電弧焊與電渣焊第6章 鎢極惰性氣體焊TIG

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊

鎢極惰性氣體保護(hù)焊（tungsteninertgasarcwelding)是使用純鎢或活化鎢作為非熔化電極，采用惰性氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊方法，簡(jiǎn)稱tig焊。當(dāng)采用氬氣作為保護(hù)氣體時(shí)，鎢極惰性氣體保護(hù)焊稱為鎢極氬弧焊。本章將講述鎢極惰性氣體保護(hù)焊的原理及應(yīng)用、焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝以及熱絲鎢極惰性氣體保護(hù)焊和鎢極脈沖氬弧焊?！?.1tig焊原理、特點(diǎn)及應(yīng)用一、tig焊工作原理1.鎢電極；2.惰性氣體；3.噴嘴；4.電極夾；5.電??；6.焊縫；7.熔池；8.母材；9.填充焊絲；10.焊接電源二、tig焊的特點(diǎn)（1）能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)焊接，得到優(yōu)良焊縫；（2）焊接電流的使用范圍通常為5～500a，適合于薄板焊接；（3）tig焊可以焊接各種金屬，如：鋼、鋁、鈦、鎂等；（4）其它優(yōu)點(diǎn)。

1.tig焊的優(yōu)點(diǎn)1可焊材料廣泛，2焊接位置方面-適合與全位置焊接3焊接厚度方面，6mm以下薄板焊接2.tig焊的缺點(diǎn)（1）焊接效率低；（2）焊前對(duì)準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格；（3）可能會(huì)造成夾鎢缺陷；（4）生產(chǎn)成本較高。三、tig焊的應(yīng)用§6.2tig焊用焊接材料1.氬氣(ar)

（1）比空氣重25%；（2）工業(yè)純氬的純度可達(dá)99.99%；（3）氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)很?。唬?）高溫時(shí)不分解吸熱；（5）電弧容易擴(kuò)展，呈典型的鐘罩形，加熱不夠集中。一、保護(hù)氣體

tig焊用的保護(hù)氣體主要是氬氣、氦氣或氬與氦混合的惰性氣體。2.氦氣(he)

（1）氦弧不如氬弧容易引燃和穩(wěn)定；（2）氦弧較集中，具有較大的熔透能力；（3）適合于厚板、熱導(dǎo)率高或熔點(diǎn)較高的材料；（4）氦氣比氬氣昂貴而且輕，成本很高。3.保護(hù)氣體種類的選擇

（1）均能成功地應(yīng)用于焊接各種金屬材料；（2）從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)一般應(yīng)優(yōu)先選用氬氣；（3）當(dāng)焊接熱導(dǎo)率高的原材料(如鋁、銅)時(shí)，可以考慮選用氦氣；（4）焊接不銹鋼時(shí)可以在氬或氦中加入少量氫氣；（5）焊接銅及其合金時(shí)，有些情況下也加入少量氮?dú)?。?）鎢極性能：（a）鎢(w)的電子逸出功為4．54ev，但其熔點(diǎn)高，在高溫時(shí)有強(qiáng)烈的電子發(fā)射能力，因此是一種目前最好的非熔化電極的材料。（b）當(dāng)在鎢中加入微量逸出功較小的稀土元素，或它們的氧化物，能顯著地提高電子發(fā)射能力。既易于引弧和穩(wěn)弧，又可提高其電流的承載能力。一、鎢極1.對(duì)電極的要求及鎢極性能（1）對(duì)鎢極的要求，一般應(yīng)滿足三個(gè)條件：（a）引弧及穩(wěn)弧性能好；（b）耐高溫、不易損耗；（c）電流容量大。（1）純鎢電極

一般在交流tig焊中使用，當(dāng)鎢電極不需要保持一定的前端角度形狀時(shí)可以使用純鎢極。（2）釷鎢極

一般用于tig直流正接；由于釷元素具有一定的放射性，因此應(yīng)用受到一定限制。（3）鈰鎢極它的使用性能在某些方面優(yōu)于釷鎢極；其缺點(diǎn)是不適合于大電流條件下使用。（4）其他電極

