MIGMAG焊基本工艺及设备

MIG/MAG焊工艺及设备什么是熔化极气体保护焊？它有哪些类型？使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属电弧焊办法，称为熔化极气体保护电弧焊。依照焊丝材料和保护气体不同，可将其分为如下几种办法，如图3-1所示。按焊丝分类可分为实芯焊丝焊接和药芯焊丝焊接。用实芯焊丝隋性气体（Ar或He）保护电弧焊法称为熔化极隋性气体保护焊，简称MIG焊（MetalInertGasArcWelding）；用实芯焊丝富氩混合气体保护电弧焊，简称MAG焊（MetalActiveGasArcWelding）。用实芯焊丝CO2气体保护电弧焊（涉及用纯CO2或CO+O22混合气体）简称CO2焊。用药芯焊丝时，可以用CO2或CO+Ar混合气体作为保护气体电弧焊称为药芯焊丝气2体保护焊。还可以不加保护气体，这种办法称为自保护电弧焊。如何选用熔化极气体保护焊保护气体？保护气体选取重要依照保护气体作用来决定。重要考虑它冶金特点、熔滴过渡和焊缝成形等特点。可以采用单一气体，还可以采用二元或多元气体。显然采用单一气体比较简朴，如：Ar、He或CO2气。对于铝、镁和钛及其合金等活泼金属，只能选取惰性气体如Ar或He。对于黑色金属，经常采用价廉活性气体CO气。但是，上述选取仅仅满足了冶金规定，而考虑到熔滴过渡特点或焊缝成形规定，往往采用多元气体，2母材保护气体（体积分数）优点Ar+（20%～25%）CO2碳钢75%Ar+20%CO+5%O223mm工件，不熔透高速焊，最小变形和飞溅3mm工件，最小飞溅，焊缝外观整洁，在立焊和仰焊时能较好控制熔池2铝、铜、镁、镍及其合金Ar适于薄工件Ar+He适于厚工件母材保护气体Ar优点铝35%Ar+65%He25%Ar+75%He0～25mm厚，电弧与熔滴过渡稳定，飞溅小25～75mm厚，比纯Ar热输入高75mm厚，热输入更高，气孔少镁ArAr+（3%～5%）O2碳钢Ar+（15%～20%）COAr+15%CO～5%O2CO2Ar+2%O2Ar+1%O22极好清理作用电弧稳定，熔池流动性好，焊缝成形好，不咬边，可以比纯Ar保护时焊速更高电弧稳定，焊缝成形好，可以提高焊速2价格低廉，焊接速度高低合金钢消除咬边，焊缝韧性良好不锈钢Ar+2%O2铜、镍及其合金ArAr+He钛Ar改进电弧稳定，改进熔池流动性，熔池易控制，咬边小较好电弧稳定性和熔池流动性、不易咬边、可以比1%O2时焊速更高良好润湿性，增长熔池金属流动性（对于厚度不大于3mm不锈钢）（50%～70%）He混合气体热输入较高，宜焊接厚工件良好电弧稳定性，焊接污染小，应用惰性气体保护焊缝背面，以防止空气污染如Ar+He二元气体，可以比纯Ar保护提高热输入，能用于焊厚板。Ar+CO2或Ar+O2二元气体，能改进钢液流动性，可以改进焊缝成形和熔滴过渡。为进一步改进焊接工艺性，焊钢时还采用三元或四元气体，如Ar+CO+O三元气体，又如采用Ar+He+CO+O四元气体可以作为高熔敷率保护气体（即TIME气体）。依照不同2222母材和板厚，保护气体往往有各种选取，请详见表1-11、表1-12和表1-13。附：表1-11喷射过渡时保护气体选取附：表1-12短路过渡时保护气体选取CO2较大熔深，较高焊速、有飞溅不锈钢90%He+7.5%Ar+2.5%CO2对腐蚀电阻无影响，热影响区小，不咬边，变形小（60%～70%）He+（25%～3氧化性弱，良好韧性，电弧稳定，润湿性好，焊缝成形好，低合金钢5%）Ar+（4%～5%）CO飞溅少275%Ar+（20%～25%）CO满意韧性，良好稳弧性、润湿性，焊缝成形好，飞溅少附：表1-13熔化极气体保护焊保护气体分类表分类成分（体积分数，%）主分类细分类保护气组元数氧化性惰性熔敷金属中保护气体氧质量分数还原性类型[焊丝中w（O）=2%]22I惰性0.02还原性0.02轻氧化性0.03│││0.03～0.05↓M3│││↓强氧化性0.05C1212100余量30金属铝镁钛铜、镍碳钢低合金钢不锈钢保护气体I1、I2、I3I1I1I1MM1.1～1.32.1～2.33.1～3.3、M、M1.1～1.32.1～2.33.1～3.3、M、M、C、CM1.12.33.3、M、MCOOArHeH11100惰性0.0221100惰性0.023225～75余量4285～95余量121～3余量M1222～5余量332～51～3余量M2232315～305～151～4余量余量MIG/MAG焊各种金属时，应如何选取保护气体？