金屬極惰性氣體保護銲(MIG)---二氧化碳(CO2)銲操作
一、前言
手工電弧銲若為了施銲更厚板材，必須增加電流，但其銲條長度一般至少300mm以上，由於銲條長度與電阻值成正比，大電流的施銲，常導致銲調過熱。受限於銲條長度，也必須常換銲條，延長工時。採用連續送線的遮護氣體金屬電弧銲法(GMAW)可改善這些缺點。目前工業界所用的氣體金屬電弧銲接法，在施銲鋁、鎂及不銹鋼時以MIG施銲，但施銲碳鋼時則以CO2銲接為主；後者為為目前工業界最主要的銲接方法，已經逐漸取代傳統手工銲接。
二、MIG銲接之原理
MIG(Metal Inert Gas Arc Welding)銲接原理，(如圖10-60)係利用一種連續送出消耗性的實心裸銲條(電極)，與母材產生電弧，而使銲道呈熔融狀，然後在電弧與銲道熔池周圍 罩以保護氣體的銲接方法。若利用惰性氣體(氬氣或混合氣) 為保護氣體，則稱為MIG銲接；若僅用二氧化碳作為保護氣體之金屬線電弧銲接法，則簡稱為CO2銲接，是目前工業界在施銲碳鋼最主要之銲接方法。
圖10-6-1
圖10-60-1
三、MIG銲接的設備及使用方法
全套的MIG銲接設備(如圖10-61)，包括電源機、送線機、銲鎗及附屬裝置(如氣瓶、流量計、遙控開關等)。茲分敘如下:
1.電源機
MIG電源機通常為直流定電壓式電銲機，此種電源機自動修正弧長的範圍較廣 (有自控作用) ，與其搭配的送線裝置有電子自動線速調整器。電弧電壓(即負載電壓)可在電源主機上調整，至於電流大小主要根據送線速度的變化來調整，送線速度慢則電流較小，反之，送線速度快則電流輸出較大。上述銲接電流和電弧電壓不是一個單獨可調的參數，必須兩者在某一個適當的銲線速度之上，求得一個最佳的短路頻率。目前為了保護電弧燃燒的穩定性，普遍都採用直流反極，即銲件接負極，銲槍鎗接正極，使銲接過程分常穩定，銲縫的熔透深度比正極要大，飛濺也極少。(如圖10-60-1)。
2.送線機
MIG銲槍的消耗性電極（即銲線）係自動輸送，銲線皆以捲捆狀，一般常用之線徑為0.8、0.9、1.0、1.2、1.6mm，(如圖10-61)。固定於銲線速度輸送裝置箱上，以馬達曳引自動將赤裸銲線輸出銲槍外使用，（如圖10-62）。為送線機內不知送線滾輪及送線壓力調整之情形。
如圖10-62
3.銲槍
MIG銲槍之外形，（如圖10-63）若依冷卻方式則分為水冷與氣冷式兩種；線其構造（如圖10-64）。銲鎗上有一手控開關，前端的氣體噴嘴(Nozzle)必須保持清潔乾淨；銲線的銲線嘴(Tip)和噴嘴直徑大小需配合銲線的粗細（如圖10-65）。銲線嘴可以採用紫銅、鉻青銅或鎘青銅製造。由於MIG銲接時，飛濺灼熱的火花頗為可觀，為了保護銲鎗噴嘴內部的清潔，在施銲前沾、噴一種抗渣劑以資保護銲線的輸送速度，以及阻礙氣體的正常平衡輸出。
圖10-63
圖10-64
圖10-65
四、MIG銲接金屬傳送法
MIG半自動銲接法，主要有短路電弧金屬傳送法及噴弧式金屬傳送二種，茲分別說明如下:
1.短路電弧金屬傳送法
使用較低的電壓及電流，銲線以平均每秒約90次的頻率與母材短路，使電弧時停時續(就像鎢絲燈泡一樣)；銲線每一次短度時傳送一點金屬到母材，(如圖10-66)說明此種傳送的方式，因輸入母材的熱量少，銲道細窄且亦凝固，通常應用在薄板金屬行全姿態銲時採用。一般使用之銲線，線徑約在0.6mm~1.2mm之間。
圖10-66
2.噴弧式金屬傳送法
使用較高的電壓及電流，銲接時電弧持續不斷，電流密度也比較大，因而促使金屬像霧狀般地噴射傳送到母材，(如圖10-67)即說明此種傳送方式，由於輸入母材熱量多，堆積速率高，本法常用於厚板金屬行向下姿態銲接。一般使用較大的銲線，基線徑約在1.2mm~3.2mm之間。
圖10-67
五、MIG(CO2)銲接之特點
