第五章 熔化极惰性气体保护焊

  4 “亚射流”过渡:是一种兼有射流过渡和短路过渡特点的特殊 的熔滴过渡形式。

  增加焊接 I 到大于射流过渡的临界I后， 降低电弧 U，使之间或出现短路现象，电弧长度8mm. 事实上，技术发展到今天，在逆变焊机的基础上通过采用数字技术， 已可以对熔滴过渡进行实时、精确的控制， 双脉冲:在脉冲的半波内再加以脉冲 超脉冲:在一个脉冲周期内，前后两个 半波分别采取了不同的熔滴过渡形式

  不锈钢或高合金钢（焊不锈钢时 CO2仅用微量/焊超低碳不锈钢不 推荐含CO2） 碳钢和低合金钢

  MIG焊的焊接参数计有：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、（焊接 速度）、保护气流量等。 1、焊丝直径： 应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、所选熔滴过渡形式等因素来 考虑确定。GB/T3190-1996

  由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通常的 连续电流（脉动直流）焊接相比:

  如平均电流小于喷射过渡的下临界电流I0，只要脉冲峰值电流大 于I0 ，仍旧能获得喷射过渡。

  不仅脉冲或基值电流的大小可调，而且其维持的时间可以10-2 S为单 位调节。

  ③焊接设备也较复杂。 ④气体价格贵 一瓶6000L,流量8~12L/min， 80元

  材料：常用黑色和有色金属均可（但由于成本的原因，多用于有 色金属的焊接）但不适合低熔、沸点金属。

  如奥地利Fronius公司铝合金角焊缝双面成形MIG焊用的 四元混合气体就是微量活性气体（0.5％O2、8％CO2、 26.5％He、65％Ar） 。

  MIG焊工艺参数选择的一般方法：板厚→Φ ，滴过渡形式→I，最 后根据I配以合适的U、V及气体流量。

  *另外，对铝合金的MIG焊： 1. 坡口：角度可大至90°,Al、Cu的导热性好，要留足够的钝边； 2. 焊前清理：MIG焊对杂质非常敏感，对工件、焊丝均应进行严格 的焊前清理并尽可能选用粗焊丝、用双主动轮送丝。 3、建议尽量选用带脉冲的焊机，用脉冲电流焊接，若需单面焊双面 成形时更应如此，并建议用衬垫或双脉冲焊接，注意背面保护。

  应根据焊件的厚度、焊接层次及位置、焊丝直径大小、所需熔滴过 渡形式等因素来考虑确定。 焊丝直径一定时，能够最终靠改变电流的大小来获得不同的熔滴过渡 形式。

  焊接速度要与焊接电流相匹配，尤其是自动焊时更应如此。 铝合金焊接一般用较快的焊接速度，半自动焊常在5～60m/h之间， 自动焊约在25～150m/h之间。 5、焊丝位置 前倾： s c 小 h 垂直： s c

  细焊丝通常多用于短路过渡的薄板/全位置焊，粗丝多用于喷射过渡 的中厚板的平位置填充、盖面焊。

  铝合金的MIG焊对杂质敏感，而且铝的材质较软，为最大限度保证 焊缝质量和送丝稳定可靠，追求选用尽可能粗的焊丝进行焊接。 现在的技术已可以使铝合金MIG焊时，以粗丝焊薄板。 如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MIG对接焊 0.8mm的铝板。

  厚大板件（对接）焊接时不开坡口、只留很窄间隙的一种焊接工 艺，有窄间隙焊埋弧焊、窄间隙气体保护焊包括NG-TIG 、NG-MIG／ MAG 等形式。 窄间隙焊的特点： 1、生产率高、成本低（因不开坡口，节约材料和电能等） 2、焊接质量好（HAZ小，焊缝组织细密） 3、能全位置焊 4、设备复杂/对电弧变化敏感

