钨极氩弧焊技术浅析

教学论文

手工钨极氩弧焊技术浅析

伍红军

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，如图1所示。

图1 钨极氩弧焊示意图

1—喷嘴2—钨极3—电弧4—焊缝5—工件6—熔池

7—焊丝8—氩气

1、钨极氩弧焊原理

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、钨极氩弧焊工艺特点

氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）稳定电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。

（5）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。

（6）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。

钨极氩弧焊的缺点：

（1）设备成本较高。

（2）氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置。

（3）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。

（4）焊接时需有防风措施。

钨极氩弧焊的应用范围：

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。另外，在碳钢和低合金钢的压力管道焊接中，现在也越来越多地采用氩弧焊打底，以提高焊接接头的质量。

3、手工钨极氩弧焊的基本操作技术

手工GTAW的基本操作技术包括：引弧与熔池控制、运弧与焊炬运动方式、填丝手法、停弧和熄弧、焊缝接头操作方法等。

（1）引弧

我们用的引弧方式为击穿式，普通GTAW电源均有高频或脉冲引弧和稳弧装置。手握焊炬垂直于工件，使钨极与工件保持3-5min距离，接通电源，在高压高频或高压脉冲作用下，击穿间隙放电，使保护气电离形成离子流而引燃电弧。该法保证钨极端部完好，烧损小，引弧质量好，因此应用广泛。

（2）熔池控制

控制熔池的形状和大小说到底就是控制焊接温度：温度对焊接质量的影响是很大的，各种焊接缺陷的产生是温度不适当造成的，热裂纹、咬边、弧坑裂纹、凹陷、元素烧损、凸瘤等都是因为温度过高产生的，冷裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等都是焊接温度不够造成的。

（3）运弧

运弧有一定的要求和规律：焊炬轴线与已焊表面夹角称为焊炬倾角，它直接影响热量输入、保护效果和操作视野，一般焊炬倾角为70°-85°，焊炬倾角90°时保护效果最好，但从焊炬中喷出的保护气流随着焊炬移动速度的增加而向后偏离，可能使熔池得不到充分的保护，所以焊速不能太快。GTAW一般采用左焊法。

（4）焊炬握法

用右手拇指和食指握住焊炬手柄，其余三指触及工件作为指点。

（5）焊丝握法

左手中指在上、无名指在下夹持焊丝，拇指和食指捏住焊丝向前移动送入熔池，然后拇指食指松开后移再捏住焊丝前移，这样反复持续下去整根焊丝可不停顿的输送完毕。

焊丝送入角度、送入方式与熟练程度有关，它直接影响到焊缝的几何形状。焊丝应低角度送入，一般为10°-15°，通常不大于20°。这样有助于熔化端被保护气覆盖并避免碰撞钨极，使焊丝以滴状过度到熔池中的距离缩短。送丝动作要轻，不要搅动气体保护层，以免空气侵入。焊丝在进入熔池时，要避免与钨极接触短路，以免钨极烧损落入熔池，引起焊缝夹钨。焊丝末端不要伸入弧柱内，即在熔池和钨极中间，否则，在弧柱高温作用下，焊丝剧烈熔化滴入熔池，引起飞溅并发出乒乒乓乓的响声，从而破坏了电弧的稳弧燃烧，结果会造成熔池内部污染，也使焊缝外观不好，灰黑不亮。

焊丝溶入熔池大致可分为五个步骤：

①焊炬垂直于工件，引燃电弧形成熔池，当熔池被电弧加热到呈现白亮并将发生流动时，就要准备将焊丝送入。

②焊炬稍向后移动并倾斜10°-15°

③想熔池强放内侧边缘约在熔池的1/3处送入焊丝末端，靠熔池的热量将焊丝接触溶入，不要像气焊那样搅拌熔池（BC同时进行）

④抽回焊丝单其末端并不离开保护区，与熔池前沿保持者如分似离的状态准备再次加入焊丝。

⑤焊炬前移至熔池前沿形成新的熔池。（重复CDE动作直至焊接结束）

(6)送丝

送丝可分为外填丝、内填丝和依丝法三种，我们使用的是外填丝法，外填丝法是电弧在管壁外侧燃烧，焊丝从坡口一侧添加的操作方法。外填丝法又分为连续送丝法和断续送丝法，我们补焊只需断续送丝法即可。

断续送丝法有时也称为点滴送入法，是靠手的反复送拉动作将焊丝端头的熔滴送入熔池，熔化后将焊丝拉回退出熔池，但不离开保护区，焊丝拉回时靠电弧吹力将熔池表面的氧化膜排除掉。此法适用于各种接头特别是组对间隙小、有垫板的薄板焊缝或角焊缝焊接，焊后焊缝表面呈清晰均匀的鱼鳞状。断续送丝法容易掌握，初学者多采用这种送丝法。但只适用于小电流、慢焊速、表面波纹粗的焊缝，当间隙较大或电流不合适时，用断续送丝法就难于控制焊接熔池，背面容易产生凹陷。

(7)停弧

停弧就是由于某种原因而中途停下来，然后再继续进行焊接。正确的停弧方法，就是采用铸件加快运弧速度后（缩小熔池面积）再收弧的方法，这样可以没有弧坑和缩孔，给下次引弧继续焊接创造了条件，加快运弧的长度为20mm左右。再引弧焊接时，待熔池形成后，向后压1-2个波纹，接头起点不加或少加焊丝，然后转入正常焊接，为了防止产生气孔，保证焊缝质量，起点或接头处应适当放慢焊接速度。

(8)收弧

收弧也称熄弧，是焊接终止的必须手法。收弧很重要，应高度重视。若收弧不当，易引起弧坑裂纹，缩孔等缺陷，常用收弧方法有：

A．焊接电流衰减法利用衰减装置，逐渐减小焊接电流，从而使熔池逐渐缩小，以至母材不能熔化，达到收弧处无缩孔之目的，普通的GTAW焊机都带有衰减装置。