1.熔接速度較快，且不必去除銲渣，故工作時間僅為電銲 的三分之一。
2.銲接成本僅為電銲的二分之一。
3.因設備容量小，配電、開關等費用較低，而且用電量極 少，因此電力費用大
幅減低。
4.銲接的範圍較廣，(如圖10-68)。MIG銲接與手工電銲之綜合費用比較。
5.銲接品質良，機械性質佳。
圖10-68
六、MIG銲接電流的設定
初步選擇銲接電流的方式，是根據母材的厚度及銲縫的接合情形而定。而銲接電流主要根據送線速度的變化來調整，隨著銲線速度增加(或減小)，則銲接電流也相應地增大(或減小)；當速度太快時，電弧短路頻率增加，電弧燃燒時間縮短，電弧電壓下降，銲線來不及熔化而燒紅、折斷、銲縫無法形成。反之，銲線成大顆粒的熔融過度，因熔化速度大於銲線送給速度，銲線容易反燒而粘在銲線嘴上。所以當空載電壓一定時，在某一個適當的銲線速度上，就有一個最佳的短路頻率。
七、MIG銲接電壓的設定
送線速度確定後，即可尋找適當的銲接電壓(電弧電壓)(銲接時銲條母材之間的電壓)。先選任意的銲接電壓起弧，起弧後調整主機電壓調整旋鈕，將電壓逐漸降低，此時銲弧會逐漸縮短，當所短至銲線幾乎觸及熔池且無法維持時，記下此時主機上所設定的電壓。取上述兩種電壓的平均值，即得理想的銲接設定電壓。設定中間的電壓，可以使操作者比較有彈性地擁有銲接間距離，當銲鎗，火嘴即母材間的距離稍有變換，也不至於使銲道發生瑕疵。
八、MIG基本銲接法
1.銲鎗的角度與進行方向
銲鎗的角度與進行方向分為前進法與後退法兩種，(如圖10-69)。使用前進法時，熔融金屬被推前方，因此電弧力不易直接到達母材，故滲透較淺、銲道面寬(平坦)，噴渣大且量多，較適合實心銲線的CO2即MIG之銲接採用；而後退法時，熔融金屬被推向後方，因此電弧力直接作用於母材，故滲透深、銲道面高，以及飛濺物減少，較適合中厚板材用包藥銲線銲法。
圖10-69
圖10-70
3.MIG的起弧及收尾
初學者練習起弧時，先將銲鎗對準母材起弧之點，銲線微微接觸母材，然後戴上面罩按下電流開關，即可成功起弧走銲，收尾之步驟(如圖10-71)，先在A處熄滅電弧，戴熔融金屬稍微凝固後，在於B、C處斷續引弧填補，直到
填滿為止。
圖10-71
4.MIG平銲之方法
(1)銲鎗織動方式與手工電銲大同小異，有直線法、半月形法 及斜線法等。
(2)引弧後，走銲之速度視熔池情形自行控制調節，銲道寬度、高度以及紋路要均勻一致，並保持一直線，(如圖10-72)為後退法銲接之情形。當銲接速度太快時，會使氣體保護作用受到破壞，銲縫的冷卻加快，降低了銲縫的塑性，並使成行不良；反之銲接速度太慢時，銲縫寬度顯著增加，熔池熱量及中，容易產生銲穿等缺陷。
九、MIG銲接應注意事項
1.銲鎗的電纜線不可過度彎曲，以防止內面之銲線受紐折無法輸送，或輸送
時發生「跳抖」之不良現象。
2.MIG銲線的選用，必須配合母材材料之性質，然後再選擇適宜之線徑。
3.工作場所的風力會吹散電弧保護氣體，(如圖10-74)銲道容易氧化，操作者應特別留意。
4.電弧電壓是決定銲道外觀形狀的最主要原因(如圖10-74)電弧電壓與銲道表面形狀及滲透的關係。
5.CO2銲時，容易產生有毒的一氧化碳CO，因此通風要良好，操作者的頭部不可太靠近熔池，以免妨害健康。
6. CO2銲會飛濺出較多的銲渣及火花，因此施銲時電弧長度盡量縮短，並且選用，定電壓式之電源機為宜。
7.MIG銲鎗內銲線嘴(tip)刻有尺寸標記，銲線嘴是傳送銲接電流的橋樑，應配合銲線直徑大小使用。由於銲線嘴內徑容易磨損擴大，會引起銲線與銲線之間接觸不良，並使銲線導向失掉控制，而影響銲接過程之穩定性。(一般銲線嘴孔徑大於銲線直徑約在0.1~0.25mm之間)。
8.影響MIG銲接變數，(如圖10-75)掌握好這些變數，是提高生產率及保證銲接品質的重要因素。
圖10-74
