冷金属过渡气体保护焊（cold metal transfer）简称CMT焊。它是奥地利Fronius公司推出的新的焊接工艺，热输入极低，可以焊接薄至0.3mm的板材，可实现钢与铝的异种金属焊接。

1.CMT焊法的基本原理

CMT焊法是在MIG/MAG焊短路过渡基础上开发的。传统的短路过渡过程是：焊丝连续等速送进，当焊丝熔化形成熔滴，熔滴与熔池短路，短路的小桥爆断，短路时伴有大电流（即大的热输入）和飞溅。而CMT法采用推拉送丝方式，当熔滴与熔池一发生短路，焊机的数宇信号处理器监测到短路信号。该信号一方面反馈给送丝机，送丝机继续送进，并准备回抽焊丝；另一方面反馈给焊接电源，这时数宇化电源输出电流几乎为零。这就保证了熔滴与熔池的可靠短路，而不发生瞬时短路。短路之后在短路液体小桥中只通过很小的电流，同时焊丝转入回抽运动，在机械拉力与表面张力作用下，使熔滴分离，消除了飞溅产生的因素。之后迅速再引燃电弧，快速提升电流，用以加热焊丝和母材，焊丝转为送进，随着焊丝熔化、形成熔滴、长大直至再次短路，完成一次循环。总之，CMT法在短路阶段对母材热输入很小，呈冷态；而燃弧阶段的电弧热量是加热焊丝与母材的主要热源，呈热态。随着短路与燃弧的交替，母材与焊丝受热也是冷热交替循环往复，这一过程示于图7-59。

2.CMT焊法的特点

1）送丝过程与熔滴过渡过程相结合。传统的熔化极气体保护焊送丝系统与熔滴过渡过程是相对独立的。而CMT法焊丝的送进与回抽动作影响熔滴过渡过程。也就是熔滴过渡过程是由送丝运动变化来控制的。焊丝的送进与回抽频率可达到70次/s。整个焊接系统的闭环控制包含焊丝的运动控制，如图7-60所示。

2）焊接热输入低。CMT焊法短路时电弧熄灭，电源输出电流几乎为0，产热极少。而燃弧电流又被限制在较低的数值，所以CMT焊法是热输入最低的一种焊接方法。不用垫板就可以焊接0.3mm的超薄板，焊接变形极小。图7-61为各种熔滴过渡形式的焊接参数区问示意图。

图7-59 CmT焊法的焊接基本原理

图7-60 CmT系统控制原理图

图7-61 各种熔滴过渡形式的焊接参数区间示意图

图7-62为采用传统短路过渡和CMT焊法得到的焊缝成形，由图可见CMT焊法的焊缝成形为窄而高。其送丝速度都为5m/min，传统短路过渡的焊接电流为96A，电压为17V，而CMT焊法的焊接电流为84A，电压为13.5V。CMT焊法产生的热量仅为传统短路过渡的70％。

3）熔滴过渡无飞溅。焊丝的机械式回抽运动推动了熔滴过渡，克服了传统短路过渡方式因电爆炸而引起的飞溅。另外该法还抑制了瞬时短路及其飞溅，主要措施为在燃弧后期燃弧电流很低，对焊丝端头的熔滴产生整形作用，有利于平稳短路，同时短路电流极低，不仅不能产生对熔滴的排斥作用，而且还有利于熔滴金属的润湿。

图7-62 短路过渡和CmT法的焊缝

a）短路过渡 b）CMT方法

4）弧长控制精确，电弧控制更稳定。传统MIG/MAG焊弧长是通过弧压反馈方式控制，容易受到焊接速度改变和工件表面平整度的影响。而CMT焊法则不然，电弧长度控制是机械方式，它采用闭环控制和监测焊丝回抽长度（即电弧长度），在导电嘴离工件的距离或焊接速度改变情况下，电弧长度是一致的。

5）由于焊接电流与弧长基本稳定，因此能得到均匀一致的焊缝成形，焊缝的熔深一致，焊缝质量重复精度高。

6）具有良好的搭桥能力，对装配问隙要求低。

7）焊接速度快。1mm铝板对接焊可达到2.5m/min，CMT钎焊镀锌板可达到1.5m/min。

3.CMT焊设备

CMT焊法设备由焊接电源、两台送丝机、缓冲器和焊枪组成，如图7-63所示。

(www.daowen.com)

