围内，实际焊接时在此范围内进行焊接。将此复杂的焊接电弧现象简明的大阪变压器公司将上述熔滴过渡方式称为“亚射流过渡”。3-1-5适应的熔滴过渡方式及焊接作业表3-1中表示了MIG焊接时适应的熔滴过渡方式及焊接作业。焊机种类使用焊丝(mm)适应的溶滴过渡方式适应的焊接作业200-500AMIG0.9-1.6射流过渡或亚射流中板、厚板焊接平焊、水平角焊0.9-1.2短路过渡薄板、中板焊接(全位置)200-400A脉冲MIG0.9-1.6介于大滴状过渡与射流过渡的中间过渡薄板、中板焊接(全位置)100-125A细丝MIG0.4-0.8短路过渡薄板焊接(全位置)大滴状过渡区射流过渡区亚射流过渡短路过渡焊丝直径1.6mm保护气体氩气数字表示电弧长临界电流焊接电流(A)电弧电压(V)图3-5亚射流过渡93-2脉冲MIG焊接法MIG焊接时作为理想的熔滴过渡方式是射流过渡，但是由于需要大电流没法适应于薄板的焊接。另外，即使使用短路过渡在焊接铝、铜合金或特殊钢材时有时也会有困难。在这种情况下可以使用”脉冲焊接法”。脉冲焊接法中使用周期性的脉冲电流(图示Ip)上述脉冲电流产生的电弧力使焊丝端部生成的熔滴脱离焊丝。基值电流(Ib)起到将焊丝端部熔化的作用。脉冲焊接可以有效的用于薄板、特殊金属的焊接以及全位置焊接。3-3熔滴过渡与熔深形状MIG焊接中有各种熔滴过渡方式，各种溶滴过渡方式的焊接熔深不同。与CO2电弧焊接及手工电弧焊接一样短路过渡时的熔深形状是接近半圆形。射流过渡(或亚射流过渡)时由于等离子气流速度变高，焊接熔深变成独特的指形熔深。如图3-7(b)所示，具有指状熔深的焊缝的熔深部宽度与焊缝宽度相比较窄，所以，在焊接时，要注意对中。时间Ic,平均电流基值电流脉冲电流焊接电流(A)图3-6脉冲电流波形及熔滴过渡熔滴过渡图3-7MIG焊接中的熔深情况(a)短路过渡情况(b)射流过渡情况103-4清洁作用在焊丝接正(直流反极性)的MIG焊接中，在母材表面的氧化膜上产生阴极斑点，由于阴极斑点处电流密度很高，可以简单的将氧化膜去掉。另外，因为阴极氧化斑点有自动寻找氧化膜的性质，所以，可以不断除去氧化膜。因为可以将氧化膜去掉，所以将上述作用称为”清洁作用”。在焊接表面附有致密的氧化膜的铝材料时，上述作用很重要。图3-8铝合金的MIG焊结果如图3-8所时，焊缝附近变成白色处就是通过清洁作用被去除掉氧化膜的部分。当高熔点的氧化膜较厚时，仅靠电弧的清洁作用将无法完全去除氧化膜。所以，这时要在焊接以前清理母材(譬如用钢丝刷磨刷母材等)。114.MIG焊机4-1MIG焊接电源MIG焊机大致可以分为直流焊接电源及直流脉冲电源两类，上述两种焊接电源各有特点，按使用的用途的不同分别使用。4-1-1直流电源MIG焊接电源根据其外特性可以分为平特性电源及垂直下降电源两类。一般MIG焊接使用平特性电源，只要设定好焊接电源，则在此焊接电流下的送丝速度将保持一定(等速送丝)。1、平特性电源电弧的自身调节首先假定交点K0及焊接电流I0、电弧长度l0的焊接状态A0为安定的焊接状态。现在假设由于焊枪的抖动等原因移动到A1的状态。电弧长度将从l0增加到l1，电弧发生点将转移到K1，焊接电流将减小到I1。由于电流的减小焊丝的熔化将降低，但送丝速度不变，所以电弧可以自动地回到原先的稳定状态A0。相反，如果电弧变短到A2状态，则电流将增加。同样可以自动地回到原先的稳定状态A0。以上就是平特性电源的弧长自身调节功能。