第五章钨极氩弧焊
钨极氩弧焊
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钨极氩弧焊一、原理在惰性气体的保护下,利用钨电极与工件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接方法称钨极惰性气体保护焊。
焊机:二、工艺特点1、焊接时使用不熔化的钨极,电弧长度容易控制。
需要填充金属时,可从侧面向电弧送进焊丝,焊接电流不受影响。
2、焊接采用惰性气体保护,不需加入焊剂即可获得纯净的焊缝金属。
因此,几乎可以焊接所有金属。
3、焊枪功能:具有良好的导电、绝缘和隔热性能;喷出惰性气体,对焊缝进行良好保护;提前送气,滞后断气;大容量的焊枪能通水冷却。
4、为避免钨极被损坏或引起焊缝钨污染,通常采用非接触式引弧,因此,需配备一个引弧装置;对于普通TIG焊,还需配备稳弧装置,以致焊接过程电弧稳定。
5、无论是使用直流电源,还是使用交流电源,都要求具有恒流的外特性,以减小或排除因弧长变化引起焊接电流的波动。
三、TIG焊优缺点优点1、在惰性气体保护下,不需焊剂几乎可以焊接所有的金属;特别适于焊接化学活性强或形成高熔点氧化物的铝、镁及其合金。
2、焊接工艺性能好。
明弧,能观察电弧及熔池;电弧燃烧稳定,无飞溅,焊后不需去渣,焊缝成形美观;能进行全位置焊接。
是实现单面焊双面成形的焊接方法。
3、能进行脉冲焊接,减少焊接热输入,很适于薄板或对热敏感材料的焊接。
缺点1、熔深前,熔敷速度小,焊接生产率低。
2、钨极载流能力有限,过大焊接电流会引起钨极熔化和蒸发,其微粒可能进入熔池,造成对焊缝金属的污染。
3、焊接时,需采取防风措施。
4、惰性气体较费,生产成本较高。
四、适用范围1、适焊材料钨极氩弧焊几乎可以焊接所有的金属和合金,但因其成本高,生产中主要用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属及其合金,不锈钢和耐热钢。
对于低熔点易蒸发的金属如铅、锡、锌等因焊接操作困难,一般不用TIG焊。
2、适焊的焊接接头和位置常规的对接、搭接、T形接和角接等接头处在任何位置,只要结构上具有可达性均能焊接,小于2mm的薄板卷边接头。
搭接的点焊接头均可以焊接。
《钨极氩弧焊 》课件
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钨极氩弧焊:常见问题
1 焊接后出现气孔
可能是由于未正确清洁工件表面、气体流量不足或焊接速度过快导致。
2 焊缝表面出现裂纹
可能是由于焊接温度过高或冷却速度过快引起的热应力。
3 焊缝强度不够
可能是由于焊接参数选择不当、焊接位置不准确等因素造成的。
钨极氩弧焊:参考文献
相关书籍和文献
《钨极氩弧焊技术手册》、《钨极氩弧焊应 用与发展》等。
《钨极氩弧焊 》PPT课件
钨极氩弧焊是一种常用的焊接方法,本课件将详细介绍钨极氩弧焊的概述、 工作原理、设备和材料、操作步骤、应用、安全注意事项、常见问题和参考 文献。
钨极氩弧焊:简介
钨极氩弧焊是一种常用的电弧焊方法,通过在焊接区域施加一定电压,使用钨极产生的氩气弧电弧,将 工件表面熔化,并通过熔化池形成焊缝。
气体
氩气是常用的气体,用于 保护焊接区域。
钨极氩弧焊:操作步骤
1
准备工作
清洁工件表面,确认焊接位置和姿态。
焊接准备
2
选择合适的焊接参数和材料,安装钨
极和阴极,设置气体流量。
3
开始焊接
点燃等离子弧,将钨极和工件接触,
焊接结束
4
开始焊接过程。
停止等离子弧,清理残留材料,检查 焊缝质量。
钨极氩弧焊:应用
优点
钨极氩弧焊具有高焊接质量、焊缝美观、焊 接可靠等优点。
应用领域
广泛应用于航空航天、化工、能源、制造等 行业的焊接工艺。
钨极氩弧焊:安全注意事项
1 焊接环境
2 泄漏隐患3 电气安全源自确保焊接区域通风良好, 远离易燃、易爆物品。
注意气体泄漏,及时处 理和预防意外。
遵循正确的电气安全操 作,避免触电风险。
钨极氩弧焊工法
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钨极氩弧焊工法1前言钨极氩弧焊是目前金属焊接最常用的方法之一,在现代技术中应用范围非常广泛。
氩弧焊几乎可以焊接所有的金属,最适用于焊接易氧化的铜、铝、钛及其合金,锆、钽、钼等稀有金属,以及不锈钢、耐热钢、高强度钢等金属。
2特点说明本工法在使用功能或施工方法上的特点。
氩弧焊气体保护充分,热量集中;熔池较小,焊接速度快,热影响区较窄,焊接变形小;电弧稳定,飞溅小;焊缝致密,表明无熔渣,成型美观;明弧可见,便于操作,焊接质量较高。
3适用范围说明最宜采用本工法对象或工程部位。
本工法主要依托16500m3LPG船的不锈钢管子焊接的经验,遵循各级船级社规范及AWS 规则要求进行编写。
本工法对本公司的以后建造船舶等不锈钢管的氩弧焊具有一定的通用性,可参考性。
4 工艺原理说明本方法工艺核心部分的原理。
氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊,是一种用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,其电极为不熔化的钨极,焊丝为填充金属。
5 工艺流程说明本工法的工艺流程(可用网络图表示)和操作要点。
6焊接参数7材料说明本工法所使用的新型材料的规格、主要技术指标、外观要求等。
6.2焊接材料(焊丝AWS A5.9ER318)焊丝应放置在通风干燥的仓库内,使用前按照说明书要求的温度与时间进行烘焙。
7 工具设备说明本工法所必需的主要施工机械、设备、工具、仪器等的名称、型号、性能及合理的数量。
●氩弧焊焊机●含纯度为99.99%的氩气瓶●氩气流量表●直径φ2.0mm、φ2.4mm的焊接钨极●专用的砂轮机和不锈钢钢丝刷8 活动组织及安全说明本工法所需要的工种构成、人员数量和技术要求,以及应注意的安全事项和采取的具体措施。
9 质量要求说明本工法所需要的工种构成、人员数量和技术要求,以及应注意的安全事项和采取的具体措施。
9.1焊工要求9.1.1焊工必须须经过专门培训并持有相应船级社的焊接资格证书。
