氬弧焊(邁赫培訓)

1、 諸城市技工學校制作人：付忠平日期：2015.7.27第一章：鎢極氬弧焊的焊接過程、特點及分類1.1 鎢極氬弧焊的焊接過程（概念）：是一種非熔化極惰性氣體保護焊氬氣保護下，通過鎢極與工件之間產(chǎn)生電弧，利用電弧產(chǎn)生的熱量熔化工件的接頭處而形成熔池，然后對熔池填加焊絲（也可以不加焊絲）冷卻后形成焊縫。是氣體保護焊中常用的一種熔化焊方法。鎢極氬弧焊可用于幾乎所有鋼種、各種厚度和各種位置焊件的焊接，可進行手工和自動焊接并獲得高質(zhì)量的焊縫。這種方法廣泛應用于對焊縫質(zhì)量要求較高的高強度鋼、高合金鋼和有色金屬的焊接。 鎢極氬弧焊示意1-噴嘴；2-鎢極；3-電弧；4-焊縫；5-工件（+）；6-熔池；7-填充金

2、屬；8-惰性氣體；9-電極（-）2136847951.2鎢極氬弧焊的特點鎢極氬弧焊的特點又要有四點：1.焊縫質(zhì)量較高：由于氬氣是惰性氣體，可在空氣與焊件間形成穩(wěn)定的隔絕層，保證高溫下被焊金屬中合金元素不會氧化燒損，同時氬氣不溶解于液態(tài)金屬，故能有效的保護熔池金屬，獲得較高的焊接質(zhì)量。2.焊接變形與應力?。河捎跉寤『笩崃考?，電弧受氬氣流的冷卻和壓縮作用，使熱影響區(qū)變窄，焊接變形和應力小，特別適宜于薄焊件的焊接。3.可焊材料范圍廣：幾乎所有的金屬材料都可以進行氬弧焊，通常，多用于焊接不銹鋼、銅、鋁等有色金屬及其合金，有時還用于焊接結(jié)構(gòu)件的打底焊。4.操作技術(shù)易于掌握：采用壓起保護無熔渣，且為明弧

3、焊，電弧、熔池可見性好，適合各種位置的焊接，容易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。1.3鎢極氬弧焊的分類1.氬弧焊的分類：鎢極氬弧焊根據(jù)所用的電極材料，可分為鎢極氬弧焊（TIG）和熔化極氬弧焊（MIG）;按操作方式可分為手工、半自動和自動氬弧焊；若在氬弧焊電源裝置中加入脈沖裝置又可分為鎢極脈沖氬弧焊和熔化極脈沖氬弧焊。2.鎢極氬弧焊：（1）.鎢極氬弧焊的概念：鎢極氬弧焊是采用高熔點的鎢棒，在氬氣層流保護下，利用鎢極與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱量，來熔化填充焊絲和母材，以形成焊縫。焊接過程中鎢極本身不熔化，只起發(fā)射電子產(chǎn)生電弧的作用。（2）.鎢極氬弧焊的分類：鎢極氬弧焊有手工和自動兩種操作方式。手工鎢極氬弧焊時

4、，焊工一手握焊槍，另一手持焊絲，隨著焊槍的擺動前進，逐漸將焊絲填入熔池之中（有時也可以不加絲）；自動鎢極氬弧焊是以傳動機構(gòu)帶動焊槍移動，送絲機構(gòu)尾隨焊槍進行連續(xù)送絲的焊接方法。（3）.鎢極氬弧焊的特點：為了防止鎢極的熔化和燒損，對所用的焊接電流有所限制，這樣焊縫的熔深受到影響，只能焊接薄板，故生產(chǎn)效率不高。為此，在鎢極氬弧焊的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了熔化極氬弧焊的工藝方法。鎢極氬弧焊的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1:焊接過程穩(wěn)定，電弧能量參 數(shù)可精確控制2：焊接質(zhì)量好3：適于薄板焊接，全位置焊接4：焊接過程易于現(xiàn)自動化5：焊縫區(qū)無熔渣，焊工可清楚地看到熔池和焊縫成形過程1：抗風能力差3：成產(chǎn)率低，鎢極易燒損2：對工件清

