焊接工艺—钨极惰性气体保护焊

正弦波交流：设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有
特别措施消除）。
变脉宽方波交流：设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波交
流有优势。
变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极清
理作用影响更大）
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交流TIG焊由于电弧每秒100次过零点，加上电极（钨）与焊件（钢、 铝等）的物理性质、体积差别巨大，导致正、负半波电流波形严重不 对称（正半波大、负半波小），带来以下问题需要解决：
QS-75/400 气冷焊枪QQ（小电流焊接用I≤ 100A） 如：
QQ-85/100-C 结构组成如右图，外观如下图。
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喷嘴内径DN、长度l0和钨极直径dw之 间的关系大致为（单位mm）：
DN=(2.5 ~ 3.5) dw L0=(1.4 ~ 1.6) DN+(7 ~ 9)
（一）焊接电源 直流电源、交流电源、交直流
电源均采用陡降或垂直下降外特 性。陡降外特性的电源与普通电 弧焊的并无多大差别，原则上可 以通用。
多特性电源（我国清华大学 1980s的专利）
逆变电源（发展方向）
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（二）焊枪及电极 1、焊枪（编号规则见P140）
水冷焊枪QS（大电流焊接用I＞ 100A ） 如：
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二、交流TIG焊
应用：用于焊接铝、镁、铝青铜等合金 （表面易氧化、氧化膜致密）。
正半周电极烧损降低，负半周获得阴极清
理作用／熔深和钨极的电流承载能力介于
DCEN与DCEP之间（左图）。
交流的电流形式
i
i
t
DCEN i
t
AC t
⑴正弦波交流
⑵变脉宽方波交流
⑶变极性方波交流
1、过零点复燃（稳弧）
解决办法：用高压脉冲（≥1500V）稳弧
i
2、回路直流分量的消除
解决办法：在回路中串接电容器（隔直传交）
t
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除以上的电流形式外，TIG焊还可以用脉冲电流形式（包括直流脉 冲和交流脉冲，将在第五节介绍）
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第三节 TIG焊设备
第五章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
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本章重点：①TIG焊的焊材：电极、焊丝；② TIG焊工艺； ③脉冲TIG焊 本章难点： ①交流TIG焊； ② TIG焊工艺（尤脉冲焊工艺） 学习建议： ①应把TIG焊与其它焊接方法的特点进行对比， 以促进理解、把握关键；②课本的内容不够完善，应注意所 补充的有关电极、工艺措施、脉冲TIG焊等有关内容；③通 过练习制订相应的焊接工艺等实践环节来培养和提高工艺能 力和经验。
没有阴极清 理作用
用于大多数 的焊接场合 （除Al、Mg 外）
有阴极清理 电极载流能 实际很少 采
作用
力弱、熔深 用
Hale Waihona Puke Baidu
小、钨极烧
损严重、引
弧困难
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正接与反接 焊接效果图
•钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理
直流正、反接时带电粒子的运动如图： 反接时如左图，工件为阴极， 正离子向工件运动。因阴极区 有很高的电压降，在电场作用 下正离子高速撞击工件（上的 氧化膜），使氧化膜破碎、分 解而被清理掉。又由于阴极斑 点总是优先在氧化膜处形成 （那里电子逸出功低），阴极 斑点又在邻近氧化膜上发射电 子，继而氧化膜又被清除……
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第一节 TIG焊的特点及应用
几个概念： 钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert-gas arc welding） 使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体 保护电弧焊，简称TIG焊, GB/T5185-1985的标注代号是141。 钨极气体保护电弧焊GTAW（gas tungsten arc welding） 钨极氩弧焊 argon tungsten arc welding（141） 氩弧焊 argon arc welding
一、分类及组成 分类（略） 组成：
电源 控制系统 引／稳弧装置 焊枪 供气系统 （水冷系统） (自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置)
•编号方法 如WSJ-400、WSM-400、
WSE-400等（各项字母的意 义参见GB/T10249-1988 《电焊机型号编制方法》）
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喷嘴有陶瓷、纯铜、石英喷嘴。陶瓷 喷嘴焊接电流不能超过350A，纯铜喷 嘴使用电流可达500A。常用的以陶瓷 喷嘴比较多见。 各种形状的喷嘴见右图。
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第二节 TIG焊的电流种类和极性
•TIG焊的电流种类和极性计有 直流：正接 反接 交流：正弦交流 变极性方波交流
它们各有不同的特点和适用场合，应正确选择。 一、直流TIG焊
极性
优点
缺点
应用
正接 (DCEN)
反接 (DCEP)
电极载流能 力强、熔深 大、钨极烧 损少、引弧 容易
背景：1930s，航空工业的大发展提出有色金属的焊接要 求，而MMA和SAW不能很好地解决这个问题（此前有原子 氢焊，但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题）。为适应有色 金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生。
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一、TIG焊的原理（如图）
二、 TIG焊的特点
优点 （1）几乎可以焊接 所有的金属或合金 （2） 焊接质量好（焊缝纯净、 成形好、热影响区小） （3）适于薄板及打底／ 全位置焊（4）无飞溅
但这时大量电子从工件向钨极运动，把大量能量交给钨极，导致其温度升高而烧 损。要避免烧损，只有减小电流！（电流承载能力通常只有正接的1/10，电流太小， 无实用价值。）
正接时如右图，这时电子向工件运动，虽数量多，但体积、质量太小，不能击 碎氧化膜，没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射，带走大量能量（对钨 极产生冷却作用），所以钨极烧损少、电流承载能力大。
缺点 焊接效率低、成本 高；对焊前清理要求严格； 需要特殊的引弧措施；紫 外线强烈、臭氧浓度高； 抗风能力差。
焊接过程动画
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三、 TIG焊的应用
材料：多用于有色金属及其合金 厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm以下为宜） 位置：多用于打底（单面焊双面成形），薄件及管-管、管-板也用于填充和盖 面