9.2 焊件要求9.2.1 对接管子同心度偏差≤0.5mm。
第五章钨极氩弧焊
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§5--2 钨极氩弧焊焊枪结构
章 首
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章
§5-4 电流的种类和极性
首
一、电流种类和极性的选择
钨极氩弧焊可以采用交流、直流和脉冲等 三种电源或电流形式。
到底采用哪种电源或电流形式,是根据被 焊接材料来决定的。
而对于直流电源或电流,还有极性选择的 问题。
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章
(一)直流钨极氩弧焊
首
直流钨极氩弧焊,因电流没有极性的变 化而电弧燃烧很稳定。
1.直流正极性
直流正极性接法时,工件接正极,钨极接 负,这时钨极烧损轻微,电弧最稳定,主要用 于焊接各种钢制工件、不锈钢等材料。
目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接 的钢种包括碳素结构钢、低合金结构钢、不锈 钢、耐热钢及其复合钢材等。
埋弧焊在造船、锅炉、化工容器、桥梁、 起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。
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返 章
目前,钨极氩弧焊广泛用于飞机制造、原了 首 能、化工、纺织等工业中。由于氩气的保护,隔 离了空气对熔化金属的有害作用,可焊接易氧化 的有色金属及其合金,如不锈钢、高温合金、钛 及其合金以及难熔的活性金属等等。脉冲钨极氩 孤焊适合于焊接薄板,特别适用于全位置管道对 接焊,它使原子能和电站锅炉工程的焊经质量得 到了显著的提高。
返 章 首
§5--1 钨极氩弧焊的特点和应用
一、钨极氩弧焊的焊接过程或原理
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返
章
二、钨极钨极氩弧焊的特点
首
钨极氩弧焊,通常又叫做“TIG”焊。它的电极是用 难熔金属钨或钨的合金棒。电弧燃烧过程个,电极是不 熔化的,故易维持恒定的电弧长度,焊接过程稳定定。 焊接时,电极和电弧区及熔化金属都处在气气保护之中, 使之与空气隔离。当保护气体采用氦气时称氦弧焊,有 时也采用氦与氩的混合气体。
钨极氩弧焊基本知识
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手工钨极氩弧焊基本知识1. 手工钨极氩弧工艺特点(1)工作原理钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极,利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法。
通过钨极与工件之间产生电弧,利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层,使电极和金属熔池与空气隔离,以防止空气的侵入。
同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。
液态金属熔池凝固后形成焊缝。
由于氩气是一种惰性气体,不与金属起化学反应,所以能充分保护金属熔池不被氧化。
同时氩气在高温时不溶于液态金属中,所以焊缝不易生成气孔。
因此,氩气的保护作用是有效和可靠的,可以获得较高质量的焊缝。
焊接时钨极不熔化,所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。
根据所采用的电源种类,钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。
(2)工艺特点1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点a、保护效果好焊缝质量高氩气不与金属发生反应,也不溶于金属,焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程,因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。
b、焊接变形和应力小由弧受氩气流的压缩和冷却作用,电弧热量集中,热影响区很窄,焊接变形与应力均小,尤其适于薄板焊接。
c、易观察、易操作由于是明弧焊,所以观察方便,操作容易,尤其适用于全位置焊接。
d、稳定电弧稳定,飞溅少,焊后不用清渣。
e、易控制熔池尺寸由于焊丝和电极是分开的,焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。
f、可焊的材料范围广几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。
特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金,如铝、镁、钛等。
2)缺点a、设备成本较高;b、氩气电离势高,引弧困难,需要采用高频引弧及稳弧装置;c、氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5-30倍,生成的臭氧对焊工有危害,所以要加强防护;d、焊接时需有防风措施。
3)应用范围钨极氩弧焊是一种高质量的焊接方法,因此在工业行业中均广泛的被采用。
特别是一些化学性能活泼的金属,用其他电弧焊焊接非常困难,而用氩弧焊则可容易地得到高质量的焊缝。
焊工培训教材-第05章钨极氩弧焊
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第五章钨极氩弧焊气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法,其优点是电弧和熔池可见性好,操作方便;没有熔渣或很少熔渣,无需焊后清渣,适应于各种位置的焊接。