图7-63 CmT焊接设备

1—焊丝筒（盘） 2—冷却水箱 3—焊接电源 4—手控盒 5—送丝机 6—缓冲器 7—焊枪

与传统的MIG/MAG焊接设备相比，CMT焊设备的最大差异在送丝机构上。CMT焊的焊丝端头以70Hｚ的频率高速进行，往复运动，依靠传统的送丝机构难以完成这样的任务，必须采用数宇控制的送丝机构。CMT焊的送丝机构一般有两套数宇化送丝机和一套送丝缓冲器组成。其中后送丝机只是负责将焊丝向前送出；前送丝机是使焊丝高频推拉运动的关键。传统齿轮传动由于运动惯性达不到这样的要求，因此采用无齿轮设计，依靠新型拉丝系统来保证连续的接触压力。

另一个关键环节就是送丝缓冲器，它减弱了前、后送丝机构之问的矛盾，保证了送丝过程的平顺。

4.CMT焊法的应用

1）适于焊接薄板和超薄板，板厚大约在0.3～3mm。

2）可以进行电镀锌板或热镀锌板的无飞溅CMT钎焊。

3）钢与铝的异种金属焊接。

4）可以焊接碳钢、不锈钢、铝及铝合金。

5.CMT焊法应用范围的拓宽

图7-64 脉冲-CmT焊法的高速摄像图及焊接参数波形图

（1）脉冲-CMT技术 CMT技术提供了一个最低热输入的平台。如果将CMT过渡和脉冲过渡组合在一起，使其交替进行，将产生新的焊接工艺特征，如图7-64所示。当脉冲过渡完成后，将进入CMT熔滴过渡状态，随后再一次转换成脉冲过渡。这里脉冲期问可以是一个或几个脉冲。随着脉冲的加入，增加了热输入。每一组脉冲数越多，则热输入也越大。通过调节脉冲数，就可以调节热输入、熔透状况和熔深大小。

已成功地应用该技术焊接了0.5～3mm厚的CrNi钢和铝合金，接头形式为对接、搭接、角接和卷边对接。与其他MIG焊相比，脉冲-CMT焊的优点在于电弧稳定，热输入可控、焊接无飞溅，可以焊接较厚的材料和使用更高的焊接速度。

（2）CO₂-CMT工艺 众所周知，CO₂焊是一种经济的、可用的焊接方法。但是焊缝成形粗糙，飞溅较大。所以常常不能用于对质量要求较高的场所。然而CMT工艺出现以后，将CO₂保护气体用于CMT工艺中，也能实现高质量、无飞溅焊接，这种工艺不仅可用于薄板焊接，同样也适用于中厚板焊接。

CO₂-CMT焊法的基本原理类似于MIG/MAG-CMT焊法（图7-65），都采用推拉送丝方式，送丝过程与熔滴过渡过程相互协调，熔滴过渡过程是由送丝运动变化来控制的。CO₂气体与Ar-CO₂混合气体的物理性能差异极大，使用图7-59所示的工作原理不能保证CO₂-CMT焊接稳定性。由于CO₂气体在电弧高温作用下将发生分解反应，并吸收较大热量。这将使电弧冷却，并使电弧收缩，提高电弧电场强度。而Ar-CO₂混合气体却不同，其电场强度较低。为了引燃电弧，不仅需要较高的引弧电压，同时还要求阴极表面温度较高（即引弧之前的短路电流必须控制在较高水平）。实验表明，为了稳定从短路期到燃弧期的再引燃过程，短路电流I_H与燃弧电压U_P之问存在一定的依赖关系。实际上，当短路电流I_H低一些，则再引燃电压U_P就应高一些，反之亦然。CO₂-CMT焊法在稳定条件下的参数匹配关系见表7-28。

图7-65 CO₂-CmT焊法的焊接电流、电压和送丝方向的示意图

表7-28 CO₂-CmT焊法在稳定条件下的参数匹配关系

可见适当提高I_H，可以降低再引弧电压U_P和燃弧电流I_P，则能够较大地降低热输入，而具有低热输入的特点。反之为了焊接中厚板，应提高热输入，这时应降低I_H和提高U_P，也就是提高燃弧能量。

通过CO₂-CMT焊法的工艺试验表明该法的焊缝成形美观、无飞溅，焊接效率有所提高。