二氧化碳气体保护焊,知识目标： 1、掌握气体保护焊的种类和焊接原理； 2、掌握汽车板件的焊接特性； 3、掌握车身上高强度钢板的焊接。 能力目标： 结合所学知识，掌握二氧化碳气体保护焊的基本焊接工艺。 建议学时： 6学时,现代车身中的纵梁、横梁、立柱等结构件都是应用高强度钢或超高强度刚制造，熔化极惰性气体保护焊（MIG)在焊接整体式车身上的高强度钢板方面比其他常规焊接方法更适合，当今汽车上使用的新型高强度钢不能用氧乙块或电弧焊进行焊接，而广泛应用惰性气体保护焊。,一、惰性气体保护焊,1、惰性气体保护焊的特点 与常规的焊条电弧焊和氧乙炔焊相比，惰性气体保护焊有许多优点。不管是在高强度钢构件及整体式车身的修理中，还是在车身外部覆盖件修理中，都可以使用惰性气体保护焊。,1）操作方法容易掌握 操作者只需要受到几个小时的指导并经过练习，就可学会并熟练掌握MIG设备的使用方法。与高级电焊工采用传统的焊条电弧焊相比，普通MIG焊工都可以做到焊接的质量更高、速度更快、性能更稳定。 2）MIG可使焊接板件100%的熔化 经MIG焊接过的部位可修平或研磨到与板件表面同样的高度（为了美观），而不会降低强度。,3）在薄板金属上焊接时，可以使用弱电流，预防热量对领近部位的损害，避免了可能发生的强度降低和变形。 4）MIG焊接电弧平稳，熔池小，便于控制。确保熔敷金属最多、溅出物最少。 5）MIG焊接更适合焊接有缝隙和不吻合的地方。 对于若干处缝隙，可迅速地在每个缝隙上电焊。不需要清除熔渣，焊后可以很方便地将这些部位重新上漆。,6）一般车身钢板（不同厚度、质量的的钢板）都可以用一根通用型的焊丝来焊接。 7）MIG焊机可以方便地控制焊接的温度和时间。 8）采用MIG焊接，对需要焊接的小区域的加热时间较短，因而减少了板件的疲劳和变形。因为金属熔化的时间较短，因而减少了板件的劈来疲劳和变形。因为金属熔化的时间较短，所以能够轻松进行立焊和仰焊操作。,汽车制造业现在大量使用高强度钢板，而高强度钢板和其他薄钢板比较好的焊接方法就是MIG焊接法，所以现在车身修理中广泛应用MIG。在用MIG进行车身修理时，能够达到快速。高质量的焊接要求。用氧化乙块焊接后顶侧板平均耗时约4h，而用MIG来进行同样的工作只需约40Min。 MIG不局限于车身的修理，还可以焊接排气机构、各种机械的底座、拖车的引擎装置、载货车的减振装置以及其他可用电弧焊或气焊的地方，都能达到良好的焊接效果。MIG还可以用于铸铝件的焊接，例如各种破裂的变速器、汽缸体和进气管等。,2、惰性气体保护焊的原理,惰性气体保护电弧焊是使用焊丝来代替焊条,经送丝轮通过送丝软管送到焊枪,经导电咀导电,在惰性气体中,与母材之间产生电弧,靠电弧热量进行焊接。,图6-2-1 MIG基本原理,在焊接过程中，惰性气体对焊接部位进行保护，以免熔融的板件受到空气的氧化。惰性气体的种类由需要焊接的板件而决定，钢材都用二氧化碳或二氧化碳和氩气的混合气作为保护气体。而对于铝材，则根据铝合金的种类和材料的厚度，分别采用氩气或氩、氮混合气进行保护。如果在氩气中加入4%-5%的氧气，就可以焊接不锈钢。,MIG又称作二氧化碳气体保护焊。其实MIG采用完全的惰性气体作为保护气体，而二氧化碳不完全是惰性气体，准确说二氧化碳保护焊应该称为活性气体，人们习惯用MIG来概括所有的气体保护电弧焊接。许多焊接机都是既可使用二氧化碳，又可使用氩气，只需要更换气瓶和调节器就可以了。,3、MIG焊接的工作过程,1）焊丝在焊接部位经过瞬间的短路，回烧并产生电弧；,图6-2-2 MIC焊丝回烧过程,2）每一次工作循环中都产生一次短路电弧，并从焊丝的端部将微小的一滴液滴转移到熔化的焊接部位； 3）在焊丝周围有一层气体保护层，它防止大气的污染并稳定电弧； 4）连续进给的焊丝与板件相接触而形成短路，电阻使焊丝和焊接部位受热； 5）随着加热的继续进行，焊丝开始熔化，变细并产生收缩； 6）收缩部位电阻的增加将加速该处的受热；,7）熔化的收缩部位烧毁，在工件上形成一个熔池并产生电弧； 8）电弧使熔池变平并回烧焊丝； 9）当电弧间隙达到最大值时，焊丝开始冷却并重新送丝，更接近工作； 10）焊丝的端部又开始升温，其温度足以熔池变平，但还不能够阻止焊丝重新接触工件。