但在室外作业时需要采取专门的防风措施。
根据保护气体的活性程度,气体保护焊可以分为惰性气体保护焊和活性气体保护焊。
钨极氩气保护焊(TIG)是典型的惰性气体保护焊,它是在氩气(Ar)的保护下,利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种焊接方法。
5.1适用范围钨极氩弧焊可进行手工操作或机械自动操作,其适用范围见下表:钨极氩弧焊能够焊接的最大板厚小于6mm在要求高质量接头的场合,也采用填充金属的多层钨极氩弧焊。
这样,虽然焊接速度慢、生产效率低,但焊缝质量高。
对于某些厚壁重要构件(如压力容器及管道),在底层熔透焊道焊接、全位置焊接和窄间隙焊接时,为了保证底层焊接质量,往往采用氩弧焊打底。
5.2氩弧焊原理及特点5.2.1原理:钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法。
焊接时氩气从焊枪的喷咀中连续喷出,在电弧周围形成气体保护层隔绝空气,以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响,从而获得优质的焊缝。
焊接过程根据工件的具体要求可以或者不加填充焊丝。
5.2.2 TIG焊的优缺点:1)氩气具有极好的保护作用,能有效地隔绝周围空气;它本身既不与金属起化学反应,也不溶于金属,使得焊接过程中熔池的冶金反应简单易控制,因此为获得高质量的焊缝提供了良好条件。
2)钨极电弧焊非常稳定,即使在很小的电流情况下(<10A)仍可稳定燃烧,特别适合于薄板材料焊接。
3)热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调整,所以这种焊接方法可进行全位置焊接,也是实现单面焊双面成形的理想方法。
4)由于填充焊丝不通过电流,故不会产生飞溅,焊接成形美观。
5)交流氩弧焊在焊接过程中有能够自动清除工件表面氧化膜作用。
因此,可成功地焊接一些化学活泼性强的有色金属,如铝、镁及其合金。
钨极氩弧焊
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钨极氩弧焊一、焊接电源电流焊接电源;一种交流或直流电源,用于引弧、稳弧及正常焊接,电流5~1500A,电压10~35V。
常用手工焊机有S-160A、S-200A、S-250A等。
编称中的S为小类名称手工操作;A为额定电流安培数。
S-160A是小焊机,适合于厚度3mm以下的管道,S-200A适用于5mm 以下的管道焊接。
焊机具有电流自动衰减装置,保证焊缝的收尾质量适应环焊的需要。
有长焊、短焊转换装置,以适应长焊缝、间断焊和点焊。
焊接电流、电流衰减时间及气体保护滞后的时间全部采用无级调节,采用硅整流器作为焊接电源,维护简单、噪声小、效率高、体积小。
二、焊炬焊炬的作用是夹钨极、传导电流、向焊接区输送保护气和供水以冷却喷嘴。
对焊距的要求如下:1、保护气流具有良好的流动状态和造当的挺度,以获得可靠的保护。
2、有良好的导电性。
3、充分地冷却,以保证持久工作。
4、喷嘴与钨极间绝缘良好,以免喷嘴与工件接触时产生短路打弧。
5、质量小,结构紧凑,可达性好,拆装维修方便。
三、气体保护设备为了保护焊接熔池焊缝免受污染,GTAW需要一个保护气源,一个减压器以降低气源的压力,一个流量计以调节和控制气体流量,一个电磁阀,以电信号控制气流的通断。
1)、气瓶;气瓶是保护气气源,氩气瓶外涂以灰色,并标以“氩气”字样,以防止与其他气瓶混用。
瓶装氩气在20°C时,瓶装压力为15Mpa,容积40L、20L等。
使用瓶装氩气焊接完毕时,要把瓶嘴关闭严密以免漏气。
瓶装氩气将要用完时,瓶内要留有少量底气,不得全部用完,以免空气进入瓶内。
2)减压器和流量计;高压气瓶使用一个减压器和流量计或组合装置。
减压器由细螺纹拧到气瓶头上,单级减压器需要定期调节以维持工作压力,双级减压器有着更精确的调节作用,在气瓶压力降低时不用后果新调节。
3)电磁气阀;电磁气阀装在控制箱内,一般是接入36V的交流电,由延时继电器控制。
当切断电源时,电磁气阀处于关闭状态;接通电源时,芯子连同密封塞被吸上去,电磁气阀打开,气体进入焊炬。
钨极氩弧焊的焊接
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⑶热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调节,可进 行各种位置的焊接,也是实现单面焊双面成形的理想方法。
⑷由于填充焊丝熔滴不通过电弧,故不会产生飞溅,焊缝成 形美观。
钨极氩弧焊的特点
2、缺点
⑴焊缝熔深浅,熔敷速度小,产生率较低。
钨极氩弧焊
杨利国
目录
钨极氩弧焊的认识 钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊设备的认识 焊接时的注意事项 钨极氩弧焊的安全技术
一、钨极氩弧焊
1、钨极氩弧焊的原理
钨极惰性气体保护焊是指在惰性气体的保护下,利 用钨电极和工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 (可以不用焊丝)的一种焊接方法。惰性气体有二氧 化碳、氩气等。而氩气作为保护气体最好。铈钨极最 常用。
问题2:为什么用氩气作为惰性气体?
与其他气体相比,氩气有以下优点: (1)氩气易引弧,电弧稳定; (2)氩气的密度大,已形成良好的保护罩,获得较
好的保护效果; (3)氩气的原子质量大,具有很好的阴极清理效果; (4)氩气相对便宜,广泛应用于工业生产中。
1-焊件 2-焊枪 3-遥控 盒 4-冷却水 5-电源与 控制系统 6-电源开关 7-流量调节器 8-氩气瓶
注:铝、镁及其合金和易氧化的铜合金(铝青铜)焊
接时,应该选择交流钨极氩弧焊。
钨极氩弧焊的主要设备
2、控制箱
(1)引弧和稳弧装置 ➢ 短路引弧
采用钨极和焊件近似垂直的方法,去接触焊件表 面,引弧后要迅速提起,进行焊接即可。由于短路接 触,产生电流较大,钨极损耗较大,所以,应尽量少 用。 ➢ 高频引弧
问题1:为什么选用铈钨极?
