搅拌摩擦焊工艺研究

交流三种。其特点如下：
直流正极性的特点：
－
钨极
钨极发射电子，带走大量的逸出功，
○＋ ○－
钨极本身温度不高，烧损小，同样
○＋ ○－
＋ ○＋ ○－
直径钨极可使用较大电流，电弧稳
工件
定而集中，熔深大，焊接质量好。
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1.4 TIG焊的电流种类和极性
直流反极性的特点： 钨极吸收电子，钨极本身温度高， 烧损大，同样大小直径的钨极许 ＋ 用电流要小的多，电流密度小， 熔深浅而宽。
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1.2 TIG焊的特点
✓ 热源和焊丝可分别控制，因而热输入量容易调节，特
别适合于薄件、超薄件的焊接； ✓ 可进行各种位置的焊接，易于实现机械化和自动化焊
接。 ✓ 焊接生产率低 钨极承载电流能力较差，过大的电流
会引起钨极熔化和蒸发，其颗粒可能进入熔池，造成夹 钨。
✓ 生产成本较高 由于惰性气体较贵，与其他焊接方法
电极直径（mm）
0.5 1.0 1.6 2.4 3.2
交流 5～20 15～80 70～150 140～235 225～325
焊接电流（A）
直流正接
直流反接
5～20
15～80
70～150
10～20
150～250
15～30
250～400
25～40
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喷嘴
电极夹套
焊矩本体
钨极
开口夹套
电极帽
15-25
2-2.4
7-8
2.5-3.5
4.04.5
170-220 170-240 220-300
15-20
2.4--3.2
8-9
4—5
5.06.0
200-250 200-320 300-370
15-20
3.2-4
10-12
5-6
8.010.0
240-300 300-380
350-430
10-12
3.2-4
工件
搅拌摩擦焊工艺研究
焊铝为什么要使用交流？
清洁作用：TIG焊接工件为阴极时，阳离子（氩气
正离子）加速冲向工件，破坏并分解表面的氧化 膜，使氧化膜消失。这一作用是在氩气中进行的， 一旦被破坏消除后，此膜不会再生，即可得到漂 亮、光洁的铝等焊缝。
为了兼顾钨极和工件发热量的合理分配，对于铝、 镁等金属一般都采用同时具有直流正接和直流反
2.4 焊接参数的选择
焊接速度减小，凹陷深度a1、熔透深度s、熔宽c增大。 焊接速度过快，气体保护效果降低，易产生未焊透、
气孔、夹渣和裂纹等。
焊接速度过慢，焊缝易产生焊穿和咬边。
自动高速焊时，为了扩大有效保护范围，可适当加大 喷嘴孔径和保护气流量。
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2.4 焊接参数的选择
提示：焊接铝及铝合金等高导热金属时，为了减少 变形，应采用较快的焊接速度。
焊接有裂纹倾向的合金时，不能采用高速焊接。
1.1 TIG焊的原理
－ 高频发生器
TIG 焊接电源 （直流或交流）
填充焊丝
＋
钨极
熔点（3410℃）
开口夹套 喷嘴 氩气
电弧
工件
TIG焊工作原理
用非熔化钨极在氩气的保护下与工件间产生电弧，实施焊接。
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1.1 TIG焊的原理
✓ 保护气体： ✓ TIG焊一般采用氩气作保护气体；
在焊接厚板、高导热率或高熔点金属等情况下，
－ ○＋ ○－
交流（对称的）
○＋ ○－ ○＋ ○－ ○＋ ○－
熔深特点
深、窄
电极热量分布 工件70% 钨极30%
钨极许用电流
最大
电弧引燃
容易，燃烧稳定
阴极清理作用
无
适用材料
除铝、镁外金属
浅、宽
中等
工件30% 钨极70%
工件50% 钨极50%
小
较大
困难
较易
有
有（工件为负时）
一般不采用
铝、镁、铝青铜等
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TIG焊：惰性气体保护，利用钨极与焊件间
产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（或不加 填充焊丝），形成焊缝。
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1.1 TIG焊的原理
配电箱
焊接电
流量
源
计
A
Panasonic
Pana-TIG WP 300
气管
冷却水
负极电缆
气瓶 焊枪
开关
焊接电流
正极电缆
遥控 盒 收弧搅电拌流摩擦焊工艺研究
工件
接特点的交流钨极氩弧焊。
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决策与计划
2. TIG焊工艺 2.1 接头形式的选择
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2.1 TIG焊接头形式的选择
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2.2 焊前清理
清理目的 ：清除油污； 清除氧化膜。 ①油污、灰尘的清理方法：
用汽油、丙酮等有机溶剂清洗焊件与焊丝表面； 按焊接生产说明书规定的其他方法进行。
