湖南大学焊接工程基础熔化极气体保护电弧焊.pptx
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1、第四章第四章 熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电弧焊vv学习目标学习目标掌掌掌掌握握握握熔熔熔熔化化化化极极极极气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊的的的的原原原原理理理理、熔熔熔熔滴滴滴滴过过过过渡渡渡渡、焊焊焊焊接接接接区区区区冶冶冶冶金保护及其气体选择;金保护及其气体选择;金保护及其气体选择;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;熟悉影响焊接质量的因素和保证焊接质量的措施;熟悉影响焊接质量的因素和保证焊接质量的措施;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;了解熔化极气体保护焊设备的基本组成;了解熔化极气体保护焊设备的
2、基本组成;了解熔化极气体保护焊设备的基本组成;掌掌掌掌握握握握常常常常用用用用的的的的MIGMIG焊焊焊焊、MAGMAG焊焊焊焊、COCO2 2气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊的的的的基基基基本本本本工艺技术。工艺技术。工艺技术。工艺技术。2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊1第1页/共48页vv主要内容主要内容第一节第一节第一节第一节 熔化极气体保护电弧焊原理及分类熔化极气体保护电弧焊原理及分类熔化极气体保护电弧焊原理及分类熔化极气体保护电弧焊原理及分类第二节第二节第二节第二节 熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性熔化极气体保护焊的气体选
3、择与冶金特性熔化极气体保护焊的气体选择与冶金特性第三节第三节第三节第三节 惰性及混合气体保护焊惰性及混合气体保护焊惰性及混合气体保护焊惰性及混合气体保护焊第四节第四节第四节第四节 COCO2 2气体保护焊气体保护焊气体保护焊气体保护焊第五节第五节第五节第五节 药芯焊丝电弧焊药芯焊丝电弧焊药芯焊丝电弧焊药芯焊丝电弧焊第六节第六节第六节第六节 熔化极气体保护焊的特别技术熔化极气体保护焊的特别技术熔化极气体保护焊的特别技术熔化极气体保护焊的特别技术2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊2不讲不讲不讲不讲第四章第四章 熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电弧焊第2页/共48页第一节第一节 熔化极
4、气体保护焊原理及分类熔化极气体保护焊原理及分类 熔熔熔熔化化化化极极极极气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊是是是是指指指指使使使使用用用用熔熔熔熔化化化化电电电电极极极极,用用用用外外外外加加加加气气气气体体体体作作作作为为为为电电电电弧弧弧弧介介介介 质质质质 并并并并 保保保保 护护护护 电电电电 弧弧弧弧 和和和和 焊焊焊焊 接接接接 区区区区 的的的的 电电电电 弧弧弧弧 焊焊焊焊 方方方方 法法法法,英英英英 文文文文 简简简简 称称称称GMAWGMAW(Gas Metal Arc WeldingGas Metal Arc Welding)。)。)。)。一、熔化极气体保护焊原理
5、一、熔化极气体保护焊原理一、熔化极气体保护焊原理一、熔化极气体保护焊原理 热源热源热源热源:电弧(建立在焊丝与熔池间):电弧(建立在焊丝与熔池间):电弧(建立在焊丝与熔池间):电弧(建立在焊丝与熔池间)焊缝焊缝焊缝焊缝:熔化焊丝:熔化焊丝:熔化焊丝:熔化焊丝+母材金属母材金属母材金属母材金属 保护保护保护保护:气体保护、气:气体保护、气:气体保护、气:气体保护、气-渣联合保护渣联合保护渣联合保护渣联合保护2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊3第3页/共48页二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用二、熔化极气体保护焊方法分类及其应用依焊丝结构依焊丝结构依焊丝结构依焊丝结构:实心焊丝气体保
6、护焊、药芯焊丝电弧焊:实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝电弧焊:实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝电弧焊:实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝电弧焊依依依依保保保保护护护护气气气气体体体体:COCO2 2气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊、惰惰惰惰性性性性气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊(MIG(MIG:Metal Metal Inert Inert Gas Gas Arc Arc Welding)Welding)、混混混混合合合合气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊 (MAG(MAG:Metal Metal Active-Gas Arc Welding)Active-Gas Arc Weldi