[即使有抖动，也能保持得到稳定电弧的平特性电源]图4-1电源平特性与电弧静特性母材焊接电流为电弧长度用电压调整旋钮可调电弧长度电压122、垂直下降外特性电源电弧的自身调节功能在MIG焊接电源中也使用有垂直下降特性的直流电源。电源的垂直下降外特性如图4-2所示，即使电弧电压有变化焊接电流也能保持稳定。电弧的发生点为电源的外特性曲线与电弧静特性曲线(图中的l0,l1,l2)的交点。使用垂直下降外特性电源时，即使电弧电压有变化也可以得到均一的焊接熔深，所以适合于厚板大电流的MIG焊接。[可以得到均一的焊接熔深的垂直下降外特性电源]4-1-2直流脉冲电源脉冲焊接时使用脉冲电源。其原理如第6页所述，由于使用脉冲电流，即使在小电流区也能得到稳定的射流过渡。所以，脉冲焊接适合于：1、使用小电流的薄板焊接2、特殊金属及异种金属的焊接3、有熔透不良可能性的中厚板的全位置焊接4-2逆变控制与模糊控制的脉冲MIG焊机的特点最近的MIG焊机中开发了高性能、高质量的新式脉冲焊机，特别是在铝的MIG焊接中发挥作用。电压电弧长度焊接电流为电弧长度通过电流调整旋钮可调母材图4-2电源垂直下降特性与电弧静特性134-2-1低频切换脉冲焊机的特点利用逆变控制高速控制焊接电源，另外，大阪变压器公司采用独特的低频切换脉冲焊接法进行铝的脉冲MIG焊接。图4-3中表示了低频切换脉冲焊接法的原理。使用低频脉冲焊接法可以得到与TIG焊接相媲美的焊缝成型。得到美观的、鱼鳞状的焊缝成型逆变控制电源对输出电流进行高速控制高精度的等速送丝铝的MIG焊接将2组不同的脉冲进行周期性的低频切换+=图4-4铝板低频切换脉冲焊接后的鱼鳞状焊缝成形图4-4铝板低频切换脉冲焊接后的鱼鳞状焊缝成型脉冲电流波形时间电流低频信号脉冲2图4-3低频切换脉冲焊接法的原理脉冲1144-2-2模糊控制的逆变式脉冲MIG焊机的特点利用模糊控制后焊接参数的设定将变的简单，可以监视焊接过程中的电弧状态，自动地将电弧控制在最佳状态。通过对电弧的模糊控制自动以调节输出电压使得电弧长度保持最佳。图4-5中是“没有模糊控制”的焊缝的外观与“有模糊控制”的焊缝外观相比较。通过模糊控制可以自动地监视焊接中的母材的温度、清洁作用、气体保护等的变化引起的电弧状态的变化，自动将电弧控制在最佳状态。图4-6中表示了一般MIG焊接有模糊控制的焊接接头熔深的宏观断面的比较。通过模糊控制，可以得到均一的熔深。4-3MIG焊机的主要构成以及作用4-3-1MIG焊机主要由以下各部分组成1、焊接电源及控制装置2、焊枪3、送丝装置4、附属件(遥控器、气体流量调整器)其中，通常是将控制装置安装与焊接电源或送丝装置中，使之成为一体。图4-7中是有代表性的MIG焊机的构成示意图。对焊接电源前面已经作了说明，以下对焊枪以及送丝装置的作用作一个说明。图4-6通过模糊控制得到均一的熔深图4-7MIG焊机构成焊接电源控制装置送丝装置遥控器焊枪气体流量调节器154-3-2焊枪焊枪的导电部分的外侧可以用耐电弧高温的绝缘物保护，焊枪在提高操作性能、保护性能、送丝性能上都得到了很大的重视。焊枪根据其用途、使用电流等有各种种类存在。另外，焊枪有空冷焊枪与水冷焊枪，在用中小电流焊接时使用空冷焊枪，大电流时用水冷焊枪。MIG焊枪的形状与CO2/MAG焊枪的形状相似，但是上述两种焊枪有区别。MIG焊枪的主要不同之处如下：1、在使用比较软的铝焊丝时，为了保证顺利送丝，使用铝专用的MIG焊枪。2、在使用不锈钢、镍基合金、高强钢等硬质材料时为了保证顺利送丝、气体保护良好、使用铁基专用的MIG焊枪。总之，MIG焊接时根据不同的使