:通过理论分析和焊接对比试验，提出了一些适合MAG焊接特点的焊接接头设计原则，对提高焊接生产率、降低成本有较大的实用价值。1提出问题mag(金属a惰性气体焊接)焊接是MIG的缩写。它是在氩气中加入少量氧化性气体(氧气、二氧化碳或它们的混合气体)形成的一种混合气体保护电弧焊。目前国内普遍采用80% Ar和20% CO2的混合气体。由于氩气在混合气体中所占的比例较大，所以常被称为富氩混合气体保护焊。MAG焊不仅具有氩弧焊电弧稳定、飞溅少、易于获得喷射过渡等特点，还具有氧化性能。克服了纯氩弧焊表面张力过大、液态金属粘稠、点漂移等问题，改善了焊缝成形。同时，氩气中二氧化碳的加入加剧了电弧中的氧化反应，氧化反应释放的热量增加了焊丝的熔深和熔化系数。因此，MAG焊在焊接结构制造中得到了广泛应用。然而，目前在MAG焊接接头的设计中，人们仍然沿用焊条电弧焊的设计思路，如根据焊条电弧焊的经验选择坡口形状和尺寸，设计角焊缝焊脚等。这有两个原因。第一，在焊条中电弧焊仍是主要的焊接方法，人们习惯以此为参照。第二，目前我国焊接没有单独的标准，如坡口的形状和尺寸，只有通用标准GB/T985-1988 《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》，未能体现不同焊接方法的特点。由于以上两个原因，在设计MAG焊接接头时，不能充分发挥熔深大、成本低的优势，造成不必要的材料浪费。因此，我们通过理论分析和焊接对比试验，对MAG焊接接头的设计进行了研究，并提出了一些设计原则。生产实践证明，这些原则具有很大的实用价值。2 MAG焊对接接头的设计特点分析。对接接头的设计主要包括坡口形式的选择和坡口尺寸的确定(坡口角度、坡口表面、钝边和根部间隙)。我们认为MAG焊对接接头应具有以下特点：MAG焊不能切割的坡口最大厚度可由焊条电弧焊的6mm增加到12mm；坡口接头的坡口角度可由焊条电弧焊的60减小到30左右，钝边高度比焊条电弧焊增加1.5-2.5毫米，根部间隙减小1-2毫米。这是因为MAG焊接比焊条电弧焊具有以下优点。(1)MAG焊采用混合气体保护，热量集中，受热面积小。相关资料显示，焊条电弧焊最小加热面积为10-3cm2，最小加热面积为10-4cm2，仅为前者的1/10。因此，MAG焊热利用率高，有效功率系数大，焊接熔深增加。(2)MAG焊具有较高的电流密度。MAG焊采用1.0焊丝短路过渡时，焊接电流一般为160-220A，电流密度为160-220 a/mm2；用1.6焊丝射流过渡时，焊接电流一般为300-370A，其电流密度为189-231 a/mm2；采用焊条电弧焊时，4焊条的焊接电流一般为160-220A，其电流密度仅为189-231A/mm2，远小于MAG焊。因此，MAG焊具有电流密度高、电弧熔深强、熔深大、单焊缝厚度大的优点。(3)MAG焊采用氩气和二氧化碳混合气体保护的焊接方法，不需要像焊条电弧焊那样考虑焊条药皮熔渣上浮而设计较大的坡口角度(坡口面角度)。另外，MAG焊丝直径较小，焊丝容易深入坡口底部，在间隙较小时有利于根部熔透。一方面，按上述原则设计的焊接接头可以减少焊丝的填充量，节省坡口加工对母材的消耗，节省气耗和电能，降低成本，提高产品质量
3角焊缝焊脚设计特点分析(1)角焊缝焊脚过多的不利影响。在设计角焊缝时，有些人往往错误地认为角焊缝焊脚越大，接头的承载能力越高，因此在设计时往往选择较大的角焊缝焊脚。但实验证明，大尺寸焊脚角焊缝的单位面积承载能力并不大，反而较低。研究表明，角焊缝的变形与焊脚的1.3次方成正比。由于焊脚过大，接头受热严重，焊接应力和变形较大。另外，焊脚过大，填充材料量增加，焊接时间增加，焊接成本也高。(2)MAG焊接可以使用比焊条电弧焊更小的焊脚。我们知道，在工程中，为了安全可靠和计算简单，往往假设所有的角焊缝都是由剪应力破坏的，按剪应力计算强度。还假设危险截面在角焊缝截面的最小高度处，即该截面的计算厚度，忽略多余焊缝高度和少量熔深的影响。由于焊条电弧焊的熔深较浅，其影响可以忽略，如图1所示。