有镀层板材的MIG电弧钎焊（一）

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　　前言

　　随着近年来带镀层的板材(如镀锌板)在工业中应用增多，镀锌板和铝、镁一同作为最具前景的材料而越来越被人们所重视。

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　　然而，镀锌板材如何有效的焊接一直困扰着工程技术人员，因为锌的熔点约为420℃,挥发温度908℃,普通熔焊的高温电弧(约3000～4000℃)必然促使大量的锌蒸发,从而导致各种焊接缺陷,并破坏了锌层的抗腐蚀功能。现在，这些问题已成为过去，这得感谢FRONIUS公司研制的创新技术——MIG电弧钎焊。

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　　MIG电弧钎焊从某种意义上说也属于熔化极气体保护焊(MAG)。它采用低熔点的铜基焊丝代替碳钢焊丝，焊接时热输入量低，母材不会熔化，同时锌的蒸发降致最低，提高了焊缝的抗腐蚀性能(铜基焊缝也耐腐蚀)。从而确保了镀锌板更好更有效的焊接。

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　　MIG电弧钎焊在工业实际应用中已取得巨大的成功，许多汽车制造业都越来越多的应用铜基焊丝生产重要部件。近来，MIG钎焊还用来焊接非镀层板(如合金钢、非合金钢、不锈钢、铜)，同样获得良好的效果。

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　　本文从焊接电弧、焊机、焊丝、送丝机、焊枪倾角及焊接结果的比较等方面对MIG电弧钎焊作了综合的阐述。

　　概述

　　随着现代工业的发展，应用抗腐蚀镀层板材的领域越来越广。在众多的钢铁防腐方法中，镀锌是一种非常有效且便宜的方法。

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　　当然也可以将机械零件加工好以后在其表面镀锌来防腐蚀，然而这要求工件在镀锌前必须严格清洗和仔细包装，而另一种可行方法是用预处理过(即已镀锌)的板材来制造工件。这些预处理板材可以通过电镀或热浸镀生产。镀锌层的厚度在1～20μm之间,取决于所采用的生产工艺方法。

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　　大量镀锌薄板材用于汽车制造、冷藏箱、建筑业、通风和供热设施以及家具制造等领域。镀锌成为重要的钢铁防腐方法，不仅仅是因为锌可在钢铁表面形成致密的保护层，还因为锌具有阴极保护效果，当镀锌层破损，它仍能通过阴极保护作用来防止铁质母材腐蚀，这种保护效果可延伸到1～2mm无保护层的区域，因此镀锌可以有效地保护到板材的切口和冷加工造成的微裂纹以及近焊缝的锌烧损区，防止从这里开始生锈。

　　金属材料的物理性能表材料熔点沸点锌420℃908℃钢1300℃--- CuSi3 950℃---

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　　锌的熔点约为420℃，挥发温度为908℃,这不利于焊接，当电弧刚一引燃就挥发了。锌的挥发和氧化会导致气孔、未熔合及裂纹甚至影响电弧稳定性，因此焊接镀锌板材最好的方法是减少热输入量。

　　一种可行的方法是用钎焊材料来焊接镀锌板，最常用的这类焊丝是铜硅合金(如CuSi3)和铜铝合金。由于这些焊丝中铜的含量高，熔点相对降低(大约1000℃～1080℃，由合金成份决定)，这时母材还未熔化，这样的接头实际上是钎焊接头。

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　　通常推荐使用的保护气是氩气，然而实验证明CuSi3也可用含少量氧气或二氧化碳的混合气体作保护气，这样电弧的稳定性更好。

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　　填充金属用MIG电弧钎焊有以下优点：

　　1)焊缝无腐蚀

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　　电源：TPS4000焊丝：CuSi3φ1.0mm 保护气：100%氩气焊接速度：40mm/min 焊接电流：112A 焊接电压：15.2V 送丝速度:7.4m/min

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　　2)飞溅很少3)镀锌层烧损少4)热输入量低5)焊缝易机械加工6)近缝区可受到阴极保护

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　　下列铜合金可作为MIG电弧钎焊镀锌板材的焊丝：●A202M：SG-CuSi3 (材料号2.1461) ●A207M:SG-CuSi2Mn (材料号2.522)非标准●A2115/8M:SG-CuAL8 (材料号2.0921)

　　实际工作中,CuSi3焊丝应用最广泛。它的优点是焊缝硬度低，焊后机加工容易。焊丝的流动性能很大程度上取决于硅的含量，硅含量越高，熔池流动性更好，这可以满足小间隙的接头。

　　A207M焊丝也可以用来焊接镀锌板，焊丝中含1%Mn成份主要是提高焊缝的硬度，焊后焊缝加工相对困难些。这种焊丝主要用在焊后无需处理的场合。

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　　CuAL8焊丝主要用来焊接包铝板钢材。此外很多其它铜合金也可作钎焊焊丝：

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　　●A216M:SG-CuAL8Ni2 ●A200SM:SG-CuSn ●A203/6M:SG-CuSn6

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　　短路过渡和喷射过渡

　　厚的镀锌层(15um以上)在焊接时会产生大量锌蒸汽，影响焊接的稳定性，因此最好采用短弧的短路过渡或喷射过渡，短的弧长可使电弧更加稳定。基于以上原因，对焊接电源及其控制特性就有很严格的要求。

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　　脉冲电弧

　　在富氩保护气环境焊接时，通过选择合适的基值和峰值电流参数可以控制短路过渡，选择到最佳的参数时，恰好每个脉冲使一粒金属熔滴从焊丝上脱离，Fronius公司研究发现对于不同的填充金属和保护气体必须有不同的脉冲波形。为了尽量减少镀锌的挥发，必须采用低能量的MIG电弧钎焊，这就要求电源在低功率下能堤供特别稳定的电弧。如果有很灵敏的弧长反馈控制，就可在很低的基值电流下保持稳定的短弧。总之，低的热输入量可减少锌的挥发，因而降低了气孔率，提高接头强度，也有利于焊缝的机械加工(如打磨)。当焊丝干伸长(导电咀与电弧之间的焊丝长度)发生变化时，应该不产生飞溅，这就要求在干伸长发生变化的过程中确保控制住金属过渡形式为“每个脉冲过渡一个熔滴”。

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