  熔池仅在脉冲电流时间内熔化，在基值电流时间内可得到冷 却结晶。与连续电流的焊接相比，在熔深相同的前提下，平均电 流（对焊缝的热输入）更小。

  2、焊接参数的选择 脉冲MIG焊焊接参数与普通MIG焊的大致相同， 不同的是，其电流分为四个基本信息参数(如图)： ⑴ 脉冲电流 ip 主要决定熔池形状（尤熔深大 小）和熔滴过渡形式。 ⑵基值电流i0 最大的作用是维持电弧的燃烧， 同时对焊缝的热输入、焊丝的预热有影响。 ⑶脉冲维持的时间tp 主要影响焊缝热输入和熔 池形状（大小）。 ⑷基值维持的时间时间t0 对焊缝的热输入、焊 丝的预热有影响，同时影响焊接效率（焊接速 度）。 此外：周期T= tp i ip t0 i0 tp t

  脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。 脉动直流和脉冲电流（方波）的波形如下图。

  t 脉动直流：由交流整流而得（如再 经滤波，则脉动程度减少）。其幅 值可调，但脉动频率不可调。

  （方波）脉冲电流：由脉冲发生器产生， 其幅值、频率均可调，即波峰、波谷的幅 值、宽度（维持的时间）均可以方便调节。

  熔化极气体保护焊电源与SAW电源及CO2焊电源相似， 细丝通常用平特性电源配等速送丝系统， 粗丝通常用陡降外特性电源配变速送丝系统。

  与CO2焊的送丝机构相似，有推丝式、拉丝式和推拉式。 但由于MIG焊较多地用于有色金属，尤其是铝合金的焊 接，所以其推丝式送丝机构应是双主动送丝（CO2专用焊机 的送丝机构可以用单主动送丝）。 3、焊枪可与CO2焊使用的焊枪通用。注意：冷却方式 600A;200A

  3. Ar He: 常用于大厚度的铝、铜（合金）的焊接 d=10~20mm He（50%） d=20mm~，He（75~90%） 另外，N2对于铜（合金）而言是惰性的，可以用 Ar N2（20%）焊接铜（合金）。 4.活性气体 现在对于铝、铜（合金）的焊接，已不再单纯限于用惰 性气体，正慢慢的变多地采用微量活性的混合气体，即铝、 铜（合金）的焊接也正在由MIG向MAG焊发展，

  a）细丝窄间隙焊 b）粗丝窄间隙焊 1-喷嘴 2-导电嘴 3-焊丝 4-电弧 5-焊件 6-衬垫 7-绝 缘导管

  active-gas arcwelding ） MIG焊在焊接效果上存在一些不足，所以其应用场景范围较窄，多 用于铝合金的焊接。事实上，近年来，连铝合金的焊接也在向用活 性混合气体扩展。MAG比单纯的MIG应用场景范围要广得多，是熔化 极气体保护焊的发展趋势。 按照GB/T5185-1985《金属焊接及钎接方法在图样上的表 示方法》的规定，熔化极非惰性气体保护焊包括二氧化碳气体保护 焊，所以，MAG（俗称富氩气体保护焊）包含CO2焊的标注代号 都是135。

  1 对于短路过渡，由于其处于小参数区间（200A），而（尤其 大厚度）铝合金的导热很快，所以较少采用短路过渡。 2 对于喷射过渡，由于其冲力大，而铝合金密度低，所以打底、 盖面的效果均欠佳，用于填充焊尚可。 3 脉冲喷射过渡的焊接效果较好，厚薄板、打底/填充/盖面、全 位置焊均可，但要有带脉冲功能的焊机（普通焊机不可）。

  可进行全位置焊，焊缝力学性能好，焊件变形、应力小。 难点：侧壁的熔合以及焊枪的小型化 高热输入窄间隙熔化极氩弧焊 b=10~15mm，粗丝（2~4.8mm） 伸入间隙内（导电嘴和气体喷嘴在间隙外），可采用正极性，也可采 用多丝焊，一般用活性气体保护。 工艺相对简单易行，焊接生产效率高，但不易进行全位置焊，所 焊厚度通常小于152mm。