5、理要求較高3.熔化極氬弧焊（1）.熔化極氬弧焊的概念：熔化極氬弧焊是以焊絲作為電極，在氬氣層流的保護下，電弧在焊絲與焊件間燃燒，并以一定的速度連續(xù)送給，不斷熔化形成熔滴過渡到熔池當中，最后形成焊縫。熔化極氬弧焊分為半自動和自動兩種。（2）.熔化極氬弧焊的特點：可以使用大電流焊接，焊縫的熔深較大，適用于中厚板的焊接；然后熔化極氣體保護焊采用噴射過渡，噴射過渡具有過程穩(wěn)定、飛劍小、熔深大及焊縫成型好等特點。通常情況下熔化極氬弧焊機是與CO2焊機為一體機，但是往往CO2氣體保護焊焊機為定制機，不能直接用于熔化極氬弧焊的使用。（1）.脈沖氬弧焊概念：脈沖氬弧焊采用比較恒定的直流弧焊電源，加入脈沖裝置后

6、恒定的直流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖直流。整個焊接電流由基值電流和脈沖電流兩部分組成?；惦娏饔脕砭S持電弧穩(wěn)定燃燒和預熱電極材料與工件。脈沖電流用來熔化金屬，是焊接的主要熱源。 在焊接過程中，當電極通過脈沖電流時，焊件在電弧熱的情況下形成熔池，焊絲熔化滴入熔池；當只有基值電流時，由于熱量減小，熔池凝固；下一個脈沖電流作用時，原焊點的一部分與焊接接頭處產(chǎn)生新的熔池，如此循環(huán)最后形成點狀魚鱗紋焊縫。（基值電流和脈沖電流是可調(diào)節(jié)的）4.脈沖氬弧焊脈沖氬弧焊的焊后成型（2）.脈沖氬弧焊的焊接特點脈沖鎢極氬弧焊具有以下幾個工藝特點。1，焊接過程是脈沖式加熱，熔池金屬高溫停留時間短，金屬冷凝快，可減少熱敏感材料焊接時的熱

7、烈紋傾向，適合熱敏材料焊接2，焊件熱輸入小，電弧能量集中且挺度搞，便于控制熱輸入和熔池的大小，對薄板、超薄板焊接尤為適宜。4、高頻電弧振蕩作用有利于消除氣孔、獲得細晶粒的顯微組織，提高焊接接頭的力學性能。5、脈沖高頻電弧挺度大、指向性強，適合高速焊。3、每個焊點加熱時間短，冷卻迅速，適合于厚度差別較大和導熱性能差別大的焊件的焊接。第二章：鎢極氬弧焊的焊接特性2.1氬弧的特性1.引弧較困難：氣體電離是引燃電弧的必要條件之一，而氬氣氣體電離所需要能量較高，即氬氣電離點位較高，所以引燃電弧較困難。保護氣體保護氣體電離點位電離點位0的比熱容的比熱容穩(wěn)定性穩(wěn)定性氦氣24.521.16良好氬氣15.70.

8、5225最好氮氣14.51.0366滿意氫氣13.514.212不好幾種常用氣體的物理性能2.電弧燃燒穩(wěn)定：氬弧一旦引燃后，就能比較穩(wěn)定的燃燒。這是因為氬氣是單原子氣體，在高溫下，氬氣直接電離為正離子和電子，所以能量損耗低。同時氬氣的熱容量與導熱率小，所以將電弧空間加熱到高溫只需要較小的熱量，且電弧熱量不易傳失，者均有利于氣體電離，是電弧燃燒穩(wěn)定。2.2“陰極破碎”作用在焊接鋁、鎂及其合金時，由于金屬的化學性質(zhì)活潑，極易氧化，形成熔點很高的氧化膜（如三氧化二鋁的熔點是2050，而鋁的熔點是657），焊接時氧化膜覆蓋在熔池上，阻礙了基本金屬和填充金屬的良好結(jié)合，無法使焊縫很好的成型。這時要通過電

9、弧的陰極破碎作用去除氧化膜。直流正接法直流反接法直流正接法直流反接法鎢極溫度低可通電流大不能清理氧化膜電弧非常穩(wěn)定焊縫窄而深鎢極溫度高可通電流小可清理氧化膜電弧穩(wěn)定性不好焊縫淺而寬電子帶走熱量正離子撞擊氧化膜 鎢極氬弧焊采用直流反接時，焊件是陰極，氬的正離子流向焊件，撞擊金屬熔池表面，可將鋁、鎂等難熔的氧化膜擊碎并去除，使焊接正常進行，這種現(xiàn)象叫做“陰極破碎”。采用正接時焊件表面受到的撞擊小，不能去除氧化膜，因此沒有“破碎”作用。直流正接法直流反接法直流正接法直流反接法鎢極溫度低可通電流大不能清理氧化膜電弧非常穩(wěn)定焊縫窄而深鎢極溫度高可通電流小可清理氧化膜電弧穩(wěn)定性不好焊縫淺而寬電子帶走熱量正

