二氧化碳焊接doc要点.docx

熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电弧焊（ GMAW ）以氩、氦或其混合气体等惰性气体为保护气体的焊接方法称为熔化极惰性气体保护电弧焊（ MIG ）MIG 焊适用于焊接不锈钢和铝、铜等有色金属而对于低碳钢来说是一种昂贵的焊接法在氩中加入少量氧化性气体（ O2、 CO2 或其混合气体）混合而成的气体作为保护气体的焊接方法称为熔化极活性气体保护电弧焊（ MAG ）通常该法应用于黑色金属，一般情况下 小（2）为2%~5%或小（CO2）为5%~20%其作用是提高电弧稳定性和改善焊缝成形采用纯CO2气体作为保护气体的焊接方法称为 CO2气体保护焊（CO2焊），也有采用CO2+ O2混合气体作为保护气体由于 CO2 焊接成本低和效率高，现已成为黑色金属的主要焊接方法在GMAW 法时，阳级区的电压降 Ua较小（约为0~2V）而阴极区的电压降 Uk较大（约为10V）因此熔化极气体保护焊时，一般情况下焊丝接阴极（正接）时焊丝的熔化速度高于焊丝接阳极（反接）时的熔化速度但是焊丝接阴极电弧不稳定，熔滴过渡不规则且焊缝成型不良所以绝大多数情况下， GMAW 法 要求采用直流反接（焊丝接正极）这时电弧稳定，但焊丝熔化速度较低。

GMAW 法通常不用交流电，主要原因是电流过零时电弧熄灭，电弧难以再引燃且焊丝为阴极的半波电流不稳定GMAW 法工艺特点按熔滴过渡可分为 3 种形式：1、短路过渡 2 、大滴过渡 3 、喷射过渡影响熔滴过渡的因素很多，其中主要因素有：1）焊接电流的大小和种类2）焊丝直径3）焊丝成分4）焊丝干伸长5）保护气体（ 1）短路过渡短路过渡发生在 GMAW 细焊丝和小电流条件下这种过渡形式产生小而快速凝固的焊接熔池，适合于焊薄板、全位置焊和有较大底层间隙的搭桥焊，熔滴过渡只发生在焊丝与熔池接触时，而在电弧空间不发生熔滴过渡焊丝与熔池的短路频率为每秒钟 20~200 次虽然熔滴过渡仅发生在短路期间，但是保护气体成分对熔化金属的表面张力和电弧电场强度均有影响，则对电弧形态和对熔滴作用力也有影响 所以， 保护气体成分变化将对短路过渡频率及短路时间有很大影响，与惰性气体相比， CO2 保护时将产生更多的飞溅，可是 CO2 气还能促进加大熔深为了获得较小的飞溅、较大的熔深和良好的性能，在焊接碳钢和低合金钢时还可采用 CO2 和 Ar 的混合气体，而在焊接有色金属时向Ar中加入He可以增加熔深 2）大滴过渡在 DCEP （直流反接）情况下，无论是那种保护气体，在较小电流时都能产生大滴过渡。

但是在 CO2 焊和氩弧焊时，在所有可用焊接电流时都能产生大滴过渡，大滴过渡的特征是熔滴直径大于焊丝直径，大滴过渡只能在平焊位置，在重力作用下过渡在惰性气体为主的保护介质中，在平均电流等于或略高于短路过渡所用的电流时，就能获得大滴过渡轴向过渡如果弧长过短，长大的熔滴就会产生相当大的飞溅所以电弧长度必须足够大，保证熔滴接触熔池之前就脱落相反当弧长过大时，能形成不良焊缝，如未焊透、未熔合和余高过大等，这样一来，大滴过渡的应用受到很大限制CO2 保护焊在焊接电流和电压超过短路过渡范围时，都产生非轴向大滴过渡，其原因是在熔滴底部作用着电磁排斥力这是一种不稳定的过渡形式，极易产生飞溅和焊缝成形不良，而难以在生产中应用 3）喷射过渡用富氩保护气体保护可能产生稳定的、无飞溅的轴向喷射过渡它要求直流反接（ DCEP ）和电流在临界值以上，在该电流以下为大滴过渡，熔滴过渡频率为每秒种几滴，而在临界电流以上为小滴过渡形式，每秒钟形成和过渡几十和几百滴工艺参数：最佳工艺参数受下列因素影响：1、母材成分 2、焊丝成分 3 、焊接位置 4 、质量要求（ 1）焊接电流当其他参数保持恒定时，焊接电流与送丝速度或熔化速度以非线形关系变化。