工作任务要求
1.了解钨极氩弧焊的基本原理、工艺特点及应用； 2. 熟悉钨极氩弧焊的冶金特性； 3. 合理选择焊接材料； 4. 编制不锈钢管对接钨极氩弧焊工艺； 5 .按照焊接工艺要求焊接试件； 6 .分析并完善焊接工艺。
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工作思路
项目工作组
5名学生组成团队 共同完成工作任务
信息收集处理
板厚 不锈钢
铝
mm
(A)
(A)
铜
焊接速度 钨极直径 气体流量 钨极与工件距离
(A)
cm/min
mm
L/min
mm
0.81.0
30-50
20-50
40-65
20-30
1-1.6
5-6
1-1.2
1.22.0
60-100
30-80
50-120
20-25
1.6-2
6-7
1.6-2.5
2.53.0
110-160 120-160 130-200
2.4 焊接参数的选择
电弧电压（弧长）增加，熔宽 c 增大；
弧压过高，电弧热量分散使热效率下降，电弧力 对熔池的作用减小，熔宽 c 和母材熔化面积均减小。 弧压过高，气体保护效果降低。
不加丝．弧长以控制在1~3mm， 加丝焊，弧长约3~6mm。
L ＝（1~1.5）δ，应尽量采用短弧进行焊接。
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1.2 TIG焊的特点
TIG焊过程中电弧还有自动清除焊件表面氧 化膜的作用。因此，可成功地焊接其他焊接方 法不易焊接的易氧化、氮化、化学活泼性强的 有色金属、不锈钢和各种合金。
钨极不熔化，容易维持电弧长度的恒定。电弧 稳定，即使在很小的焊接电流下也能稳定燃烧； 不会产生飞溅，焊缝成形美观。
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2020/11/20
搅拌摩擦焊工艺研究
教学目标
识读储气罐的焊接施工图； 了解钨极氩弧的原理、工艺特点及应用范围； 合理选用钨极氩弧焊焊接材料； 合理制定钨极氩弧焊工艺并正确实施； 了解钨极氩弧焊新技术
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项目工作描述
l 工作任务：钨极氩弧焊不锈钢管接头焊接
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焊铝为什么要使用交流？
通常情况下，铝板或镁板表面有一层很明显的氧 化膜。即使工件金属熔化后，此膜也呈固体状浮 在表面上（既不熔化），为达到良好的焊接效果， 就需要清除此膜。
＋
钨极 氧化膜
2050℃
○＋ ○－ ○＋ ○－
－ ○＋ ○－
工件
660℃
TIG交流电源
正极性
t
0 反极性
钨极
○＋ ○－ ○＋ ○－ ○＋ ○－
寿命长，抗污染能力强。引弧性能好，电弧稳 定。成本高，有微量放射性。
l 铈钨极:含有2%的氧化铈，引弧性能更好，电
弧稳定，热量集中，寿命长，电流密度比钍钨 高5%--8%，烧损率比钍钨低5%--50%，放射性 低，推荐使用。
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钨电极
焊接方法 直流TIG焊接
交流TIG焊接
电极材质 2%氧化钍钨（钍） 2%氧化铈钨（铈） 2%氧化镧钨（镧） 2%氧化钍钨（钍） 2%氧化铈钨（铈）
10-12
6
﹥12 ﹥ 300 ﹥ 400 ﹥ 500
10-12
﹥ 4.8
12-15
6
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2.4 焊接参数的选择
焊接电流增大，凹陷深度a1、背面焊缝余高e、
熔透深度s、焊缝宽度c增大； 而焊缝余高h减小 焊接电流太大，易引起焊缝咬边、焊漏等缺陷； 焊接电流太小，易形成未焊透。
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②
①
③
④
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焊矩
喷嘴
电极夹套
焊矩本体
钨极
开口夹套
电极帽
②
①
③
④
焊矩
开关
焊矩电 缆
开关插头
风冷式焊矩示意图
气管
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1.1 TIG焊的原理
✓ TIG焊分为手工和自动两种；填丝焊和不填丝焊接；
焊接薄焊件时，一般不需开坡口和填充焊丝； 还可采用脉冲电流以防止烧穿焊件。 焊接厚大焊件时，填充焊丝在电弧前方添加，以 提高熔敷速度。
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2.2 焊前清理 严格要求
b.化学法: 对于铝、镁、钛及其合金等有色金属
的焊件与焊丝表面氧化膜的清理效果好，且生产 率高。
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2.2 焊前清理 严格要求
l 注意事项：清理后的焊件与焊丝必须妥善放 置与保管，一般应在24h内焊接完。
l 如果存放时间太长，其表面氧化膜仍会增厚 并吸附水分，因而为保证焊缝质量，必须在焊前 重新清理。