依照保护气体氧化性强弱和基体金属冶金性能，来选取适当保护气体，如表3-1所示（参照表1-13）。表3-1MIG/MAG焊保护气体与基本金属选配与CO2焊相比，MIG/MAG电弧焊有何长处？MIG/MAG焊是以惰性气体保护或以富氩气体保护弧焊办法。而CO2保护焊却具备强烈氧化性。这就决定了两者区别和特点。MIG/MAG焊重要长处如下：1）在氩或富氩气体保护下焊接电弧稳定。不但射滴过渡与射流过渡时电弧稳定，并且在小电流MAG焊短路过渡状况下，电弧对熔滴排斥作用较小，从而保证了MIG/MAG焊短路过渡飞溅量减少50%以上。2）由于MIG/MAG焊熔滴过渡均匀和稳定，因此焊缝成形均匀、美观。124～8余量2230～40余量129～12余量335～204～6余量4315～201～3余量3）电弧氛围氧化性很弱，甚至无氧化性，MIG/MAG焊不但可以焊接碳钢、高合金钢，并且还可以焊接许多活泼金属及其合金，如：铝及铝合金、镁及镁合金等。4）大大地提高了焊接工艺性和焊接效率。MIG/MAG焊冶金特点如何？惰性气体（Ar或He）是元素周期表中0族元素，既不与高温液体金属发生化学反映也不溶解于金属中。在焊接时它能屏蔽电弧与熔池周边空气而起到保护作用。因此适合于焊接铝、镁和不锈钢等金属。因MIG焊是运用纯氩或纯氦作为保护气体，因此冶金反映比较单纯，在抱负状况下基本金属和焊丝中所具有各种元素几乎不烧损，但是事实上合金元素总要减少，重要因素如下：1）合金元素蒸发。在电弧空间和电极斑点处温度高达几千度，甚至近万度，超过了被焊金属自身和合金元素沸点。因此能使沸点低而在液体金属中饱和蒸气压高合金元素蒸发，如Al-Mg合金、Cu-Zn合金和Fe-Mn合金中Mg、Zn、Mn三种元素是极易蒸发。2）气体介质影响。MIG焊中惰性气体纯度和MAG焊中氧化性气体，都与熔化基体金属和焊丝金属发生化学反映。例如，普通工业用氩气是制氧副产品，虽经提纯，氩中仍具有微量氧、氮和水分等。它们将与金属发生冶金反映。焊接不锈钢和碳钢时多采用MAG焊，这时保护气体中氧化性气体有O2和CO2等，它将烧掉某些金属中合金元素，如Zr、Ti、Al和Cr、Si、Mn等。MIG/MAG焊应如何选取电流极性？普通MIG焊应采用直流电源。由于交流电源将破坏电弧稳定性，在电流过零时，电弧难以再引燃。人们懂得，直流焊接时，电流极性有两种接法，直流正极性接法和直流反极性接法。直流正极性接法是指电极为阴极和工件为阳极；直流反极性接法则正好相反。MIG/MAG焊多采用直流反极性。重要因素如下：1）电弧稳定。因阳极斑点牢固地出当前焊丝端头，使得电弧不发生飘移。相反，采用直流正极性接法时，焊丝为阴极，因阴极斑点总是寻找氧化膜，因此阴极斑点不断地沿焊丝上、下飘移，移动最大可以达到20～30mm，从而破坏了电弧稳定性。2）在焊缝附近产生阴极破碎作用。因工件为阴极，因此在焊缝附近金属氧化膜能被阴极破碎作用而去除。这正适合于焊接铝、镁及其合金。3）焊缝成形美观。焊缝表面平坦、均匀而熔深为指状。相反，直流正极性时，由于焊丝熔化速度大大加快，使得焊缝余高增大。MIG焊铝及铝合金工艺特点是什么？铝及铝合金比较活泼，与氧亲合力很大，极易与氧结合而生成AlO，其熔点为2050℃，大概为铝熔点233倍。此外，在室温下铝表面形成一层牢固而致密氧化膜。这层氧化膜是不利于焊接，妨碍接头结合。为此必要排除氧影响，一方面，MIG焊保护气体，必要是惰性气体，可以应用纯氩或Al+He混合气体，不得混入氧化性气体（O2或CO）。