MIG焊接基礎知識壹 關於 MIG 焊MIG—Metal Inert Gas Arc Welding

金屬極惰性氣體保護焊﹐以 Ar 或 Ar-

He 等惰性氣體作焊接時保護氣。 保護氣體都為富 Ar 惰性氣體﹐電弧性質呈氬弧特征﹐又稱為熔化極氬弧焊。

二 焊接系統的組成

MIG 焊機構造圖

1 供氣系統﹕ 氣瓶﹑流量計﹑氣管

2 焊接系統﹕ 焊接電源 ( 焊機 )﹑ 電流線﹑地線﹑焊

槍 ( 彎曲﹑直式 )

3 送絲系統﹕ 盤式焊絲﹑送絲軟管﹑送絲機構 ( 推絲

式﹑拉絲式﹑推拉式 )

參 熔化極氬弧焊的特點

1 應用範圍廣 : 几乎可以焊所有的金屬﹐尤其適合於焊接鋁及鋁合金﹐銅及銅合金及不鏽鋼等材料﹔

2 生產效率高﹐焊件變形小 ( 焊接厚板鋁﹑銅時﹐相對於 TIG 焊 )

3 可直流反接﹐焊接鋁及鋁合金時有良好的陰極霧化作用。

肆 焊接電弧1 焊接電弧的實質﹕ 電弧是在一定條件下電荷通過兩電極間氣體空間的一種導電過程﹐或者說是一種氣體放電現象。

2 電弧的組成﹕ 陽極區﹑弧柱區﹑陰極區

電弧的兩個電極向弧柱提供并從弧柱接受相應電子流﹐以維持電流的連續。陰極區提供電子流﹐接受正離子﹔陽極區提供正離子﹐接受電子流。

伍 焊絲熔滴過渡 在電弧熱作用下﹐焊絲端頭的熔化金屬形成熔滴﹐受各種力的作用向母材過

渡﹐稱為熔滴過渡。

根據國際焊接學會 (IIW) 的分類﹐熔化極氣體保護焊的熔滴過渡形式主要有三大類﹕

1) 自由過渡 指熔滴從焊絲端頭脫落後﹐通過電弧空間 自由飛行後落入熔池﹐焊絲端頭和熔池之間不發和直接接觸。 因條件的不同﹐自由過渡又分為﹕ A 滴狀過渡﹕電流較小時﹐熔滴的直徑大於焊絲直徑﹐當熔滴的尺寸達到足夠大時﹐主要依靠重力將熔滴縮頸拉斷﹐熔滴落入熔池。

B 噴射過渡﹕熔滴尺寸與焊絲直徑相近小﹐電弧力的方向與熔滴軸向過渡方向一致﹐熔滴受電弧力的強製作用脫離焊絲并有力地過渡到熔池。

2 短路過渡 熔滴在未脫離焊絲端頭前就與熔池直

接接觸﹐電弧瞬時熄滅﹔焊絲端頭液體金屬靠短路電流產生的電磁收縮力及液體的表面張力被拉入熔池﹐隨後焊絲端頭與熔池分開﹐電弧重新引燃。

3 混合過渡 在一定條件下﹐熔滴過渡不是單一

型式﹐而是自由過渡與短路過渡的混合型式。

六 影響熔滴過渡型式的主要因素 1 電流 MIG 焊時﹐當電流由小到大變化時﹐

熔滴過渡型式將隨電流的提高而變化﹐對不同直徑的焊絲﹐這種變化都 有如下圖所示的趨勢

由上圖可看出﹕焊絲直徑一定時﹐熔

滴過度類型與焊接電流有關。電流較小時﹐

熔滴為滴狀過渡 ( 若電弧電壓較低﹐則為短

路過渡 )﹔ 當電流達到一定大 ( 臨界電流 ) 時﹐

熔滴就為噴射過渡。

2 極性 為了得到穩定而且熔滴尺寸細小的熔滴

過渡﹐通常采用反接 ( 焊絲接正極 ) 。 3 氣體成分 在富氬氣體中容易產生噴射過渡﹐可在氬氣中加入少量的氧氣 (2~5%) 或二氧化碳 (5~10%) 可穩定并降低臨界電流﹐同時還能改善焊絲金屬與母材金屬的潤濕﹐改善焊縫成形﹐在鋼材焊接中推荐采用。