目前,常用的钨极有钍钨极、纯钨极、铈钨极 三种。纯钨极的熔点和沸点都很高,要求空载电 压较高,承载电流能力较小;钍钨极加入了氧化 钍,可降低空载电压,改善引弧稳弧性能,增大 许用电流范围,但有微量放射性;铈钨极比钍钨 极更容易引弧,更小的钨极损耗,放射剂量也低 的多。因此,采用铈钨极。
钨极氩弧焊(TIG)
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采用可控的电流来加热工件。当每一脉冲电流通过时,工件被加热熔 化形成一个点状熔池,基值电流通过时是熔池冷凝结晶,同时维持电弧燃 烧。因此脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程,焊缝由一个一个 点状熔池叠加而成。脉冲电流频率超过5KHz后,电弧具有强烈的电磁收 缩效果,使得高频电弧的挺度大为增加,电弧具有很强的稳定性和指向性, 因此很适合薄板焊接。此外,高频电弧具有很强的穿透力,增加焊缝熔深。 高频电弧也有利于晶粒细化、消除气孔,得到优良的焊接接头。
Q
脉冲
M 变位式
7
真空充气式
8
2010 Edition 1
2.2 钨极氩弧焊设备的组成
手工钨极氩弧焊(TIG)焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、 水冷系统及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个 焊枪移动装置(行走小车或机器人)和焊丝送进机构。
手 工 钨 极 氩 弧 焊 设 备 的 组 成
按填充焊丝的状态:
冷丝焊 热丝焊 双丝或多丝焊
2010 Edition 1
带脉冲功能的直流TIG焊机(OTC)
当利用基值电流维持主电弧的电离
通道,并周期地加一同极性高峰值的脉 冲电流,产生脉冲电弧,以熔化金属并 控制熔滴过渡,称为脉冲氩弧焊。脉冲 氩弧焊的焊接电流时脉冲直流或脉冲交 流。脉冲氩弧焊由基本电流维持电弧稳 定燃烧,用可控的脉冲电流加热熔化焊 件。脉冲氩弧焊与一般氩弧焊的主要区 别是采用可控的脉冲电流来熔化工件, 而不是利用稳定的直流或交流。又可分 为使用钨极的脉冲氩弧焊和使用熔化极 的脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊(PulsedTIG)特别适合焊接薄板,且飞溅小。
很稳定
不需要
除铝、镁及其 合金、铝青铜 的几乎所有金
第5次课-钨极氩弧焊
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五、TIG焊工艺
1、焊前清理:TIG焊抗气孔能力弱,焊前必须进行严格清理。清 理方法有物理清洗和化学清洗。物理清洗包括有机溶剂、机械加 工、不锈钢丝刷或铜丝刷、纱布或砂轮、刮刀等方法。化学清洗 是依靠化学反应去除工件或焊丝表面的氧化膜。其效果较物理清 洗更好,生产率更高 2、规范参数的选择:钨极氩弧焊的工艺参数主要有焊接电流种 类及极性、焊接电流、钨极直径及端部形状、保护气体流量等, 对于自动钨极氩弧焊还包括焊接速度和送丝速度等。 1)焊接电流种类及大小:焊接电流种类和大小是决定焊缝熔深 的最主要参数。一般根据被焊工件材料、厚度、接头形式、焊接 位置,有时还考虑焊工技术水平 ( 钨极氩弧时 ) 等因素选择
钨极直径 (mm) 1.0 1.0 1.6
尖端直径 (mm) 0.125 0.25 0.5
尖端角度 (O) 12 20 25
电流(A) 恒定直流 2~15 5~30 8~50 脉冲电流 2~25 5~60 8~100
1.6
2.4 2.4 3.2 3.2
0.8
0.8 1.1 1.1 1.5
30
35 45 60 90
钨极的选用
焊接方法 电极材质 2%氧化钍钨(钍) 标志颜色 红色
直流TIG焊接
2%氧化铈钨(铈)
2%氧化镧钨(镧) 2%氧化钍钨(钍)
灰色
黄绿色 红色 灰色 绿色
交流TIG焊接
2%氧化铈钨(铈) 纯钨(纯钨)
钨极
150 mm
标志颜色
2、电流容量:钨极载流能力与电极材料、电流种类和极性、电 极伸出长度等有关。对于一定直径的钨极都存在一个许用电流, 当电流超过许用电流时,会使钨极强烈发热、熔化和蒸发,电 弧 也不稳,影响焊接质量,导致焊缝产生气孔、夹钨等缺陷。在许 用电流允许的情况下应选用细直径钨极以提高电流密度。钨极的 许用电流范围见下表:
钨极氩弧焊工艺基础知识
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钨极氩弧焊工艺基础知识一.钨极氩弧焊(氩弧焊工艺基础知识)以下内容是钨极氩弧焊的基础知识,建议用户认真阅读,对正确使用焊机很重要。
钨极氩弧焊就是把氩气做为保护气体的焊接。
借助产生在钨电极与焊体之间的电弧,加热和熔化焊材本身(在添加填充金属时也被熔化),而后形成焊缝金属。
钨电极,熔池,电弧以及被电弧加热的连接缝区域,受氩气流的保护而不被大气污染。
氩弧焊时,焊炬、填充金属及焊件的相对位置如下图:弧长一般取1-1.5倍钨电极直径。
停止焊接时,首先从熔池中抽出填充金属(填充金属根据焊件厚薄添加),热端部仍需停留在氩气流的保护下,以防止其氧化。
1.焊枪(焊炬)钨极氩弧焊枪(也称焊炬)除了夹持钨电极,输送焊接电流外,还要喷射保护气体。
大电流焊枪长时间焊接还需使用水冷焊枪。
因此,焊枪的正确使用及保护是相当重要的。
钨电极负载电流能力(A)钨电极直径(mm)纯钨钍钨铈钨φ1.0 20-6015-8020-80φ1.640-100 70-150 50-160φ2.060-150 100-200100-200φ3.0 140-180 200-300φ4.0 240-320300-400φ5.0 300-400420-5202.气路气路由氩气瓶减压阀、流量计、软管及电磁气阀(在焊机内)等组成。