7、ng)依操作过程依操作过程依操作过程依操作过程:半自动焊、自动焊:半自动焊、自动焊:半自动焊、自动焊:半自动焊、自动焊应用应用应用应用:碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金:碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金:碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金:碳钢、低合金结构钢、不锈钢、铝、铜及其合金2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊4第一节第一节 熔化极气体保护焊原理及分类熔化极气体保护焊原理及分类第4页/共48页第一节第一节 熔化极气体保护焊原理及分类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三、熔化极气体保护焊的特点与焊条电弧焊和埋弧焊相比与焊条电弧焊和埋弧
8、焊相比与焊条电弧焊和埋弧焊相比与焊条电弧焊和埋弧焊相比优优优优点点点点:生生生生产产产产率率率率高高高高、焊焊焊焊接接接接变变变变形形形形小小小小、焊焊焊焊缝缝缝缝含含含含氢氢氢氢量量量量比比比比焊焊焊焊条条条条电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊少少少少、烟烟烟烟雾雾雾雾少少少少、熔熔熔熔深深深深大大大大、明明明明弧弧弧弧焊焊焊焊接接接接可可可可观观观观察察察察电电电电弧弧弧弧熔熔熔熔池池池池的的的的状状状状态态态态和和和和行行行行为为为为、可进行全位置焊接、无需清渣。可进行全位置焊接、无需清渣。可进行全位置焊接、无需清渣。可进行全位置焊接、无需清渣。缺缺缺缺点点点点:焊焊焊焊接接接接过过过过程程程程受
9、受受受环环环环境境境境制制制制约约约约(防防防防风风风风)、焊焊焊焊枪枪枪枪重重重重,灵灵灵灵活活活活性性性性差差差差、狭狭狭狭小空间不易焊接、设备较复杂、使用维护要求高。小空间不易焊接、设备较复杂、使用维护要求高。小空间不易焊接、设备较复杂、使用维护要求高。小空间不易焊接、设备较复杂、使用维护要求高。第5页/共48页2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊6第一节第一节 熔化极气体保护焊原理及分类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三、熔化极气体保护焊的应用1 1适适适适合合合合焊焊焊焊接接接接的的的的材材材材料料料料:使使使使用用用用惰惰惰惰性性性性保保保保护护护护气
10、气气气体体体体,可可可可焊焊焊焊接接接接钢钢钢钢铁铁铁铁材材材材料料料料和和和和非非非非铁铁铁铁材材材材料料料料。但但但但从从从从焊焊焊焊丝丝丝丝供供供供应应应应和和和和成成成成本本本本考考考考虑虑虑虑主主主主要要要要用用用用于于于于铝铝铝铝铜铜铜铜钛钛钛钛及及及及其其其其合合合合金金金金、不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢、耐耐耐耐热热热热钢钢钢钢的的的的焊焊焊焊接接接接。混混混混合合合合气气气气体体体体和和和和COCO2 2气气气气体体体体保保保保护护护护焊焊焊焊用用用用于于于于碳碳碳碳钢钢钢钢、低合金高强度钢的焊接。低合金高强度钢的焊接。低合金高强度钢的焊接。低合金高强度钢的焊接。2 焊接位置:可
11、进行焊接位置:可进行全位置焊接,以平焊全位置焊接,以平焊和横焊效率最高。和横焊效率最高。3可焊厚度:薄至可焊厚度:薄至1mm以下,最厚不受限制。以下,最厚不受限制。第6页/共48页第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性保保保保护护护护气气气气体体体体作作作作用用用用:保保保保护护护护(隔隔隔隔离离离离空空空空气气气气,使使使使高高高高温温温温焊焊焊焊接接接接区区区区免免免免遭遭遭遭空空空空气气气气侵侵侵侵害害害害);改改改改善善善善工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能(一一一一定定定定程程程程度度度度上上上上影影影影响响响响甚甚甚甚至至至至决决决决定定定定着着着着电电电电弧的能
12、量特性、形态特征、工艺特性);冶金作用。弧的能量特性、形态特征、工艺特性);冶金作用。弧的能量特性、形态特征、工艺特性);冶金作用。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一、熔化极气体保护焊的气体选择一、熔化极气体保护焊的气体选择一、熔化极气体保护焊的气体选择按组元数量按组元数量按组元数量按组元数量:单一气体、混合气体:单一气体、混合气体:单一气体、混合气体:单一气体、混合气体按气体化学性质按气体化学性质按气体化学性质按气体化学性质:氧化性气体、还原性气体、惰性气体:氧化性气体、还原性气体、惰性气体:氧化性气体、还原性气体、惰性气体:氧化性气体、还原性气体
