05熔化极惰性气体保护电弧焊基础

⑷基值持续时间 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）。
另外，由以上四个基本脉冲参数可以推出其它参数，如周期T= tp + tp、频率=1/T、 脉宽比（占空比） = tp / T、幅比= ip / i0等。这些参数都是在表述脉冲工艺时常用到 的概念。在此需要特别指出的是，并非所有的焊机其脉冲参数的调节都是调“四个 基本参数”，有的可能是调“占空比”或“频率”等。故此要对这些概念及它们之 间的关系准确、熟练地掌握。
3、电弧电压
短路过渡的电弧电压较低，喷射过 渡的电弧电压相对较高。 MIG焊时的I—U关系可参考右图 （板A1-Mg2.5%，焊丝A1-g3.5% ）。
4、焊接速度
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。 铝合金对接条件下各种焊接位置的I—V关系可参考下图。
二、保护气体
1. Ar：应符合GB/T4842-1995《纯氩》的要求 比空气重，用于厚度不大的铝、铜（合金）的焊接 2. He: 应符合GB4844.2-1995《纯氦》的要求 电弧发热量大但比空气轻，价格昂贵，一般不单独使用 3. Ar + He: 常用于大厚度的铝、铜（合金）的焊接 另外，N2对于铜（合金）而言是惰性的，可以用Ar + N2焊 接铜（合金）。 最后，需要指出的是，现在对于铝、铜（合金）的焊接，已 不再单纯限于用惰性气体，正越来越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，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） 。
第五章
（MIG
熔化极惰性气体保护电弧焊
:metal inert-gas arc welding
）
本章重点：补充内容：MAG——熔化极活性混合气体保护焊②脉冲 MIG焊 本章难点： ① MAG焊混合气体的选择；②脉冲工艺参数的确定 学习建议： ① MAG焊比MIG焊应用更广、发展更快、发展潜力更大， 应给予更多的关注；② MAG焊（包括脉冲MAG焊）可以选用的熔滴 过渡形式较多，应注意熔滴过渡形式对MAG焊是工艺的一个重要问 题。③脉冲MIG 、MAG焊的参数较复杂，注意紧紧抓住“四个基本 参数”。④可通过练习制订相应的焊接工艺等实践环节来培养和提高 工艺能力和经验。
第一节
MIG焊的特点及应用
焊接过程动画
一、MIG焊的基本原理 定义：MIG焊是利用外加的惰 性气体作为电弧介质、利用焊丝作 熔化电极的电弧焊。
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。
二、MIG焊的特点
缺点：成本较高；对杂质敏感。
优点：①焊接质量好； ②焊接生产率高； ③适用范围广；④绿色环保 。
由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通宽；
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 ，仍然可以获得喷射过渡。
2、可方便、精确控制电弧能量；
不仅脉冲或基值电流大小可调，而且其持续时间可以10-2 S为单 位调节。
三、焊接参数的选择
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、接缝间隙大小、所选熔滴过 渡形式等因素来综合考虑确定。
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。
3、薄板及全位置、打底焊能力优越。
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。
点击看脉冲电弧
2、焊接参数的选择 脉冲MIG焊焊接参数的内容与连续电流的普通MIG焊的大致相同，不同的是，其 电流分为四个基本参数：脉冲电流ip、基值电流i0、脉冲（持续）时间tp 、基值（持 续）时间t0，见图。 ⑴ 脉冲电流 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 主要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脉冲持续时间 池形状（大小）。 主要影响焊缝热输入和熔 i ip t0 i0 tp t
第四节
MIG焊的其它方法
一、脉冲MIG焊
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。
i
i
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。
平均电流
t
（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（持续时间）均可以方便调节。
在实际生产中，MIG焊多用来焊接铝合金，这使它对熔滴过渡方 式的使用受到一定的限制。
对于短路过渡，由于其处于小参数区间，而（尤其大厚度）铝合 金的导热很快，所以较少采用短路过渡。 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，但仍不易全位置焊。 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）。
很多教科书都介绍过以 “亚射流”过渡MIG焊铝合金。 所谓的“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。 亚射流过渡的获得：焊接电流增加到大于射流过渡的临界电流后， 降低电弧电压，使之间或出现短路现象，就是亚射流过渡。 然而到目前为止，未见“亚射流”过渡在生产上实际应用的报告。 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，如在脉冲的半波内再加以脉冲 （所谓的双脉冲）甚至在一个脉冲周期内，前后两个半波分别采用不同的 熔滴过渡形式（所谓的超脉冲），使焊接开始逐渐进入“随心所欲”的境 地。 例如，用超脉冲，不但已可以焊接很薄的铝板，而且用MIG焊可以焊 出与TIG焊一样的焊缝。又例如，奥地利Fronius公司用四元混合气体，用 数字化焊机对铝合金的角焊缝进行脉冲MIG焊，单面焊双面精确成形，效 果非常好。 有关双脉冲和超脉冲过渡，请参看“网络课程”的相关内容。
二、窄间隙焊（NGW-narrow gap welding）
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
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），既可以通过增加ip ，也可以通过增加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 的正确选择是比较复杂的，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，进行综合平衡、协 调一致。建议参考有关手册的经验数据，然后通过焊接工艺评定试验来确 定。 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很大的制约，所以，现在正逐步 通过在焊机上建立专家系统来解决这个问题。这就是焊接专家系统的意义 所在。 关于“一脉一滴”：所谓一脉一滴，即一个脉冲过渡一个熔滴，这样的 熔滴过渡，对焊接的控制（包括焊缝成形和热输入）最精准，是焊接所追求 的。但如果焊机没有相应的智能化的数字控制环节，仅靠人工调节焊接参数， 是很难获得一脉一滴的。
三、MIG焊的应用
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）
厚度：厚、薄均可（薄板除短路过渡外，还可用脉冲）
位置：可全位置 结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构，如铝罐等。
第二节 MIG焊设备
一、组成及要求
组成：电源、控制系统、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。 熔化极气体保护焊机的型号编制请参 见GB/T10249-1998《电焊机型号编制 方法》，如：NB-400、 NBC-250等
需要特别指出的是，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。
下面是用冷金属过渡技术以Ф1.2mm的铝焊丝MIG对接焊0.8mm铝板的照片。
4、控制系统 功能：动作程序控制、各种功能控制 现在已逐步在逆变焊机上采用以数字处理 器（DSP）为核心元件的数字化控制，使焊机 的功能大大扩展、控制精度大大提高，甚至在 焊机上嵌入了焊接专家系统，而电路却得到简 化，即发展到“靠软件控制焊接”的水平。典 型的如奥地利Fronius全数字化焊机。 ★ 专家系统今后将成为熔化极气体保护焊设 备的标准配置。 5、供气、供水系统
5、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。
铝材T形接头MIG焊的焊接工艺参数
a)平焊
b)立焊、横焊、仰焊
总结：
MIG焊工艺参数选择的一般方法：板厚→Φ ，然后，熔滴过渡形 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。