减压阀用以减压和调节保护气体的压力。
流量计是标定和调节保护气体流量,氩弧焊机通常采用组合一体式的减压流量计,这样使用方便、可靠。
3.氩气纯度氩弧焊时材质对氩气纯度的要求金属材料铬镍不锈钢太难熔金属氩气纯度(%)≥99.7 ≥99.984.规范参数钨极氩弧焊的规范参数主要由电流、电压、焊速、氩气流量,其值与被焊材料种类、板厚及接头型式有关。
其余参数如钨极伸出喷嘴的长度,一般取1-2倍钨极直径,钨电极与焊件距离(弧长)一般取1.5倍以下钨电极直径,喷嘴大小等则在焊接电流值确定后再选定。
一般不锈钢氩弧焊规范如下:电流种类及极性板厚焊接电流(A) 氩气流量(L/min) 焊丝直径直流正接0.5 30-50 4 Φ1.00.8 30-50 4 Φ1.01.0 35-60 4 Φ1.61.5 45-804-5Φ1.62.075-1205-6Φ2.03.0 110-1406-7Φ2.05。
钨极氩弧焊
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(1)直流正极性TIG焊
1)引弧 通常采用非接触式引弧,即利用高频振荡或者高压脉
冲的引弧器来击穿钨极与工件之间的气隙。在接通焊接电 源后,只要使电极端头接近工件至2~3mm的距离,就能激 发引弧。当电弧稳定燃烧后,控制系统便自动地停止高频 或者高压脉冲。
2)接程序
(1)直流正极性TIG焊
为了使焊接区得到可靠的保护,引弧时需提前2~5s送 气,然后再接通焊接电源,施加高频或者高压脉冲引弧。 一旦电弧引燃,立即切除高频或高压脉冲。焊接结束时, 当电弧熄灭后,还应延迟8~15s停止送气,以便使焊缝尾
图6-10 钨极惰性气体保护电弧焊示意图
1-喷嘴;2-钨极;3-电弧;4-焊缝;5-工件; 6-熔池;7-填充焊丝;8-惰性气体
Quelle:D. Schmid, Industrielle Fertigung
WIG-Schweißen
1、钨极氩弧焊的优点
1)保护作用好,焊缝金属纯净 2)焊接过程稳定 3)焊缝成形好 4)具有清除氧化膜的能力 5)焊接过程便于实现自动化
钨极氩弧焊(WIG) Wolfram-Inertgas-Schweißen
主要内容: 1、钨极氩弧焊的特点及应用 2、焊枪、电极及氩气 3、钨极氩弧焊的种类
一、钨极氩弧焊的特点及应用
钨极氩弧焊是指以钨或钨合金(钍钨、铈钨等) 作为电极,用氩气作为保护气体的电弧焊方法, 简称TIG(Tungsten Inert gas)焊。
2、钨极氩弧焊的缺点
1)需要特殊的引弧措施 2)对工件清理要求严格 3)生产效率较低、成本较高
3、钨极氩弧焊的应用
TIG焊可用于几乎所有金属和合金的焊接,但由于 其成本较高,主要用于不锈钢、高合金钢、高强钢 以及铝、镁、铜、钛等有色金属及其合金的焊接。
钨极氩弧焊
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定义 分类 特点 焊接材料 焊接设备 焊接参数的选择及其影响 设备使用与维护
定义
钨极惰性气体保护焊是用高熔点的纯钨或 钨合金作为电极,用惰性气体(氩气、氦 气)或其混合气体作为保护气体的一种非 熔化极的电弧焊方法。通常用氩气作为保 护气体称之为钨极氩弧焊。
分类
焊接参数选择及其影响
焊接电源种类和 极性选择
电源各类与极性 被焊金属材料
直流正接
直流反接 交流电源
低合金高强钢、不锈钢、耐 热钢、铜、钛及其合金
适用各种金属的熔化极氩弧 焊,钨极.5)d D-喷嘴 直径(mm) d- 钨极直径(mm)
焊接参数选择及其影响
铝及镁合金
焊缝颜色 保护效果 银白有光亮 最好 白色无光亮 较好氩气大 灰白 不好 灰黑 最坏
铜及铜合金
焊缝颜色 保护效果 金黄 最好 黄 良好 灰黄 不好 灰黑 最坏
低碳钢 焊缝颜色 保护效果 灰白有光亮 好 灰 较好 灰黑 不好
焊接参数选择及其影响
喷嘴到焊件的距离:越远保护效果越差, 越近保护效果越好,但影响视线。通常以 5-12MM为宜。 钨极伸出长度:通常伸出3-4MM,在角焊 时伸出稍微长点。
谢谢大家!
按操作方法分:1、手工氩弧焊,2、自动 氩弧焊。 按电源种类分:1、直流氩弧焊,2、交流 氩弧焊,3、脉冲氩弧焊。
特点
优点:1、保护效果好,焊缝质量高,2、 焊件变形小,3、效率高,4、便于观察熔 池,焊接技术容易掌握,5、适合全位置 焊接。 缺点:1、设备及焊材成本高,2、氩气电 离电压高,引弧困难,需采用高频引弧及 稳弧装置,3、对人体危害大。
焊接材料
钨极氩弧焊课件
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— 1.8~2.2 0.06 0.02 0.01 0.01
—
—
— — ——
3. 钨极的种类、牌号及规格
(1)纯钨极——W1、W2 (2)钍钨极——WTh-7、 WTh-10、 WTh-15 (3)铈钨极——Wce-20 (4)钨极的规格 钨极的长度范围为76~610 mm,直径分为:0.5 mm、1.0 mm、1.6 mm、2.0 mm、2.5 mm、3.2 mm、4.0 mm、5.0 mm、 6.3 mm、8.0 mm、10 mm等多种。
2. 焊丝的作用及要求
(1)焊丝的作用 焊丝是填充金属,与熔化母材混合形成焊缝。 (2)对焊丝的要求 1)化学成分匹配。 2)合金成分含量稍高。 3)符合国家规定。 4)手工焊焊丝一般每根长500~1000mm的直丝。 5)焊丝直径范围为0.4 ~9mm。
3. 焊丝的使用与保管
(1)焊丝应符合国家标准规定 (2)焊丝化学成分应与母材化学成分接近 (3)焊丝应用质量合格证书 (4)焊丝的清理
氩弧焊示意图