  脉冲参数的选择：以上的脉冲参数是互相关联的，比如要增加对焊缝的 热输入（平均电流），既能够最终靠增加ip ，也能够最终靠增加i0 ，甚至还可以 通过增加tp或t0来达到（当然它们的效果不完全相同）。所以，对脉冲参数 的正确选择是很复杂的，要考虑材质、熔深、焊接层次、位置、焊接速 度以及焊工个人的操作习惯以及反应速度等许多因素，做综合平衡、协 调一致。通过焊接工艺评定试验来确定。

  NG-MIG／MAG的应用 材料：低碳钢、低合金钢、高 合金钢、铝和钛等合金。 行业：锅炉、石化行业的容器 最多见，另外，在机械、建筑、 管道、造船和桥梁等也有应用。

  低热输入窄间隙熔化极氩弧焊 b=6~9.5mm,细焊丝（0. 8~ 1.6mm）随导电嘴导入间隙内，保护气亦随导电嘴导入间隙内，可采 用双层气流；为提高生产效率，可采用双丝或多丝。多采用活性混合 气体。

  根据GB/T5185-1985《金属焊接 与钎接方法在图样上的表示方法》， MIG焊的标注代号为131。

  优点： ①焊接质量好：保护气；过程稳定，变形小；飞溅；阴极破碎； ②焊接生产率高:例：TIG 1.6mm钨极I=150A，而MIG，I=350A ③适用范围广:几乎所有金属，很适合有色Al、Mg及其合金。 ④绿色环保 缺点： ①对焊接材料表面清理要求特别严格；？

  另外，由于GMAW（熔化极气体保护电弧焊）工艺参数（尤脉冲工艺参数） 确定的复杂多变性，每一次焊接都靠人工试验来摸索、确定工艺参数，将 会非常不经济，对工艺的推广也会带来非常大的制约，所以，现在正逐步通 过在焊机上建立专家系统来解决这一个问题。这就是焊接专家系统的意义所 在。

  MIG焊所需的气体流量比TIG焊的要大，通常在30～60L/min， 喷嘴孔径也相应地应有所增加，有时甚至要用双层喷嘴、双层 气流保护。

  同时要注意焊丝的伸出长度对保护效果、电弧稳定性和焊 缝成形的影响。 喷嘴端部到焊件距离：12~22mm

  1. Ar：符合GB/T4842-1995《纯氩》要求 氩气的物理性质： （1） 密度为空气的1.4倍 ，电离电压15.76V （2） 导热系数小，单原子气体，电弧温度和单位体积内的包含的能量高。 （3）不和金属发生化学反应，也不溶于金属，能起到良好 的保护作用。 2. He: 应符合GB4844.2-1995《纯氦》的要求 氦气的物理性质： （1）密度为氩气的0.1倍，比空气小， ∴氦气的流量应比氩气约高2-3倍； （2）导热系数大，单原子气体 ，电离电压24.5V ∴焊接时引弧较困难 ∴在相同的焊接电流和弧长条件下，氦气的电弧电压比 氩气的高，使电弧具有较大的功率，对母材热输入也较大。 氦气的成本也比氩气高。价格昂贵：40l 工业用氦，450元每瓶

  是利用外加的惰性气体作为电弧 介质、利用焊丝作熔化电极的电弧 焊。 另:MAG 例如：O2 （2%~5%） Ar

  组成：电源、控制管理系统、送丝系统、 焊枪及行走系统（自动焊）、供气系 统、（水冷系统）等。 实际生产中有CO2专用焊机，但一 般不做专用于MIG焊的焊机， 而是 MIG/MAG/CO2焊通用，统称熔化极气体 保护焊设备。