10、離子撞擊氧化膜2.3直流鎢極氬弧焊1）直流正接法 被焊工件與焊接電源的正極相連，鎢極與焊接電源的負極相連。此方法焊接時鎢極燒損極少，但不能去除金屬表面的氧化膜。除鋁、鎂合金外，一般都采用此方式。采用直流正接有如下優(yōu)點： a、工件作為陽極，接受電子轟擊放出的全部動能和逸出功，電弧比較集中，陽極加熱面積比較小，因此獲得窄而深的焊縫。 b、鎢極的熱電子發(fā)射能力強，所以正接時電弧非常穩(wěn)定 c、鎢極發(fā)射電極的同時，具有很強的冷卻作用，鎢極不易過熱，所以采用正接法鎢極容許通過的電流比反接時大很多。2）直流反接法 工件與焊接電源的負極相連，鎢極接到焊接電源的正極。此時工件表面的氧化膜會自動地破碎被清除，即陰

11、極清理作用。但同時，所以所容許的焊接電流很小。這種方法生產(chǎn)率低，電弧穩(wěn)定性不好，一般不推薦采用。(焊接鋁、鎂及其合金時盡可能采用交流電進行焊接）2.4交流氬弧焊 交流電流的極性在周期性的變換，相當于在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。正接時鎢極可以發(fā)射足夠的電子而又不至于過熱，有利于焊接電弧的穩(wěn)定。反接的半波周期工件表面生成的氧化膜很容易地被清理掉而獲得表面光亮美觀、形成良好的焊縫。兼顧了陰極清理作用和鎢極燒損少、電弧穩(wěn)定性好的效果。對活性強的鋁、鎂、鋁青銅等金屬及其合金一般都采用交流氬弧焊。 在焊接過程中存在直流分量，他顯著地降低了“陰極破碎”作用，影響融化金屬表面氧化膜的去除，并使

12、電弧不穩(wěn)定，焊縫易出現(xiàn)未焊透等缺陷。同時還會使變壓器產(chǎn)生磁通，損壞焊機。 所以采用交流氬弧焊時必須采取引弧、穩(wěn)弧和消除直流分量的措施。第三章：引弧和穩(wěn)弧的措施及直流分量的消除 氬氣的電離電位較高，引弧困難，提高焊機的空在電壓雖能改善引弧條件，但對人體安全不利，因此，交流鎢極氬弧焊一般使用高頻震蕩器協(xié)助引弧，還要使用脈沖穩(wěn)弧器，以保證重復引燃電弧。一般采用在焊接回路中串聯(lián)電容的方法消除交流電中的直流分量。3.1高頻震蕩器 高頻震蕩器與焊接電源并聯(lián)或串聯(lián)使用，只供焊接時的第一次引弧，引弧后即切斷。 高頻震蕩器是一個高頻高壓發(fā)生器，可在焊接回路中加入3000V的高頻電壓，使電弧空間產(chǎn)生很強的磁場，加

13、強了陰極電子發(fā)射的能力，使引弧變得容易。當鎢極與工件距離2mm左右時就能引燃電弧，不必接觸引弧。3.2脈沖穩(wěn)弧器 交流氬弧焊時，在負半波焊接電流經(jīng)過零點的瞬間輸送足夠功率的脈沖，保證電弧的穩(wěn)定燃燒，從起到穩(wěn)弧的作用。目前常用的脈沖電壓為200250V，脈沖電流2A左右。 3.3串聯(lián)電容消除直流分量 焊接回路中串聯(lián)電容，是交流鎢極氬弧焊消除直流分量的常用方法。 由于電容對交流電的阻抗較小，交流電可以順利通過，同時可以隔絕直流電，從而達消除直流分量的目的。所需要的電容根據(jù)焊接電流來計算，一般按300F/A左右計算。經(jīng)過消除的直流分量的交流電，可獲得熔深良好，焊波均勻的焊接效果。第四章：鎢極氬弧焊的

14、焊接材料4.1氬氣 氬氣是一種理想的保護氣體，一般是將空氣液化后采用分餾法制取，是制氧過程的副產(chǎn)品。 氬氣的密度大，可形成穩(wěn)定的氣流層，覆蓋在熔池周圍，對焊接區(qū)有良好的保護作用。氬氣在常溫下與其他物質(zhì)不發(fā)生化學反應，高溫時也不熔于液態(tài)金屬當中，所以有利于有色金屬的焊接。氬弧焊對氬氣的純度要求比較高，按我國現(xiàn)行標準規(guī)定，其純度應達到99.99%。 焊接用的氬氣以瓶裝供應，其外表涂成灰色，并且注有綠色“氬氣”字樣。氬氣瓶的容積一般為40L，在溫度20時滿瓶壓力為14.7Mpa。4.2鎢極材料（1）鎢極 氬弧焊時鎢極作為電極起傳導電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。目前所用的鎢極材料主要有以下幾

