热丝TIG焊的工艺特点及其应用

一热丝TIG焊的工艺特点及其分类
热丝TIG焊是于1956年在传统TIG焊基础上发展起来的一种优质、高效、节能的焊接工艺，其基本原理就是在焊丝送进熔池之前，对焊丝进行加热使其达到一定的预热温度，最终实现高速高效焊接的目的
此外，焊丝经过余热表面得以净化以及余热电流对熔池的搅拌作用、预热电流的磁场作用可以改变焊接电弧的形态等多种因素的共同作用，使得焊缝质量更为优良。

从焊缝热输入量的角度看，焊丝预热的能量和焊接电弧的能量分别独立控制，焊接熔敷速度的提高与焊缝热输入量的增加没有直接的关系，即在不提高热输入的条件下，提高焊接熔敷速度，使焊丝熔化速度增加。

在相同电流的情况下，焊接速度可提高一倍以上。

同TIG 焊相比，热丝TIG 焊明显地提高了熔敷速度、焊接速度，适合于焊接中等厚度的焊接结构，同时又具有TIG焊高质量焊缝的特点。

同MIG焊相比，其熔敷速度相差不大，但是热丝TIG 焊的送丝速度独立于焊接电流，因此能够更好地控制焊缝成形，对于开坡口的焊缝，其侧壁熔合性比MIG 焊好得多。

围绕着焊丝的加热方法及进一步提高其熔敷效率和扩大其适用范围，已开发出许多具体的热丝TIG焊方法，主要分类如图1所示
电阻加热热丝TIG焊
单丝高频感应加热热丝TIG焊
电弧加热热丝TIG焊
双丝热丝TIG焊
单道摆动TIG焊
热丝TIG焊窄间隙双道摆动TIG焊
单道不摆动TIG焊
旋转电弧TIG焊
新型热丝TIG焊(TOP-TIG)
高速热丝TIG焊
图1 热丝TIG焊方法的主要分类
二铝合金高频感应热丝TIG焊
国内外现有的热丝TIG焊接都是在焊丝上通过一定电流, 利用焊丝自身电阻产热来预
热焊丝。

这种方法存在一些不足之处,
一是焊丝的温度不易控制, 影响焊接效率和焊缝的质量;
二是在工件和焊丝之间存在一条与焊接主回路相邻的热丝电流回路,焊接电弧受到该回路磁场洛仑兹力的作用而偏离原来的方向, 产生磁偏吹, 对焊缝形状和电弧的准确定位产生不利的影响, 磁偏吹严重时甚至不能焊接;
三是, 对A l及铝合金这一类电阻率较低的焊丝, 电阻加热效率低, 焊丝很难达到合适的温度, 所以到目前为止, 传统热丝TIG焊还不适合A l、Cu等合金的焊接。

与传统热丝T IG 焊接相比, 高频感应加热热丝TIG焊有如下特点。

( 1) 热丝效率高, 加热速度快。

( 2) 适用于各种金属材质的焊丝, 特别是低电阻率焊丝的加热。

( 3) 没有旁路电流磁场干扰, 消除了磁偏吹现象。

( 4) 通过对高频输出电流的控制可以精确地控制焊丝的温度, 通过改变输出振荡频率, 利用高频感应集肤效应, 可以控制感应加热的深度。

三电弧热丝TIG焊的研究
1 电弧热丝预热温度的分析
采用TIG电弧为加热源，对即将进入熔池的焊丝进行直接加热，原理如图2所示
图2 电弧热丝原理图
影响焊丝温度的主要因素有热丝电弧电流I，送丝速度V，焊丝的表面散热Q f，焊接电弧
对焊丝的辐射传热Q t。

其中，前两项是主要影响因素。

Q t的影响在无热丝焊接的情况下依然
存在，因此在对比时可略去而Q f可以归于考虑电弧的有效加热效果η。

2 热丝电弧电流和送丝速度的影响
图3为测量原理图，利用储能点焊将热电偶焊在焊丝上并装卡在工作台上。

焊枪在电机的带动下，以一定的速度运动模拟焊丝送入。

有热电偶产生的电信接入多路测温设备，再将其得到的数据传入电脑用以存储、分析。

图3 测温系统原理图
由图4 可看出，温度在某一时刻陡升，之后缓慢下降。

移动热源温度场［4］热源处温度最高，因此可认为曲线的最高点是电弧经过热电偶时的温度，而焊丝送入熔池时的温度结合送丝速度、电弧加热处与熔池距离利用插值得出。

图4 送丝速度为4000m/min 时温度记录图
图5 温度与热丝电流、送丝速度的变化关系
由图5 可以看出，在送丝速度一定时，温升随电流呈线性增加，其斜率由加热效率η决定；而当热丝电弧电流一定时，温升随送丝速度呈双曲线规律减小，双曲线的形状由加热效率η决定。

由曲线斜率可计算出不同送丝速度的热丝加热效率η。

3 结论
（1）电弧热丝法焊丝的温升与热丝电弧电流呈线性关系，与送丝速度成反比。

（2）电弧热丝TIG 焊能够大幅度提高TIG 焊的效率。

参考文献
【1】汤建锋．热丝TIG焊在转炉汽化冷却烟道制造中的应用．电焊机，2009．39(4)：14l—143．【2】范成磊。

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法. 焊接学报，2006.27（7）:49-52
【3】赵福海，华学明.热丝TIG焊方法最新研究进展. 热加工工艺，2011.40（3）:151-155 【4】吕世雄. 电弧热丝TIG焊工艺特点分析. 焊接学报，2007.10:41-43。