对每一种直径焊丝，在低电流时曲线接近于线性可是在高电流时，特别是细焊丝时，曲线变为非线性随着焊接电流的增大，熔化速度以更高的速度增加当其他参数保持恒定时，焊接电流（送丝速度）增加将引起如下的变化：1）增加焊缝的熔深和熔宽2）提高熔敷率3）增大焊道的尺寸（ 2）极性极性的概念是用来描述焊枪与直流电源输出端子的电气连接方式焊枪接正极端子时表示为直流电极正（ DCEP ）称为反接焊枪接负极端子时表示为直流电极负（ DCEN ）称为正接GMAW 法大多采用 DCEP 这种极性时，电弧稳定，熔滴过渡平稳，飞溅较低，焊缝成形较好和在较宽的电流范围内熔深较大DCEN 是很少采用的因为不采取特殊的措施就不可能实现轴向喷射过渡在 GMAW 工艺中试图使用交流电实际上总是不成功的，电流的周期变化使其在交流过零时电弧熄灭和造成电弧不稳，尽管对焊丝进行处理后可以有一定改善，但是却提高了成本 3）电弧电压（弧长）电弧电压和弧长是常常被相互替代的二个术语，尽管二个术语相关，却是不相同的，当其他参数保持不变时，电弧电压与弧长成正比关系在电流一定的情况下，当电弧电压增加时焊道成为宽而平坦，电压过高时，将会产生气孔、飞溅和咬边。

当电弧电压降低时，将会使焊道变成窄而高和熔深减小，电压过低时将产生焊丝插桩现象 4）焊接速度焊接速度是指电弧沿焊接接头运动的的线速度，其他条件不变时，中等焊接速度时熔深最大，焊接速度降低时，则单位长度焊缝上的熔敷金属量增加在很慢的焊接速度时，焊接电弧冲击熔池，而不是母材这样会降低有效熔深焊道页将加宽相反，焊接速度提高时，在单位长度焊缝上由电弧传给母材的热能上升这是因为电弧直接作用于母材但是当焊接速度进一步提高时，单位长度焊缝上向母材过渡的热能减少，则母材的熔化是先增加后减少，再提高焊接速度就产生咬边倾向其原因是高速焊时熔化金属不足以填充电弧所熔化的路径和熔池金属在表面张力的作用下而向焊缝中心聚集的结果当焊接速度更高时，还会产生驼峰焊道，这是因为液体金属熔池较长而发生失稳的结果 5）焊丝伸出长度焊丝伸出长度是指导电嘴端头到焊丝端头的距离短路过渡时合适的焊丝伸出长度是 6~13mm ，其他熔滴过渡形式为 13~25mm.（ 6）焊枪角度就像所有的电弧焊方法一样，焊枪相对于焊接接头的方向影响着焊道的形状和熔深这种影响比电弧电压或焊接速度的影响还要大，焊枪角度可用下述二个方面来描述：焊丝轴线相对于焊接方向之间的角度（行走角）和焊丝轴线和相邻工作表面之间的角度（工作角） 。

当焊丝指向焊接表面的相反方向时，称为右焊法；当焊丝指向焊接方向时称为左焊法当其他焊接条件不变时，焊丝从垂直变为左焊法时，熔深减小而焊道变为较宽和较平在半自动焊时，采 用左焊法容易观察到焊接接头位置，便于确定焊接方向在平焊位置采用右焊法时，熔池被电弧力吹向后 方，因此电弧能直接作用在母材上，而获得较大熔深，焊道变为窄而凸起，电弧稳定和飞溅较小对于各 种焊接位置，焊丝的倾角大多选择在 10O〜15O范围内，这时可实现对熔池良好的控制和保护在焊接水平角焊缝时，焊丝轴线应与水平板面放置 45O角（工作角）（7）焊接接头位置为了焊接不同位置的焊缝，不仅要考虑到 GMAW法的熔滴过渡特点，而且还要考虑到熔池的形成和凝固特点在立焊和仰焊位置时，总是使用直径小于1.2mm的细焊丝和采用脉冲射流过渡或短路过渡， 这些低热输入方法可使熔池较小和凝固较快向下立焊和向上立焊不同，这时熔池向下淌，有利于以较大电流配合较高 速度焊接薄板8）焊丝尺寸对每一种成分和直径的焊丝都有一定的可用电流范围， GMAW 工艺中所用的焊丝直径为 0.4~5mm范围内，通常半自动焊多用 0.4~1.6mm ,较细的焊丝，而自动焊常采用较粗焊丝，其直径为 。

