氩弧焊焊接原理及焊接技术

氩弧焊焊接原理及焊接技术

氩弧焊是惰性气体保护焊（用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称为气体保护焊。气体保护焊是用特殊的焊炬或焊枪，不断通以某种气体，使电弧和熔池与周围的空气隔离，从而保证获得优质焊接接头的焊接方法。）应用非常广泛。氩气是一种比较理想的保护气体，比空气重25％。氩弧焊具有以下优点：

其一，氩气是最稳定的惰性气体之一，焊接时能在电弧周围形成一圈稳定的气流层，防止空气进入焊接区域，保护熔焊金属不被氧化和氮化，同时氩气本身也不溶于金属或与金属发生任何化学反应，因而一般不会出现气孔和合金元素烧损，焊接质量较高。氩弧焊在化学性质活泼的有色金属和对焊缝要求严格的合金钢、碳素钢结构焊接中广泛应用。

其二，氩弧具有较好的电弧稳定性，氩气是单原子气体，热容量小，导热率低，热量消耗少，对电弧稳定燃烧十分有利，就是在小焊接电流和长弧的条件下，电弧仍很稳定，操作方便，质量容易控制。同时氩弧还具有明显的阴极雾化作用，由于氩气为单原子气体，电离时直接离解为电子和正离子，当直流反接时，正离子对工件表面轰击，促使工件表面的氧化膜破碎，起到了电弧对工件表面进行清洗的作用。在焊接铝、镁及其合金等有色金属时，既提高焊接质量又简化了工艺过程，使焊缝表面光洁美观。

氩气的缺点是电离电势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。

氩弧焊具体分为钨极氩弧焊、钨极脉冲氩弧焊、熔化极氩弧焊、熔化极脉冲氩弧焊等。其中以手工钨极氩弧焊应用最广。

手工钨极氩弧焊属于非熔化电极氩弧焊，它利用钨棒作为电极，依靠手工操作，使钨极和工件之间产生电弧，并用氩气严密地保护钨极、焊丝和熔池进行焊接。焊丝用手工加入，电源可用直流或交流。

一、焊接设备

手工钨极氩弧焊的焊接设备一般包括电源、控制系统、供气系统、焊枪等，其系统图如图所示。

1.焊接电源

焊接电源有交流和直流两种，一般用交流电。

2.控制系统

一般包括引弧装置、稳弧装置、电磁气阀、电源开关、指示仪表等。（1）高频引弧器氩气是一种较难电离的气体，所以引弧比较困难。高频引弧器是通过在钨极与焊件之间另加的调频高压电击穿钨极与焊件之间的间隙而引弧的。

（2）延时线路它的作用是控制供气系统，通过对电磁气阀的延时控制，使氩气滞后关闭。

（3）脉冲稳弧器：当采用交流电流时，焊接电流过零电位改极性时，在负半坡开始瞬间用一个外加脉冲电压使电弧重复引燃从而达到稳

弧目地。

（4）WSM-250A型氩弧焊机控制面板及调整

①“电流表”指示焊接电流的大小。

②手工焊：转换开关拨到“手工焊”,基值电流调到最大，焊机这时相当于一台直流电焊机，根据焊件调节“电流调节”，电源极性。

③氩弧焊：

当“基值电流”比“电流调节”调整的大时，电流稳定在“电流调节”值输出，电弧大小稳定。

当“基值电流”比“电流调节”调整的小时，电流输出大小变化，呈脉冲焊接，电弧大小规律变化。

④“脉冲占空比”指大电流焊接时间占电流大小变化一次总时间的比例。

⑤“脉冲频率”指电流大小变化的快慢，单位“Hz”。

如：脉冲占空比调到0.6,假设电流大小变化一次总时间为10秒，大电流输出时间占6秒，小电流输出时间占4秒。脉冲频率越大，总时间“T”越短，但无论频率怎样调，只要占空比不变，大电流输出时间就占总时间的60%。

⑥“延气调节”调节滞后关气的时间，从1s－10s调节。

⑦“输出＋”接地线，“输出－”接焊枪时，为直流正接，即焊件接正极、钨极接负极。焊接时由于电子从钨极向焊件高速冲击，钨极温

度低，焊件温度高，所以有较大的熔深。钨极允许通过较大的电流，用于焊接低碳钢、合金钢、钛及钛合金、铜及铜合金、银。反之，为直流反接，即钨极接正极、焊件接负极。焊接时电子从焊件向钨极冲击，使钨极温度升高、损耗增大，电弧不稳；而焊件温度则较低，熔池较浅。但由于氩正离子向熔池表面冲刷，能使焊件表面氧化膜破碎，称之为阴极雾化作用，最适合于铝、镁及其合金的焊接。

（5）后面板：

3.供气系统

（1）氩气瓶氩气瓶外表涂灰色，并标以“氩气”字样。氩气瓶的最大压力14.7Mpa，容积为40L。氩气瓶是氩弧焊的气源，使用时瓶内氩气不得用完，需留l－2个表压力(1个表压力—0．1MPa)，以免空气进入瓶内，造成下次氩气不纯。

（2）减压器及流量计

减压器和气体流量计通常做成一体，气体流量计是标定通过气体流量大小的装置。由锥形玻璃管内的金属浮子漂浮的高度指示氩气流量的大小，流量越大，浮子位置越高，其数值可直接从玻璃管刻度上读出（单位L/min）。

流量大小调节时将焊机电源接通，按住焊枪开关，旋转“调节旋钮”调节气体流量。

（3）电磁气阀电磁气阀是一般的通用元件，是以电信号控制气

体通断的装置。

4.焊枪焊枪的作用是夹持钨极、传导焊接电流和输送氩气。

（1）焊枪的内部零件常用纯铜或黄铜制造，导电和散热好。

（2）焊枪的喷嘴是重要部件，其形状对气流的保护性能影响极大，为了使出口处获得较厚的气流层，取得良好的保护效果，常用喷嘴的上部有较大的空间作为缓冲室，以降低气流的速度。下部出口端锥形部分有集中气流的作用。喷嘴材料有陶瓷、纯铜和石英。高温陶瓷喷嘴既绝缘又耐热，应用非常广泛，但通常焊接电流不能大于350A。纯铜嘴使用电流可能达到500A，但需用绝缘套将喷嘴与电气部分隔离。石英喷嘴较贵，但焊接时可见度好。

（3）内部钨极轧头分型号大小，与钨极型号配套。

（4）钨极。常用钨极材料有三种：纯钨极、钍钨极和铈钨极。

钨极种类

钨极直径/mm 最大允许焊接电流（A）

纯钨极钍钨极铈钨极

1．0 20—60 15—80 20—80

1．6 40—100 70—150 50—160

2．0 60—150 100—200 100—200

2．5 130—230 170—250 170—250

3．2 160—310 225—330 225—330