《汽車制造工藝技術》 教案 任務六 MIG焊、MAG焊、TIG焊

編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術1單元20授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務六MIG焊、MAG焊、TIG焊教學目標知識目標：掌握MIG焊、MAG焊、TIG焊工作原理；掌握MIG焊設備結構組成；了解TIG焊焊接設備能力目標：能正確使用MIG焊、MAG焊、TIG焊焊接設備素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：MIG焊、MAG焊、TIG焊工作原理難點：正確使用MIG焊、MAG焊、TIG焊焊接設備教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學√現(xiàn)場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結教學后記遼寧機電職業(yè)技術學院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務六MIG焊、MAG焊、TIG焊【復習】1.CO2氣體保護焊的工作原理？2.CO2氣體保護焊焊接設備結構組成？3.CO2氣體保護焊焊接質(zhì)量影響因素？【導入】

MIG是英文字母MetalInertGas

Welding的縮寫，中文意思是熔化極惰性氣體保護焊，保護氣體主要有氬氣(Ar)或氦氣(He)。其特點是：保護氣體不與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應，只起隔絕空氣作用，所以電弧燃燒穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)、安定，無激烈飛濺，最適于鋁、銅、鈦等有色金屬的焊接，也可用于鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼等的焊接。在汽車車身焊裝工藝中，主要用于車身頂蓋后部兩側(cè)接縫處的焊接，其焊接方法與混合氣體保護焊相同?！局v授新課】一、MIG焊的基本原理MIG焊是利用外加的惰性氣體（Ar、He）作為電弧介質(zhì)、利用焊絲作熔化電極的電弧焊。二、MIG焊的特點（1）惰性氣體不與熔化金屬產(chǎn)生冶金反應，在良好保護條件下可以防止周圍空氣的混入，避免氧化和氮化；

（2）焊接電弧狀態(tài)穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)，飛濺少；

（3）焊絲和電弧的電流密度大，焊絲熔化速度快，熔敷效率高，熔深大且變形較?。?/p>

（4）氬氣保護、直流反極性焊接鋁及鋁合金，對母材表面的氧化膜有良好的陰極霧化清理作用，焊接效率高。三、MIG焊的應用四、MIG焊設備設備組成包括：電源及控制系統(tǒng)、焊槍及送絲機構、行走機構（自動焊）、供氣（水冷）裝置等；曾經(jīng)有專用的MIG焊機，但現(xiàn)今多為MIG/MAG/CO2焊通用焊機，統(tǒng)稱熔化極氣體保護焊設備。1.焊接電源熔化極氣保護焊電源通常分細絲和粗絲用。細絲用為平外特性配等速送絲機構；粗絲用為陡降外特性配變速送絲機構。逆變式電源是當今的主流。2、焊槍熔化極氣保護焊的焊槍為通用結構，其中有導電嘴、氣體通道等。

3.送絲機構五、MAG焊的基本原理熔化極活性氣體保護電弧(MetalActiveGas，MAG)焊是采用在情性氣體中加入一定量的活性氣體，如O2作為保護氣體的一種熔化極氣體保護電孤焊方法。五、MAG焊的特點