其计算厚度为：a=0.707k，至于MAG焊，由于熔深较大，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小于等于8时，am=Km当KM8，AM=(km p) cos 45=0.707 (km 3) (p取3)。由于角焊缝的剪应力与焊缝长度、外力和截面计算厚度有关，所以当焊缝长度和外力相同时，即剪应力相等时，两个截面的计算厚度也应相等，即A=am。简化后可以得到如下公式：当K小于等于8时，Km=0.707K，K8，Km=K -3。可以看出，在接头强度相等的情况下，当焊脚较大(K8)时，MAG焊的焊脚为3mm比焊条电弧焊小；当焊脚较小时(K8)，MAG焊的焊脚仅为焊条电弧焊的0.707倍。4焊接对比试验(1)对接接头力学性能试验。本试验参考JB47。
08-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行，目的是对坡口角度较小、钝边较大、间隙较小的MAG焊焊接接头与焊条电弧焊焊接接头的力学性能进行对比分析。 试验材料 母材Q345 (16 MnR),规格300×125×10，焊条电弧焊开60°V形坡口，钝边3mm，间隙1mm；MAG焊开30°V形坡口，钝边3mm，间隙1mm。 焊条 电弧焊焊条E5015φ3.2,φ4单面焊双面成形；MAG焊焊丝ER50-6φ1.2，保护气80%Ar+20%二氧化碳(瓶装)，单面焊双面成形。 检验项目 外观检查，X射线探伤，焊接接头力学性能试验（拉伸试验和弯曲试验）。 试验结果 外观检查合格；X射线探伤底片均为I级；焊条电弧焊抗拉强度为528MPa和536MPa。MAG焊抗拉强度为552MPa和554MPa；均大于母材的拉试验度；50°冷弯试验，两种焊接方法面弯、背弯各2次全部合格． (2)对接接头焊缝厚度试验 焊缝厚度是指焊缝的正面到焊缝背面的距离，对接接头焊缝厚度试验，是对不开坡口的对接接头。以下分别采用焊条电弧焊和MAG焊进行焊接来比较它们的断面焊缝厚度。 试验材料 母材Q235-A，规格300×125×10，接头不开坡口，留1mm间隙。 焊接材料及焊接要求 焊条电弧焊E4304φ4MAG焊焊丝ER50-6φ1.2，保护气80%Ar+20%二氧化碳；两者均为单层单道焊。 检验项目外观成形检查，5个断面宏观金相焊缝厚度检验。 检验结果 2个试件外观成形良好，从5个断面的宏观金相来看，MAG焊焊缝厚度明显大于焊条电弧焊，平均大3mm左右。 T形接头角焊缝试验T形接头角焊缝试验目的是对MAG焊接头断面的熔深与焊条电弧焊接头断面熔深及成形对比分析。 试验材料 母材Q235-A，规格300×125×10，接头不开坡口，留1mm间隙。 焊接材料及焊接要求 焊条电弧焊E4303φ4；MAG焊焊丝ER50-6φ1.2，保护气80%Ar+20%二氧化碳，单道焊。 检验项目外观成形，5个断面宏观金相熔深检验。 检验结果 2个试件焊缝外观成形较好，根部均焊透。MAG焊的熔深明显大于焊条电弧焊，且呈圆弧状。5 焊接对比试验分析
从对接接头力学性能试验可知，MAG焊与焊条电弧焊的焊接接头抗拉强度均大于母材的抗拉强度，焊接接头的冷弯试验全部合格。这说明减少坡口角度，增加钝边高度，减少间隙的MAG焊的焊接接头力学性能高于焊条电弧焊。从对接接头焊缝厚度试验可知，不开坡口的MAG焊的焊缝厚度明显大于焊条电弧焊。 从对形接头角焊缝熔深试验可知，MAG焊的熔深明显大于焊条电弧焊，且MAG焊焊缝的断面成形也优于焊条电弧焊，这说明MAG焊可通过减少焊脚大小来获得等强度的焊条电弧焊角焊缝接头。6 结论 经过理论分析，焊接对比试验及生产应用情况，可得出如下结论。 (1)MAG焊不开坡口的对接接头母材厚度明显大于焊条电弧焊，焊条电弧焊一般为6mm，MAG焊可达12mm以上。 (2)对于开坡口的对接接头，MAG焊坡口角度可由焊条电弧焊的60%减少至30°-35°，钝边可增大1.5-2.5mm，根部间隙可减少1-2mm。 (3)对于角焊缝，当焊脚K>8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%。
