05熔化极惰性气体保护电弧焊基础

熔化极惰性气体保护电弧焊Metal Inert Gas Arc Welding（MIG）Metal Active Gas Arc Welding（MAG）一MIG 焊的特点及应用1、MIG 焊的基本原理焊接过程动画n 以惰性气体或混合气体作为保护气体，采用与母材相近材质的焊丝作为电极，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与熔化的母材共同形成焊缝。

n MIG/MAG 属于GMAWn MIG （Ar ，He ）n MAG （Ar ＋O 2、Ar ＋CO 2）2. MIG/MAG焊的特点n惰性气体保护，焊缝纯净度高，力学性能好；电弧燃烧稳定；熔滴细小，过渡稳定；飞溅小。

n与TIG焊比：生产效率高；焊接板厚比TIG焊大，焊接电流大，焊接热输入大，熔深大n与SAW埋弧焊比：焊缝的[H]低，抗冷裂能力高n与CO2焊比：成本高3.MIG/MAG焊的应用材料：50年代初应用于铝及铝合金，以后扩展到铜及铜合金的焊接，几乎所有的材料，多用于有色金属的焊接厚度：厚、薄均可位置：可全位置结构：中、厚板的有色金属结构，尤其是铝合金结构。

MIG/MAG焊的应用4. MIG/MAG 焊的对比n MIG 以Ar 或He 作为保护气体n MAG 在Ar 或He 中加入活性气体，如O 2，CO 2n MAG 焊在电弧形态、熔滴过渡、电弧特性等方面与氩弧相似，活性气体的量一般小于30%n 可消除指状熔深n 由于氧化性气体的存在金属的氧化是不可避免的，在选择焊丝时应注意在成分上给与补充。

n MAG 焊主要用于高强钢及高合金钢的焊接。

Mn + CO 2→MnO + CO ↑Me + O →MeO二MIG/MAG 焊工艺MIG 焊：Ar 或He 为保护气体，不与金属发生冶金反应MAG 焊:含有氧化性气体O 2，CO 2，金属发生氧化反应1、MIG/MAG 焊的冶金特点2、MIG/MAG焊的熔滴过渡n MIG/MAG焊的熔滴过渡形式主要有：短路过渡，滴状过渡，喷射过渡，亚射流过渡n熔滴过渡形式主要取决于电流、电弧长度、极性、气体介质、焊丝材质、直径、伸出长度等参数。

钨极惰性气体保护焊（TIG）一TIG焊的特点及应用•几个概念：钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert-gas arc welding）使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体保护电弧焊，简称TIG 焊。

•背景：1930s，航空工业提出有色金属的焊接要求，而MMA和SAW不能很好地解决这个问题，为适应有色金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生。

１、TIG焊的原理（如图）２、TIG焊的特点优点：（1）几乎可以焊接所有的金属或合金（2）焊接质量好（焊缝纯净、成形好、热影响区小）（3）适于薄板及打底／全位置焊（4）无飞溅缺点：焊接效率低、成本高；对焊前清理要求严格；需要特殊的引弧措施；紫外线强烈、臭氧浓度高；抗风能力差。

焊接过程动画３、TIG焊的应用材料：多用于有色金属及其合金厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm 以下为宜）二TIG 焊的电流种类和极性１、直流TIG焊正接与反接焊接效果图实际很少采用电极载流能力弱、熔深小、钨极烧损严重、引弧困难有阴极清理作用反接(DCEP)用于大多数的焊接场合（除Al 、Mg 外）没有阴极理作用电极载流能力强、熔深大、钨极烧损少、引弧容易正接(DCEN)应用缺点优点极性钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理反接（左），在电场作用下正离子高速撞击工件（氧化膜），使氧化膜破碎、分解而被清理掉。

正接右图，电子向工件运动，不能击碎氧化膜，没有清理作用。

但此时大量电子从钨极上发射，对钨极产生冷却作用，所以钨极烧损少、电流承载能力大。

大量电子从工件向钨极运动，把大量能量交给钨极，导致其温度升高而烧损。

（电流承载能力只有正接的1/10。

）２、交流TIG焊t应用：用于焊接铝、镁、铝青铜等合金（表面易氧化、氧化膜致密）。

正半周电极烧损降低，负半周获得阴极清理作用／熔深和钨极的电流承载能力介于DCEN 与DCEP 之间（左图）。

DCEN AC三TIG焊设备１、分类及组成组成：电源控制系统引／稳弧装置焊枪供气系统（水冷系统）(自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置)１）焊接电源直流电源、交流电源、交直流电源均采用陡降或垂直下降外特性。

1.钨极惰性气体保护焊（TIG）是使用纯钨或活化钨作为非熔化电极。

采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称TIG焊。

2.熔化极氩弧焊是使用焊丝作为熔化电极，采用氩气或富氩混合气体作为保护气体的电弧焊方法。

当保护气体是惰性气体Ar或Ar+He时，通常称作熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊;当保护气体以Ar为主，加入少量活性气体如O2或CO2，或CO2+O2等时，通常称作熔化极活性气体保护电弧焊，简称MAG焊。