采用活性混合氣體作為保護氣體具有下列特點。

①提高熔滴過度的穩(wěn)定性，

②穩(wěn)定陰極斑點，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。

③改善焊縫熔深形狀及外觀成形。

④增大電弧的熱功率。

⑤控制焊縫的冶金質(zhì)量，減少焊接缺陷。

⑥降低焊接成本。

某一種成分的活性混合氣體，并不一定具有上述全部作用，但在某些情況下可以兼有其中的若干作用。MAG焊可采用短路過渡、噴射過渡和脈沖噴射過渡進行焊接，能獲得穩(wěn)定的焊接工藝性能和良好的焊接接頭，可用于各種位置的焊接，尤其適用于碳鋼、合金鋼和不銹鋼等黑色金屬材料的焊接。六.MAG焊常用活性混合氣體及其適用范圍①Ar+O2。Ar中加入O2的活性氣體可用于碳鋼、不銹鋼等高合金鋼和高強鋼的焊接。其最大的優(yōu)點是克服了純Ar保護焊接不銹鋼時存在的液體金屬黏度大、表面張力大而易產(chǎn)生氣孔，焊縫金屬潤濕性差而易引起咬邊，陰極斑點飄移而產(chǎn)生電弧不穩(wěn)等問題。焊接不銹鋼等高合金鋼及強度級別較高的高強鋼時，O2的含量應控制在1%~5%。焊接碳鋼和低合金結構鋼時，Ar中加入O2的含量(體積)可達20%。②Ar+CO2。這種氣體被用來焊接低碳鋼和低合金鋼，常用的混合比為Ar80%+CO220%。它既具有Ar弧電弧穩(wěn)定、飛濺小、容易獲得軸向噴射過渡的優(yōu)點，又具有氧化性。它克服了氬氣焊接時表面張力大、液體金屬黏稠、陰極斑點易飄移等問題，同時對焊縫蘑菇形熔深有所改善?；旌蠚怏w中隨CO2含量的增大，氧化性也增大，為了獲得較高韌性的焊縫金屬，應配用含脫氧元素成分較高的焊絲。

③Ar+CO2+O2。Ar80%+CO215%+O25%混合氣體在焊接低碳鋼、低合金鋼時，無論焊縫成形、接頭質(zhì)量以及金屬熔滴過渡和電弧穩(wěn)定性方面都比上這兩種混合氣體要好。圖4-53所示為用3種不同氣體焊接時焊縫剖面形狀體焊接時的焊縫斷面形狀示意圖，可見用Ar+CO2+O2混合氣體時焊縫形狀最理想。七.TIG焊鎢極惰性氣體保護焊(TungstenInertGasWeiding，TIG

焊)，是以高熔點的純鎢或鎢合金作電極，用情性氣體(氬氣、氦氣)或其混合氣體作保護氣的種非熔化極電弧焊方法。目前，TIG焊廣泛航空航天、原子能、化工、紡織、鍋爐、壓力容器、醫(yī)療器械及炊具等工業(yè)部門的生產(chǎn)中。TIG焊幾乎可以焊接所有的金屬及合金。但從經(jīng)濟性及生產(chǎn)率考慮，TIG焊主要用于焊接不銹鋼、高溫合金和鋁、鎂、銅、鈦等金屬及其合金，以及難熔金屬(如鋯、鑰、鈮)與異種金屬。對于低熔點和易蒸發(fā)金屬(

