MAG焊接熔滴射流过渡行为研究

与普通MIG/MAG焊相比，脉冲MIG/MAG焊接有何特点
2011-09-19 15:23
普通MIG/MAG焊的主要熔滴过渡形式是射流过渡。

而脉冲MIG/MAG焊的熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴，就其实质而言属于射滴过渡。

这时主要特点如下：
1)脉冲MIG/MAG焊的最佳熔滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。

这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数，也就是焊丝熔化速度。

2)由于一脉一滴的射滴过渡，熔滴直径大致与焊丝直径相等，则熔滴电弧热较低，也就是熔滴温度低(与射流过渡和大滴过渡相比)。

所以提高了焊丝的熔化系数，也就是提高了焊丝的熔化效率。

3)因熔滴温度低，所以焊接烟雾少。

这样一方面降低了合金元素的烧损，另一方面改善了施工环境。

4)焊接飞溅小，甚至无飞溅。

5)弧长短，电弧指向性好，适于全位置焊接。

6)焊缝成形良好，熔宽较大，指状熔深特点减弱，余高小。

7)扩大了MIG/MAG焊射流过渡的使用电流范围。

脉冲焊时焊接电流从射流过渡的临界电流附近一直到几十安的较大电流范围内均可实现稳定的射滴过渡。

CO2激光—MAG电弧复合焊接工艺参数优化摘要：以7.0mm厚高强钢板为试验材料，采用CO2激光熔化极性气体保护焊（MAG）电弧复合焊接方法，研究焊接电流、电弧电压、激光能量、等参数对复合焊接熔滴过渡特征的影响。

关键词：激光技术；CO2激光-MA；电弧复合焊接；熔滴过渡本论文针对高强钢激光-电弧复合焊接技术的基础工艺及焊缝接头性能，通过现有设备将从以下方面进行研究和分析：1.试验设备及方法1.1.实验设备实验使用的激光器为Rofin公司生产的型号为DC 050 SLAB CO2激光器，配以上海团结普瑞玛公司制造的配套机床，应用自行设计的复合焊接装置固定MAG焊枪，使用根据实验特点设计制造的工装夹具进行紧固，实施激光-电弧复合焊接。

焊机为松下公司生产的微电脑焊接波形控制脉冲MIG/MAG焊机，型号YD-350AG2HGE，MAG保护气体使用CO2、Ar混合气体。

1.2.试验方法激光-电弧复合焊接的工艺参数多，关联性较大。

激光与电弧之间的匹配存在最佳值，即耦合的最小值，因此，对每个工艺参数分别设计1组实验，通过实验数据分析其对焊接质量的影响。

采用激光-电弧复合焊接设备，通过对不同的焊接速度、激光功率等工艺参数对高强钢焊接质量影响的研究，优化出最佳的高强钢激光—电弧复合焊接工艺参数。

采用高速相机采集复合焊接过程中熔滴过渡图像，研究参数对工艺稳定性的影响。

2.复合焊接工艺参数优化2.1.焊接电流对电弧形态和熔滴过渡的影响2.1.1.焊接电流对熔滴过渡的影响在焊接电流较低时，熔滴过渡表现为大熔滴过渡，熔滴在焊丝周边形成和长大，其底部受到电弧力作用，排斥效果明显。

熔滴较长在焊丝端部一侧，当长到足够大时，熔滴脱离焊丝而过渡。

处于焊接小电流的状态，熔滴向激光光束偏移，致使熔滴变大的时间较长，体积变大，过渡频率比较低。

主要受自身重力、表面张力和电弧力的作用，电流较小，熔滴收到电磁收缩力、等离子流力的作用不太明显。

MIG焊、MAG焊和CO2气保焊及其适用原则作为焊接人员，我们在职称答辩或者专业面试时经常面对如下问题，介绍一下MIG焊和MAG焊及应用，或介绍MAG焊和C02气保焊及应用。

大多时候我们是能够说出个大体概念，但具体到应用或者想稍微延伸时就紧张停顿，甚至部分专业人员分不清MAG焊和C02气保焊，而这两种焊接方法在公司实际应用中最为广泛。