15、種。 1）純鎢極 其牌號是Wl、W2，純度99.85%以上。純鎢極要求焊機空載電壓較高，使用交流電時，承載電流能力較差，故目前很少采用。為了便于識別常將其涂成綠色。2)釷鎢極 其牌號是WTh-10、WTh-15，是在純鎢中加入12%的氧化釷(ThO2)而成。釷鎢極電子發(fā)射率提高，增大了許用電流范圍，降低了空載電壓，改善引弧和穩(wěn)弧性能，但是具有微量放射性。為了便于識別常將其涂成紅色。3)鈰鎢極 其牌號是Wce-20，是在純鎢中加入2%的氧化鈰(CeO)而成。鈰鎢極比釷鎢極更容易引弧，使用壽命長，放射性極低，是目前推薦使用的電極材料。為了便于識別常將其涂成灰色。一些國家還采用鋯鎢、鑭鎢、釔鎢作為電

16、極使用，進一步提高鎢極的性能。名稱名稱空載電空載電壓壓電子溢電子溢出功出功許用電許用電流流放射性放射性劑量劑量化學穩(wěn)定化學穩(wěn)定性性大電流燒大電流燒損損壽命壽命價格價格純鎢高高小小好大短低釷鎢較低較低較大較大好較小較長較高鈰鎢低低大大較好小長較高長度范圍供給，在76610mm之間；常用的直徑為0.5、1.0、1.6、2.0、2.4、3.2、4.0、5.0、 6.3、8.0、10mm多種。鎢極端部的質(zhì)量對焊接電弧穩(wěn)定性及焊縫成型有很大的影響，因此在使用前對鎢極端部應進行磨削。使用交流電時，鎢極端部應磨成球形，以減小極性變化對電極的損耗；使用直流電時，因多采用直流正接，為使電弧幾種燃燒穩(wěn)定，鎢極端部

17、多磨成圓臺形，采用小電流焊接時也可磨成圓錐形。磨削鎢極時，應采用密閉式或抽風式砂輪機，焊工應戴口罩。磨削完畢，應洗凈臉手第五章：鎢極氬弧焊設(shè)備手工鎢極氬弧焊（TIG）焊機通常由焊接電源、焊接控制系統(tǒng)、焊槍、水冷系統(tǒng)及供氣系統(tǒng)等部分組成。自動TIG焊機比手工TIG焊機多了一個焊槍移動裝置（行走小車或機器人）和焊絲送進機構(gòu)5.1焊接電源（焊機） 1) 無論是直流或交流TIG焊，都要求使用具有陡降外特性或垂降特性的弧焊電源。TIG焊的電源有直流、交流和脈沖電源三種。直流電源有旋轉(zhuǎn)式焊發(fā)電機、磁放大器式弧焊整流器、可控硅弧焊整流器、晶體管電源、逆變電源等幾種。交流電源有正炫波電源及方波交流電源。目前使

18、用最廣泛的是晶閘管式弧焊電源和逆變電源。常用的直流鎢極氬弧焊機有WS-250型、WS-400型等；交流鎢極氬弧焊機有WSJ-150型、WSJ-500型等；交直流鎢極氬弧焊機有WSE-150型、WSE-400型等。 2). TIG焊機的型號編制方法 國標GB 10248-88電焊機型號編制方法規(guī)定鎢極氬弧焊機的型號編制方法如下：1 2 3 4-5 6 71、2、3、6用漢語拼音表示；4、5、7用阿拉伯數(shù)字表示。第6、7位分別表示派生代號及改進序號。第第1字位字位第第2字位字位第第3字位字位第第4字位字位第第5字位字位大類名稱代表字母小類名稱代表字母附注特征代表字母系列序號數(shù)字序號基本規(guī)格單位TI

19、G焊機W自動焊Z直流省略焊車式省略額定焊接電流A全位置焊車式1手工焊S交流J橫臂式2機床式3點焊D交直流E旋轉(zhuǎn)焊頭式4臺式5其他Q脈沖M機械手式6變位式7真空充氣式85.2氬弧焊控制裝置1、控制箱中主要安裝焊接時序控制電路，主要任務(wù)是控制提前送氣、滯后斷氣、引弧、電源通斷、電流衰減、冷卻水流通斷等。對于自動TIG焊機，還要控制焊槍移動裝置及送絲機構(gòu)送絲。 2、引弧裝置：a、接觸引弧，引弧時首先使鎢極與工件接觸，此時短路電流較小；鎢極回抽后立即（幾微秒內(nèi)）將電流切換為焊接電流。此方法僅適合直流正接的直流氬弧焊機 b、非接觸引弧，大電流TIG焊機一般不采用接觸引弧，因為接觸引弧時，強大的短路電流不