因此，电弧熄灭，再次形成短路。上述过程中又重新开始； 11）这种自动循环产生的频率为50-200次/s。,4、惰性气体保护焊机的组成,惰性气体保护焊机主要由焊机、送丝机构、保护气瓶和各个附件组成。,图6-2-3 惰性气体保护焊机,1）惰性气体保护焊机调压器 显示气瓶内气体的压力、流量，同时，调节气体保护的出气量。 如果是二氧化碳减压阀的后面还有加热器。因为气瓶内二氧化碳是以液态的形式储存的，挥发成气态时会吸热将管路冷却，严重的可能结冰。影响焊接质量。在使用过程中。二氧化碳减压表的压力值是基本不变的，当液态的二氧化碳用完，压力表的只是会变小，需要马上充气。,图6-2-4 惰性气体保护焊机调压器,2）送丝机构 对送丝的速度进行控制，压紧手柄拧紧送丝加快，反之变慢，根据送丝主动轮数量可分为单轮送丝机构和双轮送丝机构。,图6-2-5 送丝机构,3）焊丝 车身修理中使用的焊丝种类是AWS-70S-6，使用焊丝的直径为0.6-0.8mm，目前使用最多的直径为0.6mm的焊丝。它原先是一种特质的焊丝，现在可以很容易买到。直径很细的焊丝可以在弱电流。低电压条件下使用，这就使进入板件的热量大为减小。,图6-2-6 焊 丝,4）焊接电源 电源的核心是变压器，它把220v或380v的电压变成只有10V左右的低电压，同时电流会变得很大。鉴于焊接对电源的要求，必须使用具有稳定电压电源。用于汽车车身修理的电源比一般工业焊机的要求要高，因为焊接薄金属板时的输出电流、电压要稳定，否则会影响焊接质量。,5）电缆和搭铁接线装置。 焊接的部位要与搭铁线连接形成电流同路。 6）惰性气体保护焊焊炬 焊炬的组成：焊枪主要由控制开关、喷嘴、导电嘴组成。,图6-2-7 惰性气体保护焊机焊炬,图6-2-8 惰性气体保护焊机焊炬,7）保护气 修理车身时，焊接一般用二氧化碳或二氧化碳和氩气的混合气来进行保护，气体的比例为：75%的氩、25%的二氧化碳，这种混合气体通常被称为C-25气体。采用气体保护可使焊接溶深加大。但是Co2使电弧变得比较粗糙且不够稳定，焊接时的溅出物增加。所以，在较薄的材料上进行焊接时，最好使用Ar或Co2的混合气。,图6-2-9 不同气体配比的焊接效果对比,8）控制面板 通过控制面板可进行电压、电流、送丝速度的调节，同时可以进行点焊和脉冲点焊功能的控制。,图6-2-10 控制面板,二、惰性气体保护焊机参数的调节,修理人员在焊接时，需要对下列参数进行调整：焊机输入电压、焊接电流、电弧电压、导电嘴与板件之间的距离、焊枪嘴、焊接方向、保护气体的流量、焊接速度和送丝速度。大多数制造厂都提供一份表格，列出了焊机各种参数的调整范围。,1、焊接电源的极性,在惰性气体保护焊接中，电源的极性对于确定工件的熔深起着重要作用。用于惰性气体保护焊的直流电源一般为直流反向极性，即焊丝为正极，工件为负极，采用这种连接时，焊接熔深最大。,2、焊接电流,焊接电流的大小会影响板件的焊接熔深、焊丝熔化的速度、电弧的稳定性、焊接溅出物的数量。随着电流强度的增加，焊接熔深、剩余金属的高度和焊缝宽度也会增大。,图6-2-11 焊接质量的参数,不同板厚和不同粗细的焊丝所需要的焊接电流。,表6-2-1 焊接电流的调整,3、焊接电压,高质量的焊接有赖于适当的电弧长度，而电弧长度是由电弧电压决定的，当电弧电压调整到适当的数值时，在焊接部位将连续发出轻微的嘶嘶声。 焊接电压过高，电弧长度增大，焊接熔深减少焊缝呈扁平状。 焊接电压过低，电弧长度减少，焊接熔深增加，焊缝呈狭窄的圆拱状。,由于电弧的长度由电压的高低决定，电压过高将产生过长的电弧，从而使焊接溅出物增多，而电压过低又会导致起弧困难。