焊接方法与设备10钨极氩弧焊1讲解
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2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
阴极雾化作用，可焊铝镁及其合金，焊缝表面光 洁、成形良好，一般作薄板焊接用。
（三）交流
焊接铝镁及其合金的最佳选择。
工件为阴极的负半周阴极破碎，清除熔池区表面坚 硬的氧化膜，钨棒为阴极的正半周使焊缝获得较大的 熔深，钨棒温度下降，电弧稳定性得以改善。
方波、脉冲。 按自动化程度：手工TIG、自动TIG。
二、组成 弧焊电源、焊枪、控制系统及供水、
供气系统 。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
1.弧焊电源 陡降外特性。 2.焊枪 要求：W棒夹持方便、气保护效果好、 水冷却。 3.控制系统 ①引弧②熄弧③程序控制
4. 举例 （WS系列氩弧焊机）
2020/4/27
比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好
小结
由上述试验观察可得出结论： 含有1~2%Y2O3，ZrO2，CeO2的钨电极性能
较好。（许用电流、耐用、引弧及稳定电弧性能 好，放射性小）。
2020/4/27
（二）钨极直径及端部形状
2020/4/27
钨极端部温度场
2020/4/27
钨极端部电弧形态
2020/4/27
从钨极端头烧损情况看
2020/4/27
从钨极温度分布看
2020/4/27
从电弧力角度看
2020/4/27
钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑 的球端，电流负载能力低 引弧非常容易, 更高的负载能力，但 稍带放射性 性能等同于钍钨，但无放射性
Ar保护，电极为W，不熔化，填充焊丝。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Tungsten Arc Filler Metal Pool Seam
第七章 钨极氩弧焊
二、特点及应用
1.特点
电弧稳定，保护效果好 适应性好，适于各种材料及全位置焊 熔深浅，生产率低
2.应用
无材料、板厚、位置的限制，是最好的焊 接方法之一 。
存在问题：①有直流分量
2020/4/27
②需稳弧措施
（三）交流 直流分量产生的原因：
由于钨棒和工件在电、热物理性能和几何尺寸上 的明显差异，造成交流电弧在相邻两个半周内弧柱 区导电率、电场强度、电弧电压和电流的不对称。 钨棒为阴极时，弧柱导电率高、电场强度小、电弧 电压低而电流大，而工件为阴极时，电弧电压高而 电流小。这种不对称的交流电流可以看作是一个直 流电流和一个对称交流电流的合成，前者即直流分 量，方向与钨棒为阴极时电流方向相同，由工件指 向钨极。
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Байду номын сангаас
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
手弧焊
埋弧焊 高效、节能
应用于黑色金 属、铜、镍
CO2焊
应用于黑 色金属
不能用于铝镁合金的焊接
2020/4/27
惰性气体实施焊接区保护
He
Ar
熔化极
2020/4/27
非熔化极
熔化极氩弧焊存在的局限
指状 熔深
设备 复杂
薄板焊 适应性 差
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
§7-1 概述
一、基本原理
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
钨极氩弧焊直流分量消除方法
2020/4/27
五、引弧器
高频引弧器主电路
2020/4/27
高频振荡器输出波形
2020/4/27
能量可控高频引弧器主电路
2020/4/27
引弧器与焊接主电路并联接
2020/4/27
引弧器与焊接主电路串联连接
2020/4/27
稳弧：
2020/4/27
焊件材料与极性关系
△：最佳
2020/4/27
○：良好
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊 §7-3 焊接工艺
工频正弦波TIG焊，电流100次/s过零点，过 零后钨棒为阴极时，重复引燃电压较低，易引燃 电弧，而过零后Al、Mg及其合金为阴极时，重复 引燃电压很高，不附加电压难以引燃电弧，因此 需附加稳弧措施。
第七章 钨极氩弧焊
并联式晶闸管高压脉冲稳弧和引弧电路
2020/4/27
§7-2 钨极氩弧焊机
一、类型 按供电种类分：直流、交流、交直流、
2020/4/27
钨极锥度与焊缝熔深、熔宽的关系
H
2020/4/27
钨极许用电流
2020/4/27
钨极锥度与电流关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊 （三）焊枪
作用：夹持钨棒，输送气体。
2020/4/27
TIG 焊炬
2020/4/27
Gas- and water cooling
Best cooling due to high
water flow
Water
Long service life of wearing parts
Gas
Stable welding process
水冷TIG焊枪
2020/4/27
气冷TIG焊炬
2020/4/27
Cold wire feeder Pull
四、电流种类和极性
直流（正极性、反极性） 交流 脉冲
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
2020/4/27
- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
2020/4/27
（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
三、电极及焊枪
（一）钨极材质及其电特性 钨极熔点（3690K）、沸点（5900K）高，
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。