a)钨极氩弧焊 b)熔化极氩弧焊 1-熔池 2-喷嘴 3-钨极 4-气体 5-焊缝 6-焊丝 7-送丝滚轮
2. 氩弧焊的分类
3. 氩弧焊的特点
(1)优点 • 焊缝质量较高 • 焊接变形与应力小 • 可焊的材料范围广 • 操作技术易于掌握
(2)缺点 • 熔深浅,熔覆速度慢 • 钨极承载电流小 • 氩气较贵 • 不适于有风的地方 • 设备比较复杂
伸出长度一般为3 ~5mm。
氩气有效保护区域
焊丝直径的选择
在生产实践中,可通过观察焊接表面色泽,以及是否有气 孔来判定氩气保护效果。
不锈钢件焊缝表面色泽与保护效果的评定
焊缝色泽 保护效果
银白色、 金黄色
焊接方法与设备钨极惰性气体保护焊第五章钨极惰性气体保护焊
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3、氩弧焊适用焊接范围
2 氩弧表面熔凝
氩弧表面熔凝实际上是用电极与工 件之间产生的电弧热,使表面产生 局部的重新熔化,并在冷基体的作 用下快速凝固,从而使组织细化, 实现硬度和韧性的最佳结合。
适用范围:
氩弧熔凝最适用于铸铁、高碳高合金钢。 铸铁熔凝后形成莱氏体组织,进一步冷却, 将引起奥氏体向马氏体转变主要应用于模 具,提高了模具的表面强度、耐磨性和热 稳定性。
加热到相变以上(奥氏体转变温度以上,产生马氏 体等相变强化(即表面硬化或淬火硬化),由于氩 弧加热能量利用率高,速度快,温度梯度大,冷 却速度快,材料的相变过程时间短,奥氏体晶粒 来不及长大,可获超细晶粒的组织,而使材料表 层具有较高的强硬性和耐磨性。
适用范围:
适合于碳钢、中碳低合金钢、铸铁等材料的表 面强化。例如,对45钢和T7钢,经氩弧加热, 在钢的表面形成细针马氏体,45钢和T7钢的 表面硬度HRC分别达到62和66。因心部没有 受到加热温度的影响,仍保持原有45钢和T7 钢的较好塑性和韧性。在导轨,船用柴油机活 塞及一些工、模具上应用都取得了很好的效果。
合金粉末选择根据零部件的性能要 求和氩弧表面合金化的工艺要求来 定。如以耐磨为主,就应选W,Ti, B,Mo等元素及其碳化物;以耐 蚀为主,就应选Ni,Cr元素。
4 氩弧熔覆
按需要在基体材料表面预先涂覆一 层特殊性能的合金粉,并用氩弧加热将 其熔化,在基体表面形成具有某些特性 的覆层。它与氩弧表面合金化有类似之 处,但要防止涂覆层与基体过分地混合 熔融而得不到所需要的涂层,这一点是 与氩弧表面合金化不同的。
第五章钨极氩弧焊

1)钨极直径 根据焊.0 1.6 1.6 尖端直径/mm 0.125 0.25 0.5 0.8 尖端角度(°) 12 20 25 30 电流/A 恒定电流 2~15 5~30 8~50 10~70 脉冲电流 2~25 5~60 8~100 10~140
2.4
2.4 3.2 3.2
第一节 钨极氩弧焊基础
一、钨极氩弧焊原理及应用 1.钨极氩弧焊原理 氩弧焊有钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。钨极氩弧 焊是用钨捧(纯钨或钨合金)做电极,焊接时钨极不熔 化,需另添加焊丝。熔化极氩弧焊使用焊丝作电极,属 于熔化极焊接。氩弧焊的焊接过程如图所示。
a)钨极氩弧焊 l-熔池 2-喷嘴 3-钨极
GB/T 4842-2006《氩》规定用于焊接的氩气纯度应不 小于99.99%。焊接用的氩气常以气态形式罐装在氩气 瓶内,氩气瓶呈灰色,瓶体标以深绿色“氩”字样;氩 气瓶工作压力为14.7 MPa,容积40 L(升),氩气瓶的气 体必须经减压器减压后方可使用,其安全使用规程与氧 气瓶相似,图是氩气瓶的外观图。 2)氦气 氦气也是惰性气体,所谓惰性气体的基本 含义是既不与金属发生反应,也不溶解于 液态金属中,氦气的基本性质与氩气有共 同之处,且具有更大的电弧热量。焊接所 应用的氦气应符合GB4844.2-1995《纯氦》 氩气瓶 的要求,纯度≥99.99%。
11.1
3.2
喷嘴与钨极相应数值关系
3)控制系统 控制系统功能最基本的是程序控制、引弧、提前送气/ 滞后断气、电流衰减等, 图是控制箱外形。不同品牌的 设备其功能不尽相同,当前控制系统已向数字化方向发展
4)供气系统 供气系统连接路线是氩气瓶(银灰色) →气体减压及气体流量计→电磁气阀控制 →焊枪,图是应用比较多的一种气体减压 流量计。
湖南大学焊接工程基础第五章 钨极氩弧焊
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学习目标
明确钨极氩弧焊的原理、特点及应用; 掌握钨极氩弧焊的电流种类与极性的选择; 了解钨极氩弧焊机的结构; 了解钨极氩弧焊的焊接工艺和新型钨极氩弧焊方法。
主要内容
第一节 钨极氩弧焊的原理与特点 第二节 钨极氩弧焊焊机 第三节 钨极氩弧焊工艺
2020/1/30
第五章 钨极氩弧焊
5
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第五章 钨极氩弧焊
7
第一节 钨极氩弧焊的原理及特点
钨极端部必须磨光。 薄板、小电流时,小 直径钨极末端磨成尖 锥 角 θ ( 约 20° ) ; 大电流时磨成钝锥角 (大于90°)或带有 平顶的锥形。抑制电 弧扩散,稳定电弧斑 点,减小损伤。 Θ越 大,熔深增大,熔宽 减小。
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第五章 钨极氩弧焊
27
第三节 钨极氩弧焊工艺
工艺参数的影响
焊接电流 根据材料的性质和厚度来确定。焊接电流增大,凹陷深度、 背面焊缝余高、熔深及熔宽都增大,焊缝余高减小。焊接电流过大,引 起咬边,焊漏等缺陷,反之形成未熔透焊缝。