今天我们来详细说明一下这三种焊接方式，也是我们焊接人员必须知道的基本知识之一。

先说基本定义，只有了解和对比其定义，我们才容易理解区分和记忆,三种焊接方式对比定义如下：(1)MIG焊熔化极惰性气体保护焊,英文:MetalInert-gaswelding o使用熔化电极，以外加惰性气体(Ar或He)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的电弧焊方法，称为熔化极惰性气体保护焊,简称MIG焊。

(2)MAG焊：熔化极活性气体保护焊，英文：MetalActiveGasArcWelding o 使用熔化电极,以外加混合气体(惰性气体主要是氮气中加入少量的氧化性气体)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的电弧焊方法，称为熔化极活性气体保护焊，简称MIG焊。

氧化性气体主要是氧气，二氧化碳或其混合气体，我国常用的是80%Ar+20%C02或者90%Ar+10%C02的混合气体。

由于混合气体中氨气占的比例较大，故常称为富氮混合气体保护焊。

当然只要是熔化电极,不管氧化活性气体含量有多少,只要含有氧化活性气体都是MAG焊，而不能称为MIG焊。

(3)CO2气保焊：二氧化碳气体保护焊，英文：CarbonDioxideArcWelding o 使用熔化电极，以外加C02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的电弧焊方法，称为二氧化碳气体保护焊,简称C02焊。

通过以上定义对比，明显能将三种方式说清并区分出来：三种方法都属于电弧焊，都是熔化电极，主要区别是电弧的气体介质不同，保护气体全部惰性气体的叫MIG焊,保护气体全部是二氧化碳的是Co2气保焊,保护气体是惰性气体和活性气体混合体的是MAG焊。