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1.2 TIG焊的特点
可焊接所有 工业用金属、合金。
适用于各种结构、 形状的全位置焊接
特点
易于实现机械化自动化
电弧稳定，无飞溅、 成型好、变形小、焊
接性能好
焊接范围广,可适 用0.3㎜以上不同 板厚，（6mm以下
作业性好，明弧操作， 便于观察和控制熔池
与手工焊比：焊接成本较高，抗风能力差，设备较复杂
阴极清理：在质量很大的氩正离 －
子的高速撞击下可清除铝、镁等 易氧化金属表面形成的氧化膜， 有阴极清理即 “ 清洁 ” 作用。
钨极
○＋ ○－ ○＋ ○－ ○＋ ○－
工件
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1.4 TIG焊的电流种类和极性
电流种类
Baidu Nhomakorabea
直流正接
－
直流
直流反接
＋
示意图
○＋ ○－ ○＋ ○－
＋ ○＋ ○－
○＋ ○－ ○＋ ○－
也可采用氦气或氦氩混合气作保护气体。
在焊接不锈钢、镍基合金和镍铜合金时可采用
氩一氦混合气作保护气体。 。
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✓ 保护气体：
1.气瓶：Ar为气态储存，瓶子表面涂成灰色并注有 “氩”绿色字标志字样，最高工作压力为150㎏。 使用时应避免阳光的强烈照射或放置在热源旁边。
焊接时要将气瓶稳固直立，不允许将其水平放置。 2. 纯度：纯度应为99.99 %。否则产生气孔，夹渣，
识读不锈钢管焊 接施工图；利用 课堂、网络、资 料室等学习储备 相关知识
计划决策
确定焊接材料； 编制焊接工艺； 交流讨论，完善 焊接工艺，并填 写工艺片
实施完善
掌握钨极氩弧焊 基本操作方法， 按照工艺实施焊 接，分析试件焊 接质量，完善焊 接工艺
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资讯
1 TIG焊的特点及应用
1.1 TIG焊的原理
相比生产成本高，故主要用于要求较高产搅品拌摩的擦焊焊工艺接研究。
1.3 TIG焊的应用
材料：几乎可用于所有钢材、有色金属及其合
金的焊接，特别适合于化学性质活泼的金属及 其合金。
结构：一般只用于焊接6mm以下的焊件。 主要用于薄件焊接或厚件的打底焊，易 实现单面焊双面成形。
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1.4 TIG焊的电流种类和极性 TIG焊的电流种类可分为直流正接、直流反接及
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2.3 填充焊丝的选择
TIG焊时，可采用填充焊丝或不填充的方法形成焊缝。 不填充焊丝法主要用于薄板焊接。
如厚度在3mm以下的不锈钢板， 可采用不留间隙的卷边对接，焊 接时不加填充焊丝，而且可实现 单面焊双面成形。
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2.4 焊接参数的选择
l 焊接材料： 钨极直径；端部形状；保护气体； 焊丝牌号；焊丝规格。
纯钨（纯钨）
标志颜色 红色 灰色 黄绿色 红色 灰色 绿色
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钨极
当焊接电流超过钨极的许用值时，会使钨极强烈发热、熔化 和蒸发，电弧不稳，影响焊接质量，导致焊缝产生气孔、夹
钨等缺陷，同时焊缝的外型粗糙不整齐。在许用电流允许的 情况下应选用细直径的钨极以提高电流密度。
钨极许用电流范围表（钍钨极、铈钨极）
能量参数： 焊接电流；电弧电压；焊接速度； 保护效果：喷嘴孔径； 喷嘴至焊件之间的距
离；气体流量。 电源极性： 直流（正接，反接）；交流；脉冲。
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2.4 焊接参数的选择 TIG焊接参数的选择原则
材料种类 焊件厚度 焊接位置 结构特点
焊钨
喷
气
接极
嘴
体
电直
孔
流
流径
径
量
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2.2 焊前清理
② 氧化膜的清理方法： a.机械方法：机械加工、吹砂、磨削及抛光等（焊件）
不锈钢、高温合金焊件：用砂布打磨或抛光法； 铝合金：用细钢丝轮、钢丝刷（d＜0.15mm）或刮刀
将焊件接头两侧一定范围的氧化膜除掉； 清理范围：焊件接头两侧30 ~50mm宽度内。
生产效率低，成批生产时常用化学法。
焊接质量变差。 3. 性质：重量是空气的1.4倍，气体保护效果好。
无脱氧或去氢作用，清理要求严格。
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钨电极
1. 作用：传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧。 2. 对钨极的要求：发射电子能力强，电流承载能力
大，寿命长，抗污染性好。
钨极
标志颜色
150 mm
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钨电极
l 钍钨极: 含有1--2%氧化钍，电流密度大，