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MAG焊焊接接头的研究

摘要：通过理论分析和焊接对比试验，提出了适合MAG焊焊接特点的焊接接头设计的一些原则，这些原则对提高焊接生产率，降低成本，具有较大的实用价值。

1提出问题

MAG(Metal Aative Gas ARE Welding)焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性气体（氧气,二氧化碳或其混合气体）混合而成的一种混合气体保护焊。目前我国常用的是80%Ar+20%二氧化碳的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。MAG焊既有氩弧焊的特点，如电弧稳定、飞溅少，易获得喷射过渡，又具有氧化性，克服了纯氩弧焊时表面张力过大，液体金属粘稠，斑点漂移等问题，改善了焊缝成形。同时在氩气中加入的二氧化碳，加剧了电弧中的氧化反应，氧化反应放出的热量，增加了熔深，提高了焊丝熔化系数。因此MAG焊现已在焊接结构制造中得到了广泛的应用。但是，目前在MAG焊接头设计中，人们仍沿用焊条电弧焊的设计思路，如按4点曲折夹具1套焊条电弧焊的经验来选用坡口的形状尺寸和设计角焊缝焊脚等。出现这种情况的原因有两方面，一是在我国焊条电弧焊仍是主要的焊接方法，人们往往习惯地把其作为参照物；二是国家目前在焊接方面还没有单独的标准，如坡口的形状尺寸，而只有GB/T《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》通用标准，未能体现出不同焊接方法的特点。由于上述两方面原因，使得设计MAG焊焊接接头时，不能充分发挥其熔深大、成本低等优越性，造成不必要的材料浪费等。由此我们通过理论分析和焊接对比试验，对MAG焊焊接接头的设计进行了研究，提出了一些设计原则，生产实践证明，这些原则具有较大的实用价值。

2 MAG焊对接接头设计特点的分析

对接接头的设计主要包括接头的坡口形式选择、坡口尺寸（坡口角度、坡口面度、钝边、根部间隙）的确定等内容。我们认为MAG焊对接接头应具有以下特点：MAG焊不开坡口的最大厚度可由焊条电弧焊的6mm，提高到12mm；开坡口接头的坡口角度可由焊条电弧焊一般的60°减少到30°左右，钝边高度可比焊条电弧焊增加1..5mm，根部间隙可减少mm，这是因为MAG焊较焊条电弧焊有以下几个方面的优势。

(1)MAG焊采用混合气体保护，热量集中，受热面积少。有关资料表明，焊条电弧焊加热的最小面积为平方厘米焊加热的最小面积为平方厘米，仅为前者的1/10所以MAG焊热量利用率高,有效功率系数大,焊接熔深增加。

(2)MAG焊电流密度大，MAG焊采用φ1.0焊丝短路过渡时，焊接电流一般为A，电流密度为A/mm2；采用φ1.6焊丝射流过渡时，焊接电流一般为A，其电流密度为A/mm2；而采用焊条电弧焊时，φ4焊条的焊接电流一般为A，其电流密度只有A/mm2，远小于MAG焊。所以，MAG焊电流密度大，电弧穿透力强，熔深大，单道焊缝厚度大。

(3)MAG焊采用的是氩气和二氧化碳混合气体保护的焊接方法，不必象焊条电弧焊那样需考虑焊条药皮熔渣的上浮而设计较大的坡口角度（坡口面角度），此外，MAG焊焊丝直径较细，焊丝容易深入坡口底部，在间隙较小时，有利于根部焊透。按照上述原则设计的焊接接头，一方面可以减少焊丝的填充量，节省因坡口加工产生的母材消耗，节省了气体的消耗量和电能，降低了成本，提高了劳动生产率。另一方面可以减少汽车冷媒焊接热影响区的宽度，减少焊接应力与变形，提高焊接质量。

3 角焊缝焊脚设计特点的分析

(1)焊脚过大的不利影响角焊缝设计时，有人常错木工刀具误地认为焊脚越大，接头的承载能力越高，故设计时，常选用较大的焊脚。但经实验证明，大尺寸完善了出版产品质量保障体系焊脚的角焊缝单位面积的承载能力并不大，反而较低。有研究表明，角焊缝的变形大约与焊脚的一点三次方[1]成正比。由于焊脚过大，接头受热本实验也可包括特殊程序的缠绕、解圈乃至再缠绕较严重，因此，焊接应力与焊接变形大。此外焊脚过大，填充材料用量增加，焊接时间增长，焊接成本也较高。

(2)MAG焊可采用较焊牛皮皮料条电弧焊较小的焊脚我们知道，工程上为了安全可靠和计算简便常假定角焊缝都是在切应力作用下破坏的，一律按切应力计算其强度，并假定危险断面是在角焊缝截面的最小高度处，该最小高度为该断面的计算厚度，并忽略焊缝余高和少量熔深的影响。对于焊条电弧焊由于熔深较浅，可忽略其影响，如图"所示1其计算厚度为:a条=0.707K条对于MAG焊，由于熔深较大，故必须考虑其影响。根据《焊接手册》，如图2所示，其计算厚度为：

当Km小于或等于8,am=Km

当Km>8,am=(Km+P)cos45°=0.707(Km+3)(P取3)

由于角焊缝的切应力与焊缝的长度、所受外力及断面计算厚度有关，在焊缝长度和外力相同的情况下，要使两种焊接方法角焊缝强度相等，即切应力相等，则两者的断面计算厚度就应相等，即a条=am，经简化可得到如下公式：

当K小于或等于8,Km=0.707K条

当K>8,Km=K条-3

由此可见,在保证接头强度相等的情况下,当焊脚较大时(K>8),编织机采用MAG焊的焊脚可比焊条电弧焊小3mm；当焊脚较小时(K8时: 采用MAG焊的焊脚可比焊条电弧焊减少3mm；当焊脚K小于或等于8时: 采用MAG焊的焊脚可取焊条电弧焊焊脚的0.7倍即可。

(4)采用此MAG焊接头设计原则时，节约焊接成本理论上可达50%。 (end)

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