如鉛、錫、鋅等)，焊接較困難。由于受承載能力的限制，TIG焊一般適宜于焊接薄件，鎢極氬弧焊焊接厚度小于6mm的構件，鎢極氦弧焊的焊接板厚可適當大些。因此非常適合汽車板材的焊接，特別是一些有色金屬的焊接。1.TIG焊的基本原理TIG焊是在情性氣體的保護下，利用鎢極和工件之間產(chǎn)生的焊接電弧熔化母材及焊絲。焊接時，惰性氣體從焊槍的噴嘴中噴出，把電弧周圍一定范圍的空氣排出焊接區(qū)，從而為形成優(yōu)質(zhì)焊接接頭提供了保障，如圖4-54所示。焊接時，保護氣體可采用氬氣、氦氣或氬+氦混合氣體，特殊場合也采用氬氣+氫氣或氦氣+氫混合氣體。焊絲根據(jù)焊件設計要求，可以填加或不填加。如果填加焊絲，一般從電弧的前端加入或直接預置在接頭的間隙中。2.TIG焊的分類及特點（1）TIG焊的分類1）按操作方式分類TIG焊接操作方式可分為手工TIG焊和自動TIG。手工TIG焊焊接時焊絲的填加和焊槍的運動完全是靠手工操作來完成的；而自動TIG焊的焊槍運動和焊絲填充都是由機電系統(tǒng)按設計程序自動完成的。在實際生產(chǎn)中，手工TIG焊應用更廣泛。2）按電流種類分類TIG焊按電流種類可分為直流TIG焊、交流TIG焊和脈沖TIG焊。一般情況下，直流TIG焊用于除鋁、鎂及其合金以外的各種金屬材料；交流TIG焊又分為正弦波交流、矩形波交流等，用于焊接鋁、鎂及其合金；脈沖TIG焊用于焊接熱敏感的金屬材料和薄板、超薄板構件，以及用于薄壁管子的全位置焊接等。為了適應新材料（如熱敏感性大的金屬、難熔金屬等）和新結構（如薄壁零件的單面焊成形等）的焊接要求，鎢極氬弧焊出現(xiàn)了些新形式，如鎢極氬弧點焊和熱絲氬弧焊等。3.TIG焊接設備4.TIG焊接特點①保護效果好。由于氬氣和氦氣是情性氣體，既不與金屬起反應，又不溶于金屬。所以能對鎢極、熔池金屬及熱影響區(qū)進行很好的保護，以防止它們被氧化、氮化。②焊接過程穩(wěn)定。在TIG焊電弧燃燒過程中，由于電極不熔化，易維持恒定的電弧長度,即使在很小的焊接電流(<10A)下仍可穩(wěn)定燃燒。氬氣、氦氣的熱導率小，又不與液態(tài)金屬反應或溶解在液態(tài)金屬中，故不會造成合金元素的燒損。同時，填充焊絲不通過電弧區(qū)，不會引起很大的飛濺。所以整個焊接過程十分穩(wěn)定，易獲得良好的焊接接頭質(zhì)量。③適宜于各種位置施焊。因為TIG焊時熱源和送絲可以分別控制，線能量容易調(diào)節(jié)，可進行各種位置的焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。④易于實現(xiàn)自動化。TIG焊是明弧，又沒有熔滴過渡，焊接電弧穩(wěn)定，焊縫成形好，故很容易實現(xiàn)機械化和自動化?，F(xiàn)已有環(huán)縫自動鎢極氬弧焊、管子對接自動鎢極氬弧焊等自動TIG焊方法。⑤應用范圍廣。由于TIG焊過程中電弧還有自動清除工件表面氧化膜的作用。因此TIG焊不但可以焊接普通的黑金屬材料，而且可以成功地焊接易氧化、氮化、化學活潑性強的有色金屬、不銹鋼和各種合金。⑥需要特殊的引弧措施。由于氬氣和氦氣的電離電壓較高(15.7V、24.5V)，鎢極的逸出功又較高，且一般不允許鎢極和工件接觸，以防止燒損鎢極，產(chǎn)生夾渣缺陷。所以，TIG

焊的引弧困難的，通常需采用特殊的引弧措施。⑦對工件清理要求高。TIG焊時沒有脫氧去氫的能力，因此對焊前的除油、除銹工作要求嚴格。尤其在焊接易氧化的有色金屬如鋁、鎂及合金等，否則，會嚴重影響焊接質(zhì)量。⑧生產(chǎn)率低。由于鎢極對電流的承載能力有限，過大的電流會引起鎢極的熔化和蒸發(fā)，造成鎢污染。同時，電流小也就限制了焊接熔深，使得TIG焊與各種熔化極電弧焊相比，生產(chǎn)率低。⑨生產(chǎn)成本高。由于隋性氣體（氬氣、氮氣）較貴，和其他電弧焊方法（如手工電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊等）比較，生產(chǎn)成本較高。5.TIG焊焊接參數(shù)的選擇及其影響（1）焊接電流通常根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度和接頭的空間位置來選擇焊接電流。焊接電流過大或過小都會使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。當焊接電流增加時，熔深增大，而焊縫寬度與余高稍有增加；當焊接電流太大時，一定直徑的鎢極上電流密度相應很大，使鎢極端部溫度升高達到或超過鎢極的熔點，此時，可看到鎢極端部出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，端部很亮；當焊接電流繼續(xù)增大時，熔化了的鎢極在端部形成了一個小尖狀突起，逐漸變大形成熔滴，電弧隨熔滴尖端漂移，很不穩(wěn)定，這不僅破壞了氬氣保護區(qū)，使熔池被氧化，焊縫成形不好，而且熔化的鎢落入熔池后將產(chǎn)生夾鎢缺陷。另外，太大的焊接電流還容易產(chǎn)生焊穿和咬邊缺陷。當焊接電流很小時，由于定直徑的鎢極上電流密度低，鎢極端部的溫度不夠，電弧會在鎢極端部不規(guī)則地漂移，電弧很不穩(wěn)定，破壞了保護區(qū)，熔池被氧化。當焊接電流合適時，