4 焊絲材料與直徑 焊絲材料不同﹐臨界電流 的含義也不同﹔焊絲直徑越小﹐臨界電流越低﹐越容易得到穩定的射滴過渡或身流過渡。 5 焊絲伸出長度 焊絲伸出長度的增加可增強焊絲的電阻熱作用﹐促進熔滴過渡。故可以得到穩定 的噴射過渡﹐并可降低臨界電流。但過大的伸出長度也會引起伸出長段的軟化使

電弧不穩定 。所以一般情況下﹐保出長度的選用範圍為 12~~15mm 。

柒 影響焊縫成形的主要因素﹕ 1 焊絲 熔化極惰性氣體保護焊使用的焊絲成分通常應和母材的成分相近﹐具有良好的焊接工藝性能﹔焊絲的直徑一般在0.8~2.5mm 範圍。

2 工藝參數 影響焊縫成形和工藝性能的參數主要有﹕ 焊接電流﹑電弧電壓﹑焊接速度﹑焊絲伸出長度﹑焊絲的傾角﹑焊絲直徑﹑焊接位置﹑極性等。此外﹐保護氣體的選擇置﹑極性等。此外﹐保護氣體的選擇和流量大小也會影響焊縫的几何形狀和焊接質量。

A 焊接電流和電弧電壓

通常根據工件的厚度選擇焊絲的直徑﹐然後再確定焊接電流和熔滴過渡類形。 焊接電流增加﹐焊縫熔深和余高增加﹐而熔寬則几乎不變﹔電弧電壓增加﹐焊縫熔寬增加﹐而熔深和余高略有減小﹔焊接作業時焊接電流與電壓有一定的相匹配範圍﹐在此範圍內才能避免產生氣孔﹑飛濺和咬邊等缺陷。

B 焊接速度

單道焊的焊接速度是指焊槍沿接頭中心線方向的相對移動速度。其它條件不變時﹐熔深隨焊速增加﹐并有一個最大值。在此焊速上﹐焊速減小時﹐則熔深減小﹐熔寬增加﹔焊速提高﹐熔深和熔寬都減小。另外﹐焊接速度過高有可能產生咬邊。

C 焊絲伸出長度

焊絲的伸出長度越長﹐焊電阻熱越大﹐焊絲的熔化速度即越快。焊絲伸出的長短視焊絲直徑等條件而定伸出過長會導致電弧電壓下降﹐熔敷金屬過多﹐焊縫成形不良﹐熔深減小﹐電弧不穩定﹔焊絲伸出長度過短﹐電弧易燒導電嘴﹐且金屬飛濺易堵塞噴嘴。

D 焊絲位置

焊絲軸線相對於焊縫中心線 ( 稱基準線 )

的角度和位置 會影響焊道 的形狀和熔深。

焊絲向前傾斜焊接時﹐稱為前傾焊法﹔向後傾斜時稱為後傾焊法。 當其它條件不變﹐焊絲由垂直位置變為後向焊法時﹐熔深增加﹐而焊道變窄且余高增大﹐電弧穩定﹐飛濺小。行走角為 25°

的後向焊法常可以獲得最大熔深。一般行走角在 5 °~15 ° 範圍﹐以便良好地控製焊接熔池。在橫焊位置焊接角焊縫時﹐工作角一般為 45 ° 。

E 焊接位置 平焊時﹐工件相對於水平面的斜度對焊縫成形﹐熔深和焊接速度有影響。若采用下坡焊 ( 通常工件相對於水平面夾角 <15º)﹐焊縫余高減小﹐熔深減小﹐焊接速度可以提高﹐有利於焊接薄板金屬﹔若采用上坡焊﹐重力使焊接金屬後流﹐熔深和余高增加﹐而熔寬減小。

F 氣體流量

保護氣體從噴嘴噴出可有兩種情況﹕較厚的層流和接近於紊流的較薄層流。前者有較大的有效保護範圍和較好的保護作用。因此為了得到層流的保護氣流﹐加強保護效果﹐需采用結構設計合理的焊槍和合適的氣體流量。氣體流量過大或過小皆會造成紊流。

