第五章熔化极惰性气体保护电弧焊
一、教学目的：
掌握MIG焊的特点及应用
了解MIG焊设备的组成
掌握MIG焊熔滴过渡的特点
理解亚射流过渡的意义
理解MIG焊保护气体的选用
掌握焊接工艺参数的选择
了解脉冲MIG焊，窄间隙MIG焊等其他MIG方法
二、教学重点：
MIG焊的特点及应用
MIG焊熔滴过渡的特点——亚射流过渡
MIG焊接工艺参数的选择
三、教学难点：
MIG焊熔滴过渡的特点——亚射流过渡
MIG焊保护气体的选用
四、参考学时数：
4～6学时
五、主要教学内容：
第一节 MIG焊的特点及应用
一、MIG焊的基本原理
MIG焊是才采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。

使用的保护气体通常为氩气或氦气或它们的混合气体作为保护气。

二、MIG焊的特点
1、焊接质量好
2、焊接生产率高
3、适用范围广
MIG焊的缺点在于无脱氧去氢作用，因此对母材及焊丝上的油、锈敏感；另外，MIG焊的抗风能力差，设备比较复杂。

三、MIG焊的应用
MIG焊适合焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属及其合金等多种材料。

第二节 MIG焊设备
一、组成及要求
1、焊接电源
MIG焊的时候，我们一般都是采用直流反接。

半自动焊时，使用的焊丝比较细，一般小于2.5mm；
自动焊时，使用的焊丝直径常大于3mm。

2、送丝机构
MIG焊的送死机构和CO2焊相似，分为推丝式、拉丝式和推拉丝式。

如果焊丝比较细的话，一般选用拉丝式和推拉丝式比较好。

3、焊枪
焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪，有水冷和气冷两种形式。

4、控制系统
控制系统的主要作用是：引弧前预先送气，焊接停止时，延迟停气；送死控制和速度调节；控制主回路的通断等。

5、供气、供水系统
供水系统主要用来冷却焊枪，防止焊枪烧损。

二、典型控制电路
（一）焊机的组成及作用
（二）各主要部分的工作原理
1、ZPG2-500型弧焊整流器
2、SS-2型半自动送丝机构
3、Q-1型半自动焊枪
（三）焊机控制电路的工作过程
第三节 MIG焊工艺
一、熔滴过渡特点
MIG焊采用一种介于短路过渡和射流过渡之间的一种特殊形式，称为亚射流过渡。

亚射流过渡的特点有：
1）短路时间很短，短路电流对熔池的冲击力很小，过程稳定，焊缝成形美观。

2）焊接时，焊丝的熔化系数随电弧的缩短而增大，从而使亚射流过渡可采用等速送丝配以恒流外特性电源进行焊接，弧长由熔化系数的变化实现自身调节。

3）由于亚射流过渡时，电弧电压、焊接电流基本保持不变，所以焊缝熔宽和熔深比较均匀。

同时，电弧下潜熔池之中，热利用率高，加速焊丝的熔化，对熔池的底部加热也加强了，从而改善了焊缝根部熔化状态，有利于提高焊缝的质量。

4)由于采用的弧长较短，可提高气体保护效果，降低焊缝产生气孔和裂纹的倾向。

二、保护气体
MIG焊常用的保护气体有
1、氩气（Ar）
氩气是一种惰性气体，焊接时电弧燃烧稳定，电弧力大，但焊缝容易形成“指状”焊缝。

2、氦气（He）
氦气的作用类似与氩气，但氦气的电离电压搞，热导率高，因此电弧具有更大的功率。

但氦气的密度比空气小，容易出现保护不良，而且提炼氦气成本较高，因此应用不多。

3、Ar+He、Ar+N2
采用Ar+He混合气体作为MIG焊的保护气体，兼具两种气体的优点，电弧功率大、温度高、熔深大的特点。

由于N2不和Cu等金属反映，想对这些金属来说，N2就相当于惰性气体。

N2热导率高，电弧热功率和温度都可大大提高，并且来源广泛，价格便宜，焊接成本低。

但焊接时会有飞溅产生，成形没有Ar+He美观。

4、Ar+O2、Ar+CO2
这类混合气体在高温下具有一定的氧化性，可以降低液态金属的表面张力，稳定电弧，增加液体的流动性，还可以克服单惰性气体保护不能防氢的弱点。