射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡。

射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡是电弧焊接过程中常见的四种过渡状态。

这些过渡状态对焊接质量和焊接速度都有着重要的影响。

在本文中，我们将详细介绍这四种过渡状态的特点、影响和应对措施。

一、射流过渡射流过渡是电弧焊接过程中最常见的过渡状态之一。

在这种状态下，电弧的能量主要用于将金属表面加热并蒸发，形成一个高温、高速的气流。

这个气流可以将金属表面的氧化物和杂质吹走，从而清洁焊接区域，提高焊缝的质量。

射流过渡的特点是电弧稳定，焊接速度较快，但焊接质量较差。

这是因为在射流过渡状态下，电弧的能量主要用于加热和蒸发金属表面，而不是用于熔化金属。

因此，焊接区域的温度较低，焊缝的质量也较差。

应对措施：为了提高焊接质量，可以采取以下措施：1.增加电流密度，提高焊接区域的温度，促进金属的熔化。

2.增加焊接速度，减少射流过渡状态的时间，降低气流对焊缝的影响。

3.使用气体保护，减少氧化物和杂质的生成，提高焊缝的质量。

二、熔滴过渡熔滴过渡是电弧焊接过程中另一种常见的过渡状态。

在这种状态下，电弧的能量主要用于熔化金属，形成熔滴。

这些熔滴会从电极上脱落，落在焊缝上，形成焊缝。

熔滴过渡的特点是电弧不稳定，焊接速度较慢，但焊接质量较好。

这是因为在熔滴过渡状态下，电弧的能量主要用于熔化金属，形成熔滴。

这些熔滴可以充分熔化金属，形成均匀的焊缝。

应对措施：为了提高焊接速度，可以采取以下措施：1.减小电流密度，降低焊接区域的温度，减少熔滴的形成。

2.增加焊接速度，减少熔滴过渡状态的时间，提高焊接效率。

3.使用适当的电极直径和电极形状，使电弧稳定，减少熔滴的飞溅。

三、脉冲过渡脉冲过渡是一种特殊的焊接过渡状态。

在这种状态下，电弧的能量以脉冲形式释放，每个脉冲的时间很短，但能量很大。

这种方式可以使焊接区域的温度快速升高，熔化金属，形成焊缝。

脉冲过渡的特点是焊接速度快，焊接质量好，但需要特殊的焊接设备和技术。

磁控高效GMAW焊接工艺试验研究制造业迅猛发展,钢材产量与日俱增,近50%的钢材加工需要用到焊接,焊接加工量剧增,因此,提高焊接效率显得尤为重要。

GMAW具有焊接效率高、过程较稳定等特点,在金属制造业中得到广泛应用。

GMAW焊接过程中,采用大送丝速度,增大焊接电流和干伸长是提高熔覆效率的直接途径。

但当焊接电流超过第二临界电流,熔滴过渡转变为旋转射流过渡时,电弧不稳,焊缝成形变差。

本文对大电流GMAW外加磁场进行了研究,发现外加磁场是一种科学有效的手段。

对商用MIG/MAG焊机进行了改造,送丝速度由22m/min增大到50m/min,研发了频率和强度可调的磁控装置,通过对大电流下GMAW焊接过程施加不同频率及强度的纵向交变磁场得到较稳定的旋转射流过渡,并对焊接过程进行高速摄影拍摄及电压电流信号采集,观察并分析不同频率及强度的磁场对熔滴过渡、电弧形态、焊接飞溅、焊缝成形、焊缝力学性能及电信号等的影响,总结规律,为将纵向交变磁场应用于G M AW焊接生产提供指导。

励磁电流为5A,外加频率为1000Hz 交变磁场时,电弧的旋转半径较不加磁场时减小,电弧的挺度和刚度增大,旋转射流过渡时电弧相对更稳定,焊丝端部液锥稳定性较好,焊接飞溅率降低,焊缝熔深增加,焊缝成形改善。

在相同电流下,金属蒸发速率比不加磁场时略有上升。

励磁电流为9A时,不同频率的电压电流波形相对稳定,熔滴过渡较稳定,焊接过程的稳定性得到较好的控制。

频率为1000Hz的条件下,随着磁场强度的增大,焊缝熔深整体趋势增大,熔宽变化不明显,深宽比增大,说明磁场越强,焊缝成形越好。

励磁电流为5A和9A时,随着频率的增加,焊缝深宽比增大,比不加磁场时好,焊缝成形改善。

外加纵向交变磁场,经X射线检测,MAG焊下的焊缝成形良好,焊缝熔宽变窄。

按母材、热影响区、焊缝的方向对称进行硬度测试,焊缝截面的硬度曲线整体趋势呈“帽檐状”。

焊缝处硬度值较高,热影响区的硬度比焊缝处降低,励磁电流为9A时,100Hz下的各区硬度值比500Hz、1000Hz及不加磁场的各区硬度值高,这与磁场对液态金属结晶的搅拌程度有关。

核岛安全壳钢衬里MAG自动焊技术研究摘要：核电站核岛安全壳钢衬里是核反应堆的维护结构，是为了防止异常情况下核污染的扩散，即有密封的作用又降低了混凝土收缩及开裂的风险，钢衬里现场焊缝形式采用不加垫板全熔透，薄板在焊接时容易变形，质量控制难度很大，本文以6mm厚P265GH板对接焊缝对MAG自动焊保护气体及配比、焊接材料及焊接参数进行研究。

结果表明：采用80%Ar+20%CO2作保护气体，焊接材料采用实心焊丝，合适的焊接工艺参数，焊缝成型好，且无气孔、咬边等缺陷，飞溅小，可获得满足要求的焊缝。

关键词：安全壳钢衬里、MAG自动焊、保护气体、焊接工艺参数1.引言核岛安全壳钢衬里在现场焊接中，主要采用的焊接工艺是手工电弧焊或手工氩电联合焊，目前的工艺在现场焊接作业时，由于板材熔深大、焊接变形大，对组对间隙要求高，也容易产生气孔、夹渣、未熔合等内部缺陷。

且采用手工焊对焊工自身的焊接技术要求高，受外界因素影响较大，对焊接质量无法保证。

本次研究的MAG自动焊由激光视觉检测系统、智能控制系统、数据通信及控制、焊接小车、焊接电源和摆动送丝机构等构成。

打底焊道为采用GMA标准能量弧+弧压跟踪+焊接前进行激光示教保证焊接时实时跟踪坡口变化和焊道直线度变化切换不同的事先储存好的焊接JOB号调用适合的焊接参数完成焊接,电弧更精密、更聚弧、功率强度更密集，能加大均匀的熔深，减少热影响区域，加大电弧压力，背面采用陶瓷垫板，既能保证打底焊道背面的成型，又能实现单面焊双面成。