另一方面，应采用直流反极性（DCRP），使工件为阴极，依托阴极破碎作用将2焊缝及其附近金属氧化膜（ArO23薄膜）在焊接过程中去除，同步还能保证熔滴过渡稳定。再次，MIG焊铝时，电弧温度较高（特别在大电流时），电弧中布满金属蒸气，当该蒸气失去气体保护时，与空气中氧相作用生成ArO23等氧化物，在近缝区，甚至在焊缝表面上将形成黑粉。实验表白，采用脉冲MIG焊，可以大大减少黑粉。熔滴和熔池在液态下极易吸潮而生成气孔。因此焊前应仔细清理焊丝与材料表面，同步应注意保护气体纯度。因铝及铝合金导热快和热膨胀系数大，使得焊接变形大，易产生未熔合及未焊透。而MIG焊时，恰恰热量比较集中，因而比较适于焊铝。但是焊接大厚度工件时，为了减少变形，应采用预热办法，普通应在夹具中焊接。试述MIG焊铝时，焊缝产生起皱现象因素及防止办法。大电流熔化极惰性气体保护焊铝或铜时，如果阴极斑点进入熔池之中，且焊接电流超过某一定值，则在电弧力作用下，熔池液态金属被剧烈地挖掘搅动，并卷进空气，使焊缝金属氧化，形成粗糙皱纹现象称为起皱现象，如图3-2所示。防止起皱现象办法从下面3方面着手，一为采用双层喷嘴，加强保护效果，屏蔽风侵入。二为使用大直径焊丝而减小电弧力。三为采用恒流源而减少电流变化和电弧力。MIG焊铝前，如何清洗母材和焊丝？铝及铝合金焊件在焊前应对其表面进行清理。目是去除氧化膜和油污，以防止在焊缝中产气愤孔和夹渣。生产中惯用清理办法有清理油污和去氧化膜两道工序。1、油污清理对工件表面油污，可以用汽油、四氯化碳、三氯乙烯和丙酮等擦拭，擦拭时宜采用清洁白布蘸上溶剂清理，注意不得用棉纱。2、氧化膜清理表面氧化膜运用上述溶剂清理是无效，只能采用化学清洗和机械清理。化学清洗是使用碱和酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜，还可以除油污，详细工艺过程如下：体积分数为6%～10%氢氧化钠溶液，在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%硝酸在常温下浸泡1min进行中和解决→水洗→温水洗→干燥。洗好后表面为无光泽银白色。机械清理可以采用风动或电动铣刀，还可以采用刮刀、锉刀等工具。对于较薄氧化膜也可采用不锈钢丝刷或细钢丝刷子刷，直到露出金属光泽。清理后最佳及时施焊，如是停放时间超过4h，应重新清理。对于焊丝清理更为重要。焊丝供应状态应是清理干净和经光亮解决盘丝焊丝，普通采用塑料袋密封包装。每当开封后应尽快用完。否则污染焊丝难以再用。试述MIG焊铝及铝合金焊接参数与熔滴过渡。MIG焊铝及铝合金焊接参数与溶滴过渡选用根据是焊件厚度和空间位置等因素。MIG焊铝可以选用熔滴过渡形式有短路过渡、交流脉冲MIG焊喷射过渡、脉冲喷射过渡、普通喷射过渡和大电流喷射过渡等。这些熔滴过渡与焊丝直径、焊接电流关系如图3-3所示。短路过渡重要用于细丝（焊丝直径为φ0.6mm、φ0.8mm、φ1.0mm），因送丝困难，因此总是使用拉线枪施焊。将焊丝装入0.3～0.5㎏小型焊丝盘中，可以焊接0.8～1.2mm薄铝板。能用于焊接对接与角接接I×TENEN在一种交流脉冲反极性时过渡一种熔滴，通过变化EN（电极为负）比例（EN比例=─────×100%）I×T+TEPEPEN就能调节熔深和熔宽，由图3-6可见，随EN比例提高，熔深变浅，熔宽变窄。头平焊与全位置焊缝。因送丝难度较大，因此普通不用短路过渡形式。交流脉冲MIG焊是近几年最新研究成功焊接办法，电源电路图如图3-4，电流波形如图3-5所示。这种产生办法可用于焊接薄板和不同厚度工件搭接接头。脉冲射流过渡普通是指直流脉冲射流过渡，一种脉冲过渡一种熔滴。这种办法适合射流过渡临界电流如下小电流，如图3-7所示。最小电流达到50A（φ1.2mm）、70A（φ1.6mm）和100A（φ2.4mm）。这时熔滴过渡十分稳定，基本无飞溅。在小电流条件下，可以焊接薄板和空间焊缝。典型焊接参数见表3-2所示。母材与坡口工业纯铝对接铝镁合金对接铝镁合