1.6~5 mm细丝主要用于薄板和任意位置焊接采用短路过渡和脉冲 MAG焊，而粗焊丝多采用于厚板，平焊位置，以提高焊接熔敷率和增加熔深设备GMAW 设备可分为半自动焊和自动焊二种类型焊接设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪和行走系统 （自动焊），供气系统和冷却水系统、控制系统五个部分组成焊接电源熔化极气体保护电弧焊通常采用直流焊接电源， 这种电源可分为变压器---整流器式；原动机---发电机式和逆变电源式焊接电源的额定功率取决于各种用途所需的电流范围， GMAW 发所需的电流通常在50~500A之间，电流的负载持续率在 60%~100%范围空载电压在 55V~85V范围1）焊接电源的外特性GMAW的焊接电源按外特性类型可分为三种：平特性（恒压） 、陡降特性（恒流）和缓降特性当保护气 体为惰性气体（如纯 Ar）、富Ar和氧化性气体（如 CO2K焊丝直径小于1.6mm时，在生产中广泛采用平 特性电源这是因为平特性电源配合等速送丝系统具有许多优点使用这种外特性电源，当弧长变化时可 引起较大的电流变化，有较强的自身调节作用，同时短路电流较大，引弧比较容易实际使用的平特性电源其外特性并不都是真正平直的，而是带有一定的下斜，其下斜率一般不大于 4V/100A，但仍具有下速优点。

当焊丝直径较粗（大于 4 2mm）,生产中一般采用下降特性电源，配用变速送丝系统，由于焊丝直径较粗， 电弧的自身调节作用较弱， 弧长变化后恢复速度较慢， 单靠电弧的自身调节作用难以保证稳定的焊接过程 因此也像一般埋弧焊那样需要外加弧压反馈电路将电弧电压（弧长）的变化及时反馈到送丝控制电路， 调节送丝速度，使弧长能及时恢复2）焊接电源的动特性电源的动特性是指负载状态发生瞬时变化时，弧焊电流和输出电压与时间的关系，用以表征对负载瞬变的 反应能力在 GMAW工艺中，短路过渡时负载周期性地发生很大变化，如果电源不能适应负载变化的需 要，则将破坏焊接过程的稳定性，引起强烈飞溅和不良的焊缝成形 电源动特性指标主要有三项：1）短路电流上升速度2）短路峰值电流3）从短路到燃烧的电源电压恢复速度电压恢复速度较小时，电弧不易再燃烧，这个问题再原动机 一发电机式焊机上易出现而整流式焊机和逆变式焊机的电压恢复速度很大，电弧再引燃不成问题目前大量使用的整流式 CO2焊机都采用串联在输出电流中的直流电感作为抑制电流变化的元件在粗焊丝、大电流情况下，要求短路电流上升速度小一些，则直流电感应大一些；反之细焊丝、小电流情况下， 要求短路电流上升速度大一些，则直流电感应小一些，在其他条件不变时，小电感将产生较大的短路电流 上升速度，则得到较大的短路峰值电流和产生较大的飞溅。

反之，较大电感将产生较小的短路峰值电流和 产生较大的飞溅但是过大的电感，将引起焊丝与工件固体短路和产生更大的飞溅所以应该正确地选择 直流电感，可见晶闸管整流焊机的动特性可用直流电感进行调节额定电流/A200350500直流电感/mH0.04~0.40.08~0.50.3~0.8适于焊丝直径/mm0.8~1.01.21.6（2）送丝系统送丝系统通常由送丝机（包括电动机、减速器、校直轮和送丝轮） 、送丝软管及焊丝盘等组成1）推丝式盘绕在焊丝盘上的焊丝经过校直轮校直后，再经过安装在减速器输出轴上的送丝轮，最后经过送丝软管送到焊枪，推丝式式半自动熔化极气体保护焊应用最广泛的送丝方式之一这种送丝方式的焊枪结构简单、轻便=操作和维修都比较方便但焊丝送仅的阻力较大，随着软管的加长，送丝稳定性变差，特别是对于较细、较软材料的焊丝一般送丝软管长为 3~5m.2）拉丝式焊丝先经过送丝软。