熔化极气体保护焊在不同位置的焊接过程中，受到弧长、焊丝干伸长以及送丝速度等因素的干扰，焊丝的送进速度不等于焊丝的熔化速度。

电弧的稳定性和焊缝接头质量受到影响，甚至会破坏正常的焊接过程。

由于外界的不确定因素，为了保证熔滴能够平稳地过渡到熔池中，需要焊丝干伸长度具备自身调节能力，保证电弧的稳定性。

而且，干伸长压降不得过大，否则在焊接过程中将产生大量的飞溅，污染环境的同时也影响了焊接的顺利进行。

射流过渡的形成条件
射流过渡是指在熔化极氩弧焊中，随着电流的加大，电弧呈圆锥形，有利于形成等离子流，使焊丝形成“铅笔尖”状，以此形成射流过渡。

射流过渡的形成条件主要有以下几个方面：
1. 焊接电流足够大：在焊接过程中，随着电流的增大，电弧阳极斑点笼罩熔滴的面积逐渐扩大，可以达到熔滴的根部，这时熔滴与焊丝之间出现瓶颈，焊接电流全部在缩颈处通过，由于缩颈电流密度很高，细颈处过热，表面将产生大量的金属蒸汽。

2. 电弧稳定：在形成射流过渡之前，需要保证电弧的稳定性。

在焊接过程中，需要控制好焊接参数，如电压、电流、送丝速度等，以保证电弧的稳定燃烧。

3. 焊丝端部熔化的金属被压成铅笔尖状：在焊接过程中，由于电弧热和电弧力的作用，焊丝端头熔化的金属被压成铅笔尖状。

这种铅笔尖状的熔滴表面张力很小，再加上等离子气流的作用，焊丝端部液体金属以直径细小的熔滴从焊丝尖端一个接一个向熔池过渡。

4. 等离子流的形成：随着焊接电流的加大，电弧呈圆锥形，容易形成较强的等离子流。

等离子流可以将焊丝端部的液态金属呈铅笔尖状，并推动其高速轴向射入熔池。

总之，在熔化极氩弧焊中，形成射流过渡需要同时满足以上条件。

这种过渡形式的特点是：电弧稳定，轮廓清晰，焊缝成形美观。

stt熔滴过渡形式STT（Synergic Torque Technology）是一种最新的MIG/MAG焊接技术，它采用了熔滴过渡形式。

相比于传统的MIG/MAG焊接技术，STT技术具有以下优点：1. 减少飞溅：STT熔滴过渡形式可以减少焊接过程中产生的飞溅，有效地减少了工作环境中溅落物的产生。

2. 熔滴过渡：STT技术采用了熔滴过渡形式，焊接时熔融金属呈球形熔滴，弥散均匀，从而可以减小焊缝凸起、焊缝不规则等现象。

3. 自适应控制：STT技术可以自适应调整电弧电压和电流，从而使得焊条的熔化速度和热效应在一定范围内控制，从而保证焊条的熔滴成球形滴状，最终形成平滑的焊缝。

4. 焊接成形：STT熔滴过渡形式焊接出来的焊线形状十分均匀，没有不规则的凸起，不容易产生焊缝开裂、焊缝错位等现象。

STT熔滴过渡形式的基本原理：熔滴过渡是指在两颗熔滴之间，电弧在极短时间内断开和重启，从而产生两颗熔滴之间的传递现象。

因为是短暂的过渡，熔滴之间需要处于接触状态并保持适当的温度，用以实现稳健的传递。

STT熔滴过渡的过程：熔滴先呈近圆球形，之后在向前移动时逐渐变形，最终形成近似于流线型的形态。

当熔滴移动到下一个焊点时，会产生极短的过渡时间，在这个时间内，电弧会不断地断开和重启，形成短暂的电弧空缺，从而使得前一个熔滴和后一个熔滴之间产生熔滴过渡。

当后面的熔滴从电弧起始点出现时，电弧重新形成，并通过它产生第二个熔滴。

STT熔滴过渡的影响因素：影响STT熔滴过渡形式的因素很多，其中包括电弧电压、焊丝送丝速度、焊丝尺寸、多层焊接等。

如果这些影响因素不经过仔细地控制，将会导致焊接质量下降。

因此，在进行STT熔滴过渡形式焊接时，需要针对具体情况进行相应的调整，以保证焊接质量。

需要注意的是，STT技术适合于焊接单层和多层板，但是，对于焊接比较厚的金属板，STT技术身上不能发挥出良好的效果。

总的来说，STT熔滴过渡形式是一种十分高效、低能耗、低污染的焊接技术，无论是在工业界还是在制造业领域都有着广泛的应用前景。