捌 關於 MAG 焊

MAG—Metal Active Gas Arc Welding

金屬極活性氣體保護焊﹐以 Ar+CO2 或Ar+O2 Ar+CO﹑ 2 +O2 等混合氣體作焊接時保護氣。尤其適用於碳鋼﹑合金鋼和不鏽鋼等黑色金屬材料的焊接。

玖 采用混合氣體作為保護氣可具有下列作用﹕ 1 提高熔滴過渡的穩定性。 2 穩定陰極斑點﹐提高電弧燃燒的穩定性。 3 改善焊縫熔深形狀及外觀成形。 4 增大電弧的熱功率 5 控制焊縫的冶金質量﹐減少焊接缺陷。

十 MIG 焊接作業守則

1 設備檢查 檢查設備供電是否正常﹐設備有無失靈﹐各種儀表是否正常 檢查氣瓶有無漏氣﹐減壓器﹑導氣管﹑導線等連線是否牢固﹐導氣管﹑導水管是否暢通。 檢查工夾具是否正常﹐如果失靈或損壞應排除後才能生產。

2 焊接材料及工件的檢查 檢查采用的氣體是否符合規定﹐氣壓低於 1Mpa時應停止使用。 焊絲不應有裂紋﹑折彎等缺陷﹐焊絲表面應清潔﹐不應有油污﹑氧化皮等。 保証待焊工件的清潔﹐不得有油污﹑雜物﹑氧化皮等。

3 焊後檢查 焊逢余高是否合適﹐焊縫成型應均勻美觀﹐與母材圓滑過渡 。 焊縫和熱影響區表面不得有裂紋﹑氣孔﹑弧坑和夾渣﹐反面無焊瘤等。 如有要求﹐還應作耐壓﹑密封實驗﹑探傷檢驗及破壞檢驗。

壹拾壹常見焊接缺陷 按焊接缺陷在焊縫 中的位置﹐可分為外部缺陷與內部缺陷兩大類 。外部缺陷位於焊縫區的外表面﹐肉眼或用低倍放大鏡可觀察到﹐如﹕咬邊﹑外部氣孔﹐表面裂紋等。內部缺陷位於焊縫內部﹐需用破壞性實驗或控傷方法來發現﹐如﹕未焊透﹑夾渣﹑未熔合﹑氣孔等。

1 缺陷名稱﹕焊接變形 缺陷特征﹕焊接件外形和尺寸改變 產生的原因﹕ 焊前準備不好﹔焊接夾具達不到要求﹔操作技術不好。

2 缺陷名稱﹕ 咬邊 缺陷特征﹕基本金屬和縫交界處在基本金屬上產生凹陷

產生的原因﹕ 焊條角度和擺動不正確﹔焊接規范﹑順序不對﹔焊接位置影響。

3 焊接缺陷﹕弧坑 缺陷特征﹕焊縫斷弧處熔池冷卻﹑收縮形成的低凹部分 產生的原因﹕ 操作技術不正確﹔設備無電流衰減系統。

4 焊接缺陷﹕表面和內部氣孔 缺陷特征﹕焊縫表面和內部存在近似圓球形或筒形的空穴 產生的原因﹕ 焊接材料和工件不符合工藝要求﹐不干淨﹐焊條吸潮﹔焊接電流過小﹐焊接速度太快﹐弧長太長﹐電弧保護失效。

5 焊接缺陷﹕裂紋 缺陷特征﹕焊接過程中或焊後﹐在焊接區或熱影響區所出現的金屬局部分離﹐裂口呈暗色或光亮的氧化色﹐有穿通和不穿通形。 產生的原因﹕ 焊接技術不好﹔焊接規范不對﹔焊縫 內應力大﹔被焊材料裂紋敏感性強﹔填充材料的質量不符合要求。

6 焊接缺陷﹕燒漏和燒穿 缺陷特征﹕液體金屬從焊縫反面漏出凝成疙瘩或焊縫上形成穿孔。 產生的原因﹕ 坡口和間隙太大﹔電流過大或焊速太慢﹔操作不當。