3.转移弧：电极接电源的负极，工件接电源的正极，等离子弧在电极与工件之间燃烧。

转移型等离子弧很难形成，需要先引燃非转移型等离子弧然后使电弧从喷嘴转移到工件上，转移型等离子弧也因此得名。

4.非转移弧：电极接电源的负极，喷嘴接电源正极。

电弧在电极与喷嘴之间产生，工件不接电。

非转移型等离子弧又称为等离子焰。

5.熔化系数：是指每安培焊接电流在单位时间内所融化的焊丝质量。

6.能量密度：采用某种热源来加热工件时，单位有效面积上的热功率称为能量密度。

7.磁偏吹：是指焊接时由于某种原因使电弧周围磁场分布的均匀性受到破坏，从而导致焊接电弧偏离焊丝的轴线而向某一方向偏吹的现象。

8.焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值。

9.热阴极：当使用熔点和沸点很高的材料（如C、W等）做阴极时，阴极可以被加热到很高的温度，电弧的阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电极被称为热阴极型电极。

10.冷阴极：当使用钢、铜、铝等材料做阴极时，其熔点和沸点较低，阴极温度不可能很高，热发射不可能提供足够的电子，这种电极被称为冷阴极型电极。

简答。

1.电弧力有哪些种类，产生原因。

①．电磁收缩力：由于两个导电体电流方向相同而产生的吸引力。

②．等离子流力：由电弧推力引起的等离子气流高速运动所形成的力。

③．斑点压力：当电极表面上形成斑点时，由于斑点的导电和导热特点，在斑点上将产生斑点压力。

④．爆破力：熔滴内部含有易挥发金属或由于冶金反应而生成生体，则在电弧高温作用下气体体积聚合膨胀而造成较大的内力，从而使熔滴爆炸。

一、气弧焊筑弧焊按照电极的不同分为熔化极氮弧焊和非熔化极氧弧焊两种。

1.非熔化极氮弧焊的工作原理及特点非熔化极氮弧焊是电弧在非熔化极(通常是锯极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常常用氧气)，形成一个保护气罩，使铝极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。

从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。

如图3-9所示。

铸极筑弧焊的特点如下。

(1)可以焊接化学性质非常活泼的金属及合金。

惰性气体氮或氨即使在高温下也不与化学性质活泼的铝、钛、镁、铜、镇及其合金起化学反应,也不溶于液态金属中。

用熔渣保护的焊接方法(如手弧焊或埋弧焊等)很难焊接这些材料，或者根本不能焊接。

(2)可获得体质的焊接接头。

用这种焊接方法获得的焊缝金属纯度高，气体和气体金属夹杂物少,焊接缺陷少。

对焊缝金属质量要求高的低碳钢、低合金钢及不锈钢常用这种焊接方法来焊接。

⑶可焊接薄件、小件。

(4)可单面焊双面成形及全位置焊接。

(5)焊接生产率低。

铝极氮弧焊所使用的焊接电流受铝极载流能力的限制，电弧功率较小，电弧穿透力小，熔深浅且焊接速度低，同时在焊接过程中需经常更换铝极。

2.熔化极氮弧焊的工作原理及特点焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氯气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。

它和铝极氢弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是保护气体，随着熔化极氢弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氮气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar80%+Co220%的富氮保护气。

通常前者称为MIG,后者称为MAG o从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氮弧焊和富氮混合气保护焊,其次是自动熔化极氮弧焊。

熔化极筑弧焊与铝极筑弧焊相比，有如下特点。

Q)效率高因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。

另外，容易引弧。

《焊接工程基础》知识要点复习第一章电弧焊基础知识及第二章焊丝的熔化和熔滴过渡一焊接的概念：通过适当的物理化学过程（加热或者加压，或者两者同时进行，用或不用填充材料）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。

二电弧的概念：电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。

三电弧中带电粒子的产生:电弧是由两个电极和它们之间的气体空间组成。

电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极发射电子两个物理过程所产生的，同时也伴随着解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等过程。

四电离与激励（一)电离：在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离.电离的种类： 1 .热电离：高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离称为热电离。

2. 电场电离：带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生的电离过程称为电场作用下的电离。

3.光电离: 中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。

（二）电子发射：金属表面接受一定的外加能量，自由电子冲破金属表面的约束而飞到电弧空间的现象.1、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象.热阴极：W、C 电极的最高温度不能超过沸点；冷阴极：Fe，Cu，Al,Mg等。

影响因素：温度、材质、表面形态2、电场发射：当金属表面空间存在一定强度的正电场时，金属内的自由电子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时，电子可飞出金属表面，这种现象称电场发射。

对低沸点材料，电场发射对阴极区提供带电粒子起重要作用。

影响因素：温度、材质、电场大小3、光发射：当金属表面接受光辐射时，也可使金属表面自由电子能量增加，冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。

4、粒子碰撞发射：高速运动的粒子（电子或离子)碰撞金属表面时,将能量传给金属表面的自由电子，使其能量增加而跑出金属表面，这种现象称为粒子碰撞发射。

在一定条件下，粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要途径。