電弧非常穩(wěn)定。表4-17給出了不同直徑、不同牌號鎢極允許的電流范圍。（2）鎢極直徑鎢極直徑應根據(jù)焊件厚度、焊接電流大小和電源極性而定，如果鎢極直徑選擇不當，將造成電弧不穩(wěn)定、鎢棒燒損嚴重和焊縫夾鎢。當鎢極直徑太細時，將產(chǎn)生如焊接電流太大時的現(xiàn)象；當鎢極直徑太粗時，將產(chǎn)生如焊接電流太小時的現(xiàn)象。從表3-18可以看出：同一直徑的鎢極，在不同的焊接電源和極性條件下，允許使用的焊接電流范圍不同。相同直徑的鎢極，直流正接時許用電流最大；直流反接時許用電流最??；交流時許用電流介于二者之間。當焊接電流種類和大小變化時，為了保持電弧穩(wěn)定，應將鎢極端部磨成不同形狀，如圖4-55所示。（3）電弧電壓電弧電壓主要是由弧長決定的，弧長增加，焊縫寬度增加，而熔深稍有減小。但當電弧太長時，容易引起未焊透，并使氬氣保護效果變差。但電弧也不能太短，當電弧太短時，很難看清熔池，而且送絲時也容易碰到鎢極而引起短路，使鎢極受到污染，加大鎢極燒損，還容易造成焊縫夾鎢，通常使弧長近似等于鎢極直徑。（4）焊接速度氬氣保護是柔性的，當遇到側(cè)向空氣吹動或焊速太快時，則氬氣氣流會受到彎曲，使保護效果減弱。同時，焊接速度顯著影響到焊縫成形。焊接速度增加時，熔深和熔寬均減小，焊接速度太快時，容易產(chǎn)生未焊透，焊縫高而窄，兩側(cè)熔合不好;焊接速度太慢時，焊縫很寬，還可能產(chǎn)生焊漏、燒穿等缺陷。在手工鎢極氬弧焊時，通常都是操作者根據(jù)熔池的大小、熔池的形狀和兩則熔合情況隨時調(diào)整焊接速度。（5）焊接電源的種類和極性的選擇氬弧焊采用的電源種類和極性選擇與所焊金屬及其合金種類有關。有些金屬只能用直流正極性或反極性焊接，有些則交直流都可以使用，因而需根據(jù)不同材料選擇電源和極性。當采用直流正接時，焊件接正極，溫度較高，適用于焊厚件及散熱快的金屬，鎢棒接負極，溫度低，可使用較大的焊接電流，且鎢極燒損小；當采用直流反接焊接時，具有陰極破碎作用，即焊件為負極，鎢極為正極的半周波里，因受到正離子的轟擊，焊件表面的氧化膜破裂，使液態(tài)金屬容易熔合在一起，

通常都用來焊接鋁、鎂及其合金。（6）噴嘴的直徑噴嘴的直徑(指內(nèi)徑)越大，保護區(qū)范圍越大，則要求保護氣的流量也越大。且噴嘴直徑過大時，還會使焊縫位置受到限制，給操作帶來不便（7）噴嘴到焊件的距離噴嘴到焊件的距離越遠，保護效果越差;噴嘴到焊件的