湖南大学焊接工程基础第四章 熔化极气体保护电弧焊

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1、第四章熔化极气体保护电弧焊主讲：黄建平电话：18508460184材料科学与工程学院315室第四章熔化极气体保护电弧焊学习目标掌握熔化极气体保护焊的原理、熔滴过渡、焊接区冶金保护及其气体选择；熟悉影响焊接质量的因素和保证焊接质量的措施；了解熔化极气体保护焊设备的基本组成；掌握常用的MIG焊、MAG焊、CO2气体保护焊的基本工艺技术。2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊2主要内容第一节熔化极气体保护电弧焊原理及分类第二节熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性第三节惰性及混合气体保护焊第四节CO2气体保护焊第五节药芯焊丝电

2、弧焊第六节熔化极气体保护焊的特别技术2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊3不讲第四章熔化极气体保护电弧焊第一节熔化极气体保护焊原理及分类熔化极气体保护焊是指使用熔化电极，用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法，英文简称GMAW（GasMetalArcWelding）。一、熔化极气体保护焊原理热源：电弧（建立在焊丝与熔池间）焊缝：熔化焊丝+母材金属保护：气体保护、气-渣联合保护2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊4二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用依焊丝结构：实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝电弧焊依

3、保护气体：CO2气体保护焊、惰性气体保护焊(MIG：MetalInertGasArcWelding)、混合气体保护焊(MAG：MetalActive-GasArcWelding)依操作过程：半自动焊、自动焊应用：碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊5第一节熔化极气体保护焊原理及分类第一节熔化极气体保护焊原理及分类三、熔化极气体保护焊的特点与焊条电弧焊和埋弧焊相比优点：生产率高、焊接变形小、焊缝含氢量比焊条电弧焊少、烟雾少、熔深大、明弧焊接可观察电弧熔池的状态和行为、可进行全位

4、置焊接、无需清渣。缺点：焊接过程受环境制约（防风）、焊枪重，灵活性差、狭小空间不易焊接、设备较复杂、使用维护要求高。2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊7第一节熔化极气体保护焊原理及分类三、熔化极气体保护焊的应用1适合焊接的材料：使用惰性保护气体，可焊接钢铁材料和非铁材料。但从焊丝供应和成本考虑主要用于铝铜钛及其合金、不锈钢、耐热钢的焊接。混合气体和CO2气体保护焊用于碳钢、低合金高强度钢的焊接。2焊接位置：可进行全位置焊接，以平焊和横焊效率最高。3可焊厚度：薄至1mm以下，最厚不受限制。第二节保护气体选择与冶金特性

5、保护气体作用：保护（隔离空气，使高温焊接区免遭空气侵害）；改善工艺性能（一定程度上影响甚至决定着电弧的能量特性、形态特征、工艺特性）；冶金作用。一、熔化极气体保护焊的气体选择按组元数量：单一气体、混合气体按气体化学性质：氧化性气体、还原性气体、惰性气体2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊8保护气体选择原则对焊缝性能无害原则黑色金属(低碳钢、低合金结构钢)可以采用氧化性气体(如CO2、O2)做焊接气氛；有色金属必须采用惰性气体做焊接气氛。改善工艺及焊缝质量原则焊接碳钢或低合金高强钢时，常用Ar+CO2等混合气体；焊接不

6、锈钢时常用Ar+O2混合气体。提高工艺技术水平原则提高电弧温度、能量密度、电弧的挺度以及电弧的导热速度以提高焊接生成率和焊接工艺质量2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊9第二节保护气体选择与冶金特性二、MIG及MAG焊的冶金特性MIG焊的特点惰性气体纯Ar或He：不与熔融金属发生化合；不会向熔滴和熔池金属溶解，焊缝金属纯净度高，气孔、缺陷少。注意：控制焊接热输入避免焊缝及焊接热影响区的塑、韧性降低；细滴、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸发。MAG焊的特点少量金属发生一定的氧化。在焊丝的选择时，焊丝的化学成分应给

7、予一定的损失补偿量。2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊10第二节保护气体选择与冶金特性三、CO2焊接的冶金特性1、CO2的特性在电弧高温作用下，CO2→CO+1/2O2－QO2→2O－QCO2、O2和O具有强烈的氧化性，使Fe及其它合金元素氧化。氧化反应产物：SiO2、MnO、FeO、CO等。2021/6/19第四章熔化极气体保护电弧焊11以熔渣形式浮于熔池表面具有表面性质不会引起气孔部分成熔渣；部分溶入液态金属(K)第二节保护气体选择与冶金特性2、脱氧措施FeO带来的问题：氧化产物FeO进入熔滴会引起C和合金元素

8、烧损，甚至导致熔滴爆炸而产生飞溅；FeO进入熔池会引起C和合金元素烧损和CO气孔。熔池结晶后，残留在焊缝金属中的FeO将使焊缝中的含氧量增加而降低其力学性能。解决措施：在焊丝或药芯焊丝的药粉中加入脱氧剂合金元素，将FeO还原并补充熔池中的合金元素含量。2021/6/19第四章熔化极气体保护