注： （1）表中的气体混合比为参考数据，焊接时可视具体的工艺要求进行调整。

（2）焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢时，不必采用高纯Ar ，可用粗Ar （一般含有2%O 2+0.2%N 2
与O 2或/及CO 2配合即可。

（3）焊接钛、锆及镍时，应采用高纯Ar。

三、焊接参数的选择
1、焊丝直径
焊丝直径根据焊件的厚度及熔滴过渡形式来选择。

细焊丝以短路过渡为主；粗焊丝以射流过渡为主。

2、焊接电流
焊接电流应根据焊件厚度、焊接位置、焊丝直径及熔滴过渡形式来选择。

3、电弧电压
电弧电压主要影响熔滴的过渡形式及焊缝成形，一般选择焊接电压的时候需要考虑和焊接电流是否匹配。

注：焊丝直径为1.6mm
4、焊接速度
焊接速度和焊接电流联系紧密，速度不能过大也不能过小，否则很难获得满意的焊接效果。

5、焊丝位置
焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾和垂直三种。

前倾时，熔深大，焊道窄，余高大；
后倾时，熔深小，余高小；
垂直焊时，效果介于以上两者之间。

6、喷嘴直径和喷嘴端部至焊件的距离
MIG焊喷嘴直径一般为20mm左右，氩气流量也大，在30～60L/min范围内，喷嘴端部至焊件的距离保持在12～22mm之间。

第四节 MIG焊的其他方法
一、脉冲MIG焊
脉冲MIg焊是利用脉冲电弧来控制熔滴过渡的熔化极惰性气体保护焊方法。

1、脉冲熔化极惰性气体保护焊的特点
（1）具有较宽的焊接参数调节范围
（2）可以精确控制电弧的能量
（3）适于焊接薄板和全位置焊
2、焊接参数的选择
（1）脉冲电流
为了保证熔滴呈射流过渡，必须使脉冲电流值高于连续射流过渡的临界电流值，但也不能太高，以免出现旋转射流过渡。

（2）基值电流
基值电流主要是在脉冲电流休止的时候，维持电弧稳定燃烧，同时预热母材和焊丝。

基值电流太大，会导致脉冲不明显，设置在间歇期也可能出现熔滴过渡；
基值电流太小则电弧不稳定。

（3）脉冲电流持续时间
脉冲电流持续时间直径影响到电源对母材及焊丝的热输入，不同的持续时间将获得不同的熔池形状。

（4）脉冲频率
脉冲频率由焊接电流决定，力求一个脉冲至少过渡一个熔滴，过低焊接过程不稳定。

（5）脉宽比
脉宽比就是脉冲电流持续时间和脉冲周期之比，反映脉冲焊接特点的强弱。

二、窄间隙MIG焊
窄间隙熔化极惰性气体保护焊类似与窄间隙CO2焊，是焊接大厚板对接焊缝的一种方法。

1、窄间隙熔化极惰性气体保护焊特点及应用
（1）特点
1）窄间隙熔化极惰性气体保护焊焊接时，因接头不需开坡口，减少了填充金属量，焊后又不清渣，故节省时间和材料，提高焊接生产率。

2）焊缝热输入较低，热影响区小，焊接应力和焊件变形都小，裂纹倾向小，焊缝机械性能高。

3）窄间隙熔化极惰性气体保护焊可以应用于平焊、立焊、横焊及全位置焊接。

4）窄间隙熔化极惰性气体保护焊焊接时，熔池和电弧观察比较困难，要求焊枪的位置能方便地进行调整。

（2）应用范围
窄间隙熔化极惰性气体保护焊可以焊接包括黑色金属和有色金属在内的绝大部分金属材料。

2、窄间隙熔化极惰性气体保护焊的焊接工艺
（1）细丝窄间隙焊
一般采用焊丝直径0.8～1.6mm，接头间隙在6～9mm之间，常采用双丝或三丝焊来提高生产率。

焊接电源一般采用直流反极性。

（2）粗丝窄间隙焊
一般采用焊丝直径2～4.8mm，接头间隙在10～15mm之间，可以用单丝也可以用多丝。

焊接电源一般采用直流正极性。