20、但使鎢極熔化燒損，而且還極易使液態(tài)鎢進入熔池中，造成焊縫夾鎢，影響焊縫力學性能。非接觸引弧有兩種：高頻振蕩器引弧和高壓脈沖引弧。非接觸式引?。ǜ哳l引弧）接觸式引弧步驟5.3供氣及冷卻系統(tǒng)1).供氣系統(tǒng)： 氣瓶：前面已將講過 氬氣流量調(diào)節(jié)器：它不僅能起到降壓和穩(wěn)壓的左右，而且可方便的調(diào)節(jié)氬氣流量。電磁氣閥：電磁氣閥是開閉氣路的裝置，由延時繼電器控制，可起到提前供氣和滯后停氣的作用。2）.冷卻系統(tǒng)：用來冷卻焊接電纜，焊槍和鎢極。如果焊接電流小于150A可以不用水冷卻，使用的焊接電流大于150A時，必須通水冷卻，并以水壓開關(guān)進行控制。5.4焊槍1）. 鎢極氬弧焊（TIG）焊炬又稱TIG焊槍，其主要作

21、用是夾持鎢極、傳導焊接電流和輸送并噴出保護氣體。根據(jù)冷卻方式可分為水冷式，有專門的冷卻設(shè)備；氣冷式，冷卻作用主要有保護氣體的流動來完成；2）.焊槍主要由槍體、鎢極夾、進氣管、電纜、噴嘴、按鈕開關(guān)等組成。焊槍噴嘴是決定氬氣保護性能優(yōu)劣的重要部件。圓柱帶球形圓柱帶錐形圓錐形圓柱帶錐形或圓柱帶球形的噴嘴，保護效果最佳，氬氣流速均勻，容易保持層流。圓錐形的噴嘴，因氬氣流速變快，保護效果較差，但操作方便，熔池可見性好，也經(jīng)常使用。噴嘴的材料有陶瓷、紫銅和石英等。高溫陶瓷既絕緣又耐熱，應用廣泛，但焊接電流一般不能超過350A。紫銅噴嘴使用電流可達500A，但需用絕緣套將噴嘴和導電部分隔離。石英噴嘴焊接時可

22、見度好，但價格較貴。目前較普遍應用的是Al2O3陶瓷噴嘴，它的特點是噴嘴燒紅后也不易裂、使用壽命長。（a）收斂形（b）圓柱等截面形（c）擴散形流速不變，有效保護區(qū)最大，應用最廣可見度較好，便于操作，應用普遍一般用于熔化極氣體保護焊焊嘴出口形式有三種：等截面形、收斂形、擴散形。其中等截面形噴出的氣流不會因截面變化而引起流速變化，易建立層流流態(tài)，有效保護區(qū)區(qū)域最大，應用最廣泛；收斂形可見度較好，便于操作，應用也很普遍；擴散形一般用于熔化極氣體保護焊。第六章：鎢極氬弧焊的焊接工藝 參數(shù) 手工鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)主要包括：鎢極直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類及極性、氬氣流量、噴嘴直徑、

23、噴嘴與焊件間的距離、鎢極伸出長度等。6.1鎢極直徑與焊接電流 通常根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度來選擇焊接電流，鎢極直徑應根據(jù)焊接電流的大小而定。6.2電弧電壓 電弧電壓主要由弧長決定，電弧長度增加，容易產(chǎn)生未焊透的缺陷，并使氬氣保護效果變差，因此應在電弧不短路的情況下，盡量的控制電弧長度，一般弧長近似等于鎢極直徑。6.3焊接速度 焊接速度通常由焊工根據(jù)熔池的大小、形狀和焊件熔合情況隨時調(diào)節(jié)。 過快的焊接速度會使氣體保護氛圍破壞，容易產(chǎn)生未焊透和氣孔；焊接速度過慢，焊縫容易燒穿和咬邊。6.4焊接電源的種類和極性 鎢極氬弧焊可以采用交流或直流兩種焊接電源，采用哪種電源與所焊金屬或合金種類有關(guān)；采用直流電源時還要考慮極性的選擇。a）直流反接 b）直流正接 采用直流反接時，焊件是陰極，質(zhì)量較大的氬正離子流向焊件，撞擊金屬熔池表面，可將鋁、鎂等金屬表面致密難熔的氧化膜擊碎