2.鎢極材料一、接頭及坡口形式

§6.3tig焊焊接工藝當(dāng)焊接厚度為3mm以下的薄板時(shí)，一般不需加工坡口和填充焊絲，所得到的焊縫表面實(shí)際上略有凹陷，如下圖（a）所示，因此，有時(shí)也將焊件卷邊后裝配焊接。在焊接厚度為6mm以上的厚板時(shí)，通常需要焊件開有坡口，并需加填充金屬，形成的焊縫如下圖（b）所示。無坡口，不填充焊絲開坡口，填充焊絲二、焊件和焊絲的焊前清理三、焊接參數(shù)的選擇1.清除油污、灰塵2.清除氧化膜（1）機(jī)械清理法

（2）化學(xué)清理法1.焊接電流焊接電流是決定焊縫熔深的最主要參數(shù)，要按照焊件材料、厚度、接頭形式、焊接位置等因素來選定。一般先確定電流類型和極性，然后確定電流的大小。2.電弧電壓3.焊接速度4.焊絲直徑與填絲速度5.保護(hù)氣體流量6.鎢極直徑與形狀7.鎢極伸出長(zhǎng)度直流正接（thw極）直流反接（w極）前端呈尖錐角前端呈平頂錐形根據(jù)被焊材料的性質(zhì)，先選定焊接電流的種類、極性和大小，然后選定鎢極的種類和直徑，再選定焊槍噴嘴直徑和保護(hù)氣體流量，最后確定焊接速度。在施焊的過程中根據(jù)情況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整鎢極伸出長(zhǎng)度和焊槍與焊件相對(duì)的位置。四、實(shí)際焊接時(shí)，確定焊接參數(shù)的順序§6.4tig焊設(shè)備一、tig焊設(shè)備的組成1.手工t1g焊設(shè)備組成焊接電源、控制系統(tǒng)、引弧裝置、穩(wěn)弧裝置（交流焊接設(shè)備）、焊槍、供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)等部分。2.自動(dòng)tig焊設(shè)備組成比手工tig焊設(shè)備多了焊槍移動(dòng)裝置。如果需要添加絲，則還包括一個(gè)送絲機(jī)構(gòu)。（a）陰極清理作用機(jī)理：反接時(shí)，母材作為陰極承擔(dān)發(fā)射電子的任務(wù)。由于表面有氧化物的地方電子逸出功小，容易發(fā)射出電子，因此電弧有自動(dòng)尋找金屬氧化物的性質(zhì)，在氧化膜上容易形成陰極斑點(diǎn)；與此同時(shí)，陰極斑點(diǎn)受到質(zhì)量較大的正離子的撞擊，因此能使該區(qū)域內(nèi)的氧化膜被破壞掉。二、焊接電源1.直流電源（1）直流反接直流反接時(shí)電弧對(duì)母材表面的氧化膜具有陰極清理作用，這種作用也被稱為“陰極破碎”或“陰極霧化”作用。（b）缺點(diǎn)：鎢極易產(chǎn)生過熱，甚至熔化；電弧分散，加熱不集中。（c）應(yīng)用：tig焊直流反接用得較少，只用于厚度約3mm以下的鋁、鎂及其合金焊接。（2）直流正接直流正接的tig焊是所有電弧焊方法中電弧過程最為穩(wěn)定的焊接方法之一。（a）缺點(diǎn)：沒有陰極清理作用。（b）應(yīng)用：除焊接鋁、鎂及其合金以外的其它金屬材料焊接。tig焊電流種類與極性對(duì)焊縫形狀的影響電流波形電壓波形2.交流電源

（1）優(yōu)點(diǎn)：在工件為陰極的半波里有去除工件表面氧化膜的作用，在鎢極為陰極的半波里鎢極可以得到冷卻，并能發(fā)射足夠的電子以利于電弧穩(wěn)定。實(shí)踐證明，采用交流電源能夠兩者兼顧，對(duì)于焊接鋁、鎂合金是很適合的。（2）缺點(diǎn)：產(chǎn)生有害的直流分量；必須采取穩(wěn)弧措施。