13、、惰性气体2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊7第7页/共48页保护气体选择原则保护气体选择原则保护气体选择原则保护气体选择原则对焊缝性能无害原则对焊缝性能无害原则对焊缝性能无害原则对焊缝性能无害原则 黑黑黑黑色色色色金金金金属属属属(低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢、低低低低合合合合金金金金结结结结构构构构钢钢钢钢)可可可可以以以以采采采采用用用用氧氧氧氧化化化化性性性性气气气气体体体体(如如如如COCO2 2、OO2 2)做焊接气氛;做焊接气氛;做焊接气氛;做焊接气氛;有色金属必须采用惰性气体做焊接气氛。有色金属必须采用惰性气体做焊接气氛。有色金属必须采用惰性气体做焊接气氛。有色金属必须
14、采用惰性气体做焊接气氛。改善工艺及焊缝质量原则改善工艺及焊缝质量原则改善工艺及焊缝质量原则改善工艺及焊缝质量原则 焊焊焊焊接接接接碳碳碳碳钢钢钢钢或或或或低低低低合合合合金金金金高高高高强强强强钢钢钢钢时时时时,常常常常用用用用Ar+COAr+CO2 2等等等等混混混混合合合合气气气气体体体体;焊焊焊焊接接接接不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢时常用时常用时常用时常用Ar+OAr+O2 2混合气体。混合气体。混合气体。混合气体。提高工艺技术水平原则提高工艺技术水平原则提高工艺技术水平原则提高工艺技术水平原则 提提提提高高高高电电电电弧弧弧弧温温温温度度度度、能能能能量量量量密密密密度度度度、电电电电弧弧
15、弧弧的的的的挺挺挺挺度度度度以以以以及及及及电电电电弧弧弧弧的的的的导导导导热热热热速速速速度度度度以以以以提提提提高高高高焊接生成率和焊接工艺质量焊接生成率和焊接工艺质量焊接生成率和焊接工艺质量焊接生成率和焊接工艺质量2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊8第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第8页/共48页二、二、二、二、MIGMIG及及及及MAGMAG焊的冶金特性焊的冶金特性焊的冶金特性焊的冶金特性MIGMIG焊的特点焊的特点焊的特点焊的特点 惰性气体纯惰性气体纯惰性气体纯惰性气体纯ArAr或或或或HeHe:不与熔融金属发生化合;不会向熔滴:不与熔融金属发生
16、化合;不会向熔滴:不与熔融金属发生化合;不会向熔滴: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。和熔池金属溶解,焊缝金属纯净度高,气孔、缺陷少。和熔池金属溶解,焊缝金属纯净度高,气孔、缺陷少。和熔池金属溶解,焊缝金属纯净度高,气孔、缺陷少。注意:注意:注意:注意:控制焊接热输入避免焊缝及焊接热影响区的塑、韧性控制焊接热输入避免焊缝及焊接热影响区的塑、韧性控制焊接热输入避免焊缝及焊接热影响区的塑、韧性控制焊接热输入避免焊缝及焊接热影响区的塑、韧性降低;降低;降低;降低;细滴、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸发。细滴、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸
17、发。细滴、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸发。细滴、射流或旋转射流过渡可能发生低熔点元素蒸发。MAGMAG焊的特点焊的特点焊的特点焊的特点 少量金属发生一定的氧化。在焊丝的选择时,焊丝的化学成少量金属发生一定的氧化。在焊丝的选择时,焊丝的化学成少量金属发生一定的氧化。在焊丝的选择时,焊丝的化学成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予一定的损失补偿量。分应给予一定的损失补偿量。分应给予一定的损失补偿量。分应给予一定的损失补偿量。2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊9第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第9页/共48页三、三、三、三、CO
18、CO2 2焊接的冶金特性焊接的冶金特性焊接的冶金特性焊接的冶金特性1 1、COCO2 2的特性的特性的特性的特性在电弧高温作用下,在电弧高温作用下,在电弧高温作用下,在电弧高温作用下,COCO2 2CO+1/2OCO+1/2O2 2QQ O O2 22O2OQQCOCO2 2、OO2 2和和和和OO具具具具有有有有强强强强烈烈烈烈的的的的氧氧氧氧化化化化性性性性,使使使使FeFe及及及及其其其其它它它它合合合合金金金金元元元元素素素素氧化。氧化。氧化。氧化。氧化反应产物:氧化反应产物:氧化反应产物:氧化反应产物:SiOSiO2 2、MnOMnO、FeO FeO、COCO等。等。等。等。2023