,图6-2-12 不同焊接电压的焊接效果,4、导电嘴到工件的距离,导电嘴到工件的距离是高质量焊接的一项重要因素，标准的距离为7-15mm。 如果导电嘴到工件的距离过大，从焊枪端部伸出的焊丝长度增加而产生预热，就加快了焊丝熔化的速度，保护气体所起的作用也会减少。如果导电嘴到板件的距离过小，将难以进行焊接，并会烧毁导电嘴。,图6-2-13 导电嘴到工件的距离,5、焊接时的焊枪角度的调整,焊接方法有两种即正向焊接和逆向焊接。 正向焊接的熔深较小且焊缝较平；逆向焊接的熔深较大，并会产生大量的熔敷金属，采用上述两种方法时，焊枪角都应在10-30之间。,图6-2-14 焊枪角,6、保护气体的流量,严格控制保护气体的流量是优质焊接的基础。如果气体流量太大，将会形成涡流而降低保护层的效果。如果气体流量太小，保护层效果也会降低。保护气的流量应根据喷嘴和母材之间的距离、焊接电流、焊接速度及焊接环境来调整其流量。,7、焊接速度,焊接时，如果操作者快速的进行焊接，焊接熔深和焊缝的宽度都会减少，而且焊缝会变成圆拱形，进一步增加焊接速度时，将会产生咬边；而焊接速度过低则会产生许多烧穿孔。 一般来说，焊接速度由母材的厚度，焊接电压两种因素决定。,表6-2-2 焊接速度调节,8、送丝速度的调整,如果送丝速度太慢，随着焊丝在熔池内熔化并熔敷在焊接部位，将听到嘶嘶声或啪嗒声。此时产生的视觉信号为反光的亮度增强。当送丝速度较慢时，所形成的焊接接头比较平坦。 如果送丝速度太快将堵塞电弧，这是焊丝不能充分的熔化。焊丝将熔化成许多金属熔滴并从焊接部位飞走，产生大量飞溅。这时产生的视觉信号为频闪弧光。,在仰焊时，过大的熔池产生的金属熔滴可能会落入导电嘴或流入气体喷嘴，导致喷嘴或导电嘴烧损。仰焊操作时，要采用较快的送丝速度、较短的电弧和较小的金属熔滴，并使电弧和金属熔滴互相接近。将气体喷嘴推向工作，以确保焊丝不会向熔池外移动。如果焊丝向熔池外移动，熔化的焊丝将会产生金属熔滴，直到形成新的熔池来吸收这些熔滴。 一般在焊接中会在气体喷嘴的附近产生氧化物熔渣，此时必须将它们仔细地清除掉，以免落入喷嘴内部并形成短路。当送丝速度太慢时，还必须清除掉因送丝太慢而形成的金属微粒，以免短路。,9、焊枪喷嘴的调整,焊机的焊枪有两个主要功能：一是提供合适的保护气体；二是给工作部位加压，以防止焊丝移出熔池。 如果绝缘有问题（如焊滴落入喷嘴中），应流入焊丝的电流便转移到了气体喷嘴上，引起焊丝的燃烧和飞溅，会将喷嘴烧掉。在脏的或生锈的金属上进行焊接时，会对喷嘴产生严重冲击，必须进行清洁。在进行正常的焊接过程中，如需在锈蚀的表面进行焊接时，应将送丝速度减慢。,使用气体喷嘴的注意事项： 1）距离调整 调整导电嘴到喷嘴的距离大约为3mm，焊丝伸出喷嘴大约为5-8mm；,图6-2-15 剪断多余的焊丝,图6-2-16 焊丝伸出距离和导电嘴到喷嘴距离,2）喷嘴溅出物的处理 如果溅出物粘附于喷嘴的端部，将使保护气体不能顺利流出而影响焊接质量，应迅速清除焊接溅出物； 3）喷嘴的检查 坏了的喷嘴应及时更换，以确保产生稳定的电弧。为了得到平稳的气流和电弧，应适当拧紧喷嘴。,图6-2-17 导电嘴、喷嘴的检查,10、焊接用固定夹具,大力钳、C形夹钳、薄板螺钉、定位焊夹具或各种专用夹具，都是焊接过程中比不可缺少的工具。在焊接前要用焊接夹具把所要焊接的部位正确地夹在一起。在无法夹紧的地方，常用锤子和铆钉将两块金属板固定在一起。,图6-2-18 焊接用固定夹具,图6-2-19 焊接固定夹具的使用,图6-2-20 焊接前的夹钳定位,三、惰性气体保护焊的基本焊接方法,在车身修理时，焊接位置通常由汽车上需要进行焊接部位的位置决定，焊接参数的调整也会受焊接位置的影响。,图6-2-21 各种典型的焊接位置 a）平焊 b）横焊 c）立焊 d）仰焊,1、惰性气体保护焊的焊接位置,1）平焊 平焊一般容易进行，而且它的焊接速度较快，能够得到最好的焊接熔深。汽车上拆卸下的零部件进行焊接时。尽量将它放在能够进