（3）正、負(fù)半波電流幅值可調(diào)，焊接鋁、鎂及其合合時(shí)，無需另加消除直流分量裝置。3.方波（矩形波）交流電源（1）方波電流過零后增長(zhǎng)快，再引燃容易，大大提高了穩(wěn)弧性能。（2）選擇最小而必要的k，使其既能滿足清除氧化膜的需要，又能獲得最小的鎢極損耗和可能的最大熔深。三、引弧裝置和穩(wěn)弧裝置1.高頻高壓引弧和穩(wěn)弧裝置高頻振蕩器電路原理圖高頻振蕩器的連接方式高頻振蕩電壓波形與電流波形的相位關(guān)系相位關(guān)系2.高壓脈沖引弧和穩(wěn)弧裝置高壓脈沖發(fā)生器電路1.作用與要求（1）作用

夾持鎢極、傳導(dǎo)焊接電流和輸送并噴出保護(hù)氣體。（2）要求

（a）噴出的保護(hù)氣體具有良好的流動(dòng)狀態(tài)和一定的挺度,以獲得可靠的保護(hù)；（b）槍體有良好的氣密性和水密性（用水冷時(shí))，傳導(dǎo)電流的零件有良好的導(dǎo)電性；（c）槍體能被充分冷卻，以保證持久地工作；

（d）噴嘴與鎢極之間絕緣良好，以免噴嘴和工件不慎接觸而發(fā)生短路、打弧；

（e）重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，可達(dá)到性好，裝拆維修方便。四、焊槍2.類型

氣冷式和水冷式水冷式tig焊焊槍結(jié)構(gòu)1.鎢電極；2.陶瓷噴嘴；3.導(dǎo)氣套管；4.電極夾頭；5.搶體；6.電極冒；7.進(jìn)氣管；8.冷卻水管；9.控制開關(guān)；10.焊槍手柄五、供氣系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)1.供氣系統(tǒng)一般鎢極氬弧焊時(shí)，供氣系統(tǒng)由氣源（高壓氣瓶）、氣體減壓閥、氣體流量計(jì)、電磁氣閥和軟管等組成。2.水冷系統(tǒng)用來冷卻焊接電纜、焊槍和鎢棒。當(dāng)焊接電流小于150a時(shí)不需要水冷，但當(dāng)焊接電流大于150a時(shí)，則需要使用水冷式焊槍。1.起弧前，必須用焊槍向起始焊點(diǎn)提前1.5～4s送氣。滅弧后應(yīng)滯后5～15s停氣。焊槍須待停氣后才離開終焊處。六、程序控制系統(tǒng)手工tig焊手工tig焊2.焊接時(shí)，在接通焊接電源的同時(shí)，就起動(dòng)引弧裝置。應(yīng)自動(dòng)控制引弧器、穩(wěn)弧器的啟動(dòng)和停止。3.焊接開始時(shí)，使電流從較小的引弧電流逐漸上升到焊接電流。焊接即將結(jié)束時(shí)，焊接電流應(yīng)能自動(dòng)地衰減，直至電弧熄滅。4.電弧引燃后即進(jìn)入焊接，焊槍的移動(dòng)和焊絲的送進(jìn)應(yīng)同時(shí)協(xié)調(diào)地進(jìn)行。5.水冷式時(shí)，送水與送氣應(yīng)同步進(jìn)行。§6.5tig焊的其它方法

熱絲tig焊是利用附加電源預(yù)先加熱填充焊絲，從而提高焊絲的熔化速度，增加熔敷金屬量，達(dá)到高效率目的的一種tig焊方法。一、熱絲tig焊二、鎢極脈沖氬弧焊脈沖電流波形焊點(diǎn)重疊形成的連續(xù)焊縫

1.原理：它提供了一種高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的先進(jìn)焊接工藝，而且可以用來焊接過去被認(rèn)為難焊的熱敏感性高的金屬村料，以及不易施焊的場(chǎng)合，如全位置焊、窄間隙焊和要求單面焊背面成形的薄件和管件焊接等。2.特點(diǎn)：（1)適宜于焊接薄板或超薄板。（2)適