19、/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊10以熔渣形式浮以熔渣形式浮于熔池表面于熔池表面具有表面具有表面性质不会性质不会引起气孔引起气孔部分成熔渣;部分成熔渣;部分溶入液态部分溶入液态金属金属(K)第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第10页/共48页2 2、脱氧措施、脱氧措施、脱氧措施、脱氧措施 FeOFeO带来的问题:带来的问题:带来的问题:带来的问题:vv氧氧氧氧化化化化产产产产物物物物FeOFeO进进进进入入入入熔熔熔熔滴滴滴滴会会会会引引引引起起起起C C和和和和合合合合金金金金元元元元素素素素烧烧烧烧损损损损,甚甚甚甚至至至至导导导导致致致致熔熔熔熔滴爆炸而产生
20、飞溅;滴爆炸而产生飞溅;滴爆炸而产生飞溅;滴爆炸而产生飞溅;vvFeOFeO进入进入进入进入熔池熔池熔池熔池会引起会引起会引起会引起C C和合金元素烧损和和合金元素烧损和和合金元素烧损和和合金元素烧损和COCO气孔。气孔。气孔。气孔。vv熔熔熔熔池池池池结结结结晶晶晶晶后后后后,残残残残留留留留在在在在焊焊焊焊缝缝缝缝金金金金属属属属中中中中的的的的FeOFeO将将将将使使使使焊焊焊焊缝缝缝缝中中中中的的的的含含含含氧氧氧氧量量量量增增增增加而降低其力学性能。加而降低其力学性能。加而降低其力学性能。加而降低其力学性能。解解解解决决决决措措措措施施施施:在在在在焊焊焊焊丝丝丝丝或或或或药药药药芯
21、芯芯芯焊焊焊焊丝丝丝丝的的的的药药药药粉粉粉粉中中中中加加加加入入入入脱脱脱脱氧氧氧氧剂剂剂剂合合合合金金金金元元元元素素素素,将将将将FeOFeO还原并补充熔池中的合金元素含量。还原并补充熔池中的合金元素含量。还原并补充熔池中的合金元素含量。还原并补充熔池中的合金元素含量。2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊11第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第11页/共48页脱氧原则:脱氧原则:脱氧原则:脱氧原则:vv脱氧产物不能有气体;脱氧产物不能有气体;脱氧产物不能有气体;脱氧产物不能有气体;vv生成物密度要小,熔点要低。生成物密度要小,熔点要低。生成物密度要小,熔
22、点要低。生成物密度要小,熔点要低。vv主主主主要要要要有有有有AlAl、TiTi、SiSi、MnMn等等等等。采采采采用用用用SiSi、MnMn联联联联合合合合脱脱脱脱氧氧氧氧生生生生成成成成复复复复合合合合化化化化合合合合物物物物MnOMnO SiOSiO2 2(硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐),易易易易浮浮浮浮出出出出熔熔熔熔池池池池,凝凝凝凝固固固固后后后后成成成成为为为为渣壳覆盖在焊缝表面。渣壳覆盖在焊缝表面。渣壳覆盖在焊缝表面。渣壳覆盖在焊缝表面。碳含量的问题:碳含量的问题:碳含量的问题:碳含量的问题:为为为为了了了了防防防防止止止止气气气气孔孔孔孔和和和和减减减减少少少少飞飞飞飞溅溅溅溅
23、以以以以及及及及降降降降低低低低焊焊焊焊缝缝缝缝产产产产生生生生裂裂裂裂纹纹纹纹的的的的倾倾倾倾向向向向,焊丝中的焊丝中的焊丝中的焊丝中的C C一般都限制在一般都限制在一般都限制在一般都限制在0.150.15以下以下以下以下。2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊12第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第12页/共48页3、气孔问题、气孔问题COCO气孔气孔气孔气孔 FeOFeO溶于熔池与溶于熔池与溶于熔池与溶于熔池与C C反应生成反应生成反应生成反应生成COCO。COCO气孔常出现在焊缝根部与表面,且多呈针尖状。气孔常出现在焊缝根部与表面,且多呈针尖状。气孔常出
24、现在焊缝根部与表面,且多呈针尖状。气孔常出现在焊缝根部与表面,且多呈针尖状。控制措施:控制措施:控制措施:控制措施:提高焊丝中脱氧元素提高焊丝中脱氧元素提高焊丝中脱氧元素提高焊丝中脱氧元素SiSi和和和和MnMn含量、限制焊丝中的含碳量。含量、限制焊丝中的含碳量。含量、限制焊丝中的含碳量。含量、限制焊丝中的含碳量。氮气孔氮气孔氮气孔氮气孔 保护气层遭到破坏时空气侵入焊接区所致保护气层遭到破坏时空气侵入焊接区所致保护气层遭到破坏时空气侵入焊接区所致保护气层遭到破坏时空气侵入焊接区所致 控制措施:控制措施:控制措施:控制措施:增强气体的保护效果、选用含固氮元素(如增强气体的保护效果、选用含固氮元素
25、(如增强气体的保护效果、选用含固氮元素(如增强气体的保护效果、选用含固氮元素(如TiTi和和和和AlAl)的焊丝。)的焊丝。)的焊丝。)的焊丝。2023/3/19第四章 熔化极气体保护电弧焊13第二节第二节 保护气体选择与冶金特性保护气体选择与冶金特性第13页/共48页氢气孔氢气孔氢气孔氢气孔氢氢氢氢的的的的来来来来源源源源:电电电电弧弧弧弧区区区区的的的的氢氢氢氢主主主主要要要要来来来来自自自自焊焊焊焊丝丝丝丝、工工工工件件件件表表表表面面面面的的的的油油油油污污污污及及及及铁铁铁铁锈锈锈锈,以以以以及及及及COCO2 2气气气气体体体体中中中中所所所所含含含含的的的的水水水水分分分分,在在
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