喷嘴与工件的距离、弧长和电弧电压 弧长增加则电弧电压增加,焊缝 熔宽和加热面积增大。但弧长过长,热量损失严重,熔宽与母材熔化较 小。应尽力采用较短电弧焊接。
22
第二节 钨极氩弧焊焊机
2、 直流分量的产生和消除方法
直流分量的产生及危害
采用交流钨极氩弧焊时,钨极和焊件的电、热物理性
能及几何尺寸等方面的差异,造成在交流两个半周中电弧
导电率、电场强度、电弧电压以及焊接电流不对称。
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第五章 钨极氩弧焊
直流分量的危害
削弱清除工件表面氧化 膜的作用;焊接变压器 铁芯单向磁饱和,励磁 电流增大,铁损和铜损 增加,效率降低;使焊 接电流严重畸变,功率 因 数 降 低 , 影 响 电 弧23燃 烧稳定性。
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4)高频电弧振荡作用有利于获得细晶粒的金相组织,消除气孔,提高接头的力学性能;
5)高频电弧挺度大、指向性强,适合高速焊,焊接速度最高可达到3m/min,大大提高生产率。
5.4氩弧焊设备
钨极氩弧焊设备通常由焊接电源、引弧及稳弧装置、焊枪、供气系统、水冷系统和焊接程序控制装置等部分组成。对于自动氩弧焊还应包括焊接小车行走机构及送丝装置。
6)钨极承载电流能力较差,过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发,其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。因此,熔敷速度小,熔深浅、生产率低。
7)采用的氩气较贵,熔敷率低,且氩弧焊机又较复杂,和其它焊接方法(如焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊)比较,生产成本较高。
8)氩弧受周围气流影响较大,不适宜室外工作。
综上所述,钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接,但由于热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属(如铅、锡、锌),焊接较困难。
5.5氩弧焊的安全防护措施
通风措施氩弧焊工作现场要有良好的通风装置,以排出有害气体及烟尘。
防护射线措施尽可能采用放射剂量极低的铈钨极,钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。
防护高频的措施为了防备和消弱高频电磁场的影响,采取的措施有:a.工件良好接地;焊枪电缆和地线要用金属编织线屏蔽;b.适当降低频率;c.昼存根使用高频振荡器做为稳弧装置,减小高频电作用时间。
5.3.4脉冲氩弧焊
脉冲氩弧焊是采用可控的脉冲电流来加热工件。当每一次脉冲电流通过时,工件被加热熔化形成一个点状熔池,基值电流通过时使熔池冷凝结晶,同时维持电弧燃烧。因此焊接过程是一个断续的加热过程,焊缝是由一个一个点状熔池叠加而成。电弧是脉动的,有明亮和暗淡的闪烁现象。由于采用了脉冲电流,故可以减少焊接电流平均值(交流是有效值),降低焊件的热输入。通过脉冲电流、脉冲时间和基值电流、基值时间的调节能够方便地调整热输入量大小。
实践证明,脉冲电流频率超过5kHz后,电弧具有强烈的电磁收缩效果,使得高频电弧的挺度大为增加,即使在小电流情况下,电弧亦有很强的稳定性和指向性,因此对薄板焊接非常有效;电弧压力随着焊接电流频率的增高而增大。所以高频电弧具有很强的穿透力,增加焊缝熔深;高频电弧的振荡作用有利于晶粒细化、消除气孔,得到优良的焊缝接头。
5.3氩弧焊电流种类及极性选择
不同的金属材料,在进行钨极氩弧焊时要求不同的电流种类及极性。铝、镁及其合金一般选用交流,而其它金属焊接均采用直流正接。
5.3.1直流钨极氩弧焊
直流钨极氩弧焊时采用直流电流,没有极性变化,因此电弧燃烧非常稳定。然而它有正、负极性之分。工件接电源正极,钨极接电源负极称为正接法,反之,则称为反接法。
2)直流分量
交流钨极氩弧焊时电压和电流的波形如图。正半波时,钨极为负极,因具有熔点和沸点高,且导热差,直径小,则钨极具有很高温度使得热电子发射容易,所以电弧电压低,焊接电流大,导电时间长;负半波时,工件为负极,其熔点和沸点低,且尺寸大,散热快,电子发射困难,所以电弧电压高,焊接电流小,导电时间短。由于正负半波电流不对称,在交流焊接回路中存在一个由工件流向钨极的直流分量,这种现象称为电弧的“整流作用”。电极和工件的熔点、沸点、导热性相差越大(如钨和铝、镁),上述不对称情况就越严重,直流分量就越大。
5.3.2交流钨极氩弧焊:交流电流的极性是在周期性地变换,相当于在每个周期里半波为直流正接,半波为直流反接。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子而又不致于过热,有利于电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。这样,同时兼顾了阴极清理作用和钨极烧损少、电弧稳定性好的效果,对于活泼性强的铝、镁、铝青铜等金属及其合金一般都选用交流氩弧焊。
1)直流正接:电弧燃烧时,弧柱中的电子流从钨极跑向工件,正离子流跑向钨极。由于此时钨极为阴极,具有很强的热电子发射能力,大量高能量的电子流从阴极表面发射出来,跑向弧柱。在发射电子流的同时,这些具有高能的电子要从阴极带走一部分能量,即阴极以气化潜热形成失掉一部分能量,这些能量的损失将造成阴极表面的冷却,此时钨极烧损极少。同时由于阴极斑点集中,电弧比较稳定。工件受到质量很小的电子流撞击,故不能除去金属表面的氧化膜。除铝、镁合金外,其它金属表面不存在高熔点的氧化膜问题,故一般金属焊接均采用此种连接方法。