第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
阴极雾化作用，可焊铝镁及其合金，焊缝表面光 洁、成形良好，一般作薄板焊接用。
（三）交流
焊接铝镁及其合金的最佳选择。
工件为阴极的负半周阴极破碎，清除熔池区表面坚 硬的氧化膜，钨棒为阴极的正半周使焊缝获得较大的 熔深，钨棒温度下降，电弧稳定性得以改善。
方波、脉冲。 按自动化程度：手工TIG、自动TIG。
二、组成 弧焊电源、焊枪、控制系统及供水、
供气系统 。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
1.弧焊电源 陡降外特性。 2.焊枪 要求：W棒夹持方便、气保护效果好、 水冷却。 3.控制系统 ①引弧②熄弧③程序控制
4. 举例 （WS系列氩弧焊机）
2020/4/27
比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好
小结
由上述试验观察可得出结论： 含有1~2%Y2O3，ZrO2，CeO2的钨电极性能
较好。（许用电流、耐用、引弧及稳定电弧性能 好，放射性小）。
2020/4/27
（二）钨极直径及端部形状
2020/4/27
钨极端部温度场
2020/4/27
钨极端部电弧形态
2020/4/27
从钨极端头烧损情况看
2020/4/27
从钨极温度分布看
2020/4/27
从电弧力角度看
2020/4/27
钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑 的球端，电流负载能力低 引弧非常容易, 更高的负载能力，但 稍带放射性 性能等同于钍钨，但无放射性
Ar保护，电极为W，不熔化，填充焊丝。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Tungsten Arc Filler Metal Pool Seam
第七章 钨极氩弧焊
二、特点及应用
1.特点
电弧稳定，保护效果好 适应性好，适于各种材料及全位置焊 熔深浅，生产率低
2.应用
无材料、板厚、位置的限制，是最好的焊 接方法之一 。
存在问题：①有直流分量
2020/4/27
②需稳弧措施
（三）交流 直流分量产生的原因：
由于钨棒和工件在电、热物理性能和几何尺寸上 的明显差异，造成交流电弧在相邻两个半周内弧柱 区导电率、电场强度、电弧电压和电流的不对称。 钨棒为阴极时，弧柱导电率高、电场强度小、电弧 电压低而电流大，而工件为阴极时，电弧电压高而 电流小。这种不对称的交流电流可以看作是一个直 流电流和一个对称交流电流的合成，前者即直流分 量，方向与钨棒为阴极时电流方向相同，由工件指 向钨极。
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Байду номын сангаас
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
手弧焊
埋弧焊 高效、节能
应用于黑色金 属、铜、镍
CO2焊
应用于黑 色金属
不能用于铝镁合金的焊接
2020/4/27
惰性气体实施焊接区保护
He
Ar
熔化极
2020/4/27
非熔化极
熔化极氩弧焊存在的局限
指状 熔深
设备 复杂
薄板焊 适应性 差
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
§7-1 概述
一、基本原理
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
钨极氩弧焊直流分量消除方法
2020/4/27
五、引弧器
高频引弧器主电路
2020/4/27
高频振荡器输出波形
2020/4/27
能量可控高频引弧器主电路
2020/4/27
引弧器与焊接主电路并联接
2020/4/27
引弧器与焊接主电路串联连接
2020/4/27
稳弧：
2020/4/27
焊件材料与极性关系
△：最佳
2020/4/27
○：良好
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊 §7-3 焊接工艺
工频正弦波TIG焊，电流100次/s过零点，过 零后钨棒为阴极时，重复引燃电压较低，易引燃 电弧，而过零后Al、Mg及其合金为阴极时，重复 引燃电压很高，不附加电压难以引燃电弧，因此 需附加稳弧措施。
第七章 钨极氩弧焊
并联式晶闸管高压脉冲稳弧和引弧电路
2020/4/27
§7-2 钨极氩弧焊机
一、类型 按供电种类分：直流、交流、交直流、
2020/4/27
钨极锥度与焊缝熔深、熔宽的关系
H
2020/4/27
钨极许用电流
2020/4/27
钨极锥度与电流关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊 （三）焊枪
作用：夹持钨棒，输送气体。
2020/4/27
TIG 焊炬
2020/4/27
Gas- and water cooling
Best cooling due to high
water flow
Water
Long service life of wearing parts
Gas
Stable welding process
水冷TIG焊枪
2020/4/27
气冷TIG焊炬
2020/4/27
Cold wire feeder Pull
四、电流种类和极性
直流（正极性、反极性） 交流 脉冲
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
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- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
2020/4/27
（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
三、电极及焊枪
（一）钨极材质及其电特性 钨极熔点（3690K）、沸点（5900K）高，
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。