钨极氩弧焊能够焊接的最大板厚小于4mm,在要求高质量接头的场合,也采用填充金属的多层钨极氩弧焊。这样,虽然焊接速度慢、生产效率低,但焊缝质量高。对于某些厚壁重要构件(如压力容器及管道),在底层熔透焊道焊接、全位置焊接和窄间隙焊接时,为了保证底层焊接质量,往往采用氩弧焊打底。
5.2氩弧焊原理及特点
5.2.1原理:
2)钨极电弧焊非常稳定,即使在很小的电流情况下(<10A)仍可稳定燃烧,特别适合于薄板材料焊接。
3)热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调整,所以这种焊接方法可进行全位置焊接,也是实现单面焊双面成形的理想方法。
4)由于填充焊丝不通过电流,故不会产生飞溅,焊接成形美观。
5)交流氩弧焊在焊接过程中能够自动清除工件表面的氧化膜作用,因此,可成功地焊接一些化学活泼性强的有色金属,如铝、镁及其合金。
5.3.3交流矩形波氩弧焊
这是一种新型的交流氩弧焊,它能很好地改善交流电弧的稳定性,又能合理地分配钨极和工件之间的热量,在满足阴极清理的条件下,最大限度地减少钨极烧损和大的熔透深度。
矩形波交流氩弧焊的优点是:
1)由于矩形波过零后电流增长快,再引燃容易,和一般正弦波相比,大大提高了稳定性能。
2)可根据焊接条件选择最小而必要的占空比,使其既能满足清理氧化膜的需要,又能获得最大的熔深和最小的钨极损耗。
交流脉冲氩弧焊可以得到稳定的交流氩弧,同时通过调节正负半波的占空比既满足去除氧化膜,又能得到大的熔深,钨棒烧损又最少。脉冲氩弧焊具有以下几个特点:
1)焊接过程是脉冲式加热,熔池金属高温停留时间短,金属冷凝快,可减少热敏感材料生产裂纹的倾向性;
2)焊件热输入少,电弧能量集中且挺度高,有利于薄板、超薄板焊接;接头热影响区和变形小,可以焊接0.1mm厚不锈钢薄片;
采用直流正接有如下优点:
a.工件为阳极,接受电子轰击放出的全部动能和逸出功,电弧比较集中,阳极加热面积比较小,因此获得窄而深的焊缝。
b.钨极的热电子发射能力强,所以正接时电弧非常稳定。
c.钨极发射电子的同时,具有很强的冷却作用,所以钨极不易过热,采用正接法钨极允许通过的电流要比焊接时大很多。
2)直流反接法:反接时弧柱内的电子流跑向钨极而离子流跑向工件。当离子流撞向工件时,工件表面的氧化膜会自动地破碎被清除,即出现所谓的阴极清理作用。而钨极受到电子流的撞击,把电子流所携带的能量以凝固热形式吸收进来,使得钨极具有很高的温度而过热,导致熔化,所以反接时钨极允许承受的焊接电流很小。焊接的工件材料如钢、铝、铜等一般都属冷阴极材料,其电子发射主要为场致发射,场致发射时对阴极材料没有冷却作用,所以工件所处的温度较高,但由于氧化膜存在,阴极斑点在氧化膜上来回游动,电弧不集中,加热区域大,因此电弧不稳,且熔深浅而宽,此法生产率低,电弧稳定性不好,一般不推荐使用。
其它个人防护措施氩弧焊时,由于臭氧和紫外线作用强烈,穿戴非棉布工作服。在容器内焊接又不能采用局部通风的情况下,可以采用送风式头盔,送风口罩或防毒口罩等个人防护措施。
5.1适用范围
钨极氩弧焊可进行手工操作或机械自动操作,其适用范围见下表:
被焊材质
碳钢、合金钢、不锈钢、耐热钢、耐热合金钢、难熔金属、铝合金、铜合金及钛合金等。
被焊板厚
适宜于焊接薄板,可以焊接的最小板厚为0.15mm。
焊接位置
全位置
焊件形状
手工焊适宜于焊接形状复杂的焊件,难以接近的部位或间断短焊缝。
自动焊肆适宜于焊接有规则的长焊缝;例如纵缝、环缝或曲线焊缝。
交流氩弧焊较直流氩弧焊复杂,主要表现在以下几方面:
1)阴极清理作用
当工件为负极时,表面生成的氧化膜逸出功小,易发射电子,所以阴极斑点总是优先在氧化膜处形成。工件为冷阴极材料时,阴极区有很高的电压降,因此阴极斑点能量密度相当高,远远高于阳极。正离子在阴极电场作用下高速撞击氧化膜,使得氧化膜破碎,分解而被清理掉,接着阴极斑点又在邻近氧化膜上发射电子,继而又被清理,阴极斑点始终在金属表面的氧化膜上游动,被清理的氧化膜面积也不断地扩大,直到在氩气所能保护的范围内。清理作用的强弱与阴极区的能量密度和正离子质量有关,能量密度越高,离子质量越大清理效果越好。正接时,工件转为阳极,不存在清除氧化膜的功能。
第五章钨极氩弧焊
气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法,其优点是电弧和熔池可见性好,操作方便;没有熔渣或很少熔渣,勿需焊后清除,适应于各种位置的焊接。但在室外作业时需要采取专门的防风措施。
根据保护气体的活性程度,气体保护焊可以分为惰性气体保护焊和活性气体保护焊。钨极氩气保护焊(TIG)是典型的惰性气体保护焊,它是在氩气(Ar)的保护下,利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种焊接方法。
钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法。焊接时氩气从焊枪的喷咀中连续喷出,在电弧周围形成气体保护层隔绝空气,以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响,从而获得优质的焊缝。焊接过程根据工件的具体要求可以或者不加填充焊丝。
5.2.2 TIG焊的优缺点:
1)氩气具有极好的保护作用,能有效地隔绝周围空气;它本身既不与金属起化学反应,也不溶于金属,使得焊接过程中熔池的冶金反应简单易控制,因此为获得高质量的焊缝提供了良好条件。
直流分量的存在消弱了阴极清理作用,使焊接过程困难,另外,直流分量磁通将使得焊接变压器铁芯饱和而发热,降低功率输出甚至烧毁变压器。为此要降低或消除直流分量。可在焊接回路中串接无极性的电容器组,容量按300~400μF/A计量。
3)引弧和稳弧性能差