钨极惰性气体保护焊详细讲解 ppt课件
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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(即全 位置)只要结构上具有可达性均能焊接，薄板（≤2mm）的卷边 接头，搭接的点焊(又叫电铆焊)接头均可以焊接，而且无需填充 金属。
3.适焊的板厚与产品结构
表5-1给出了TIG焊适用的焊件厚度一般范围，若从生产率考 虑以3mm以下的薄板焊接最适宜。
4.焊接速度 焊接时，焊接速度对保护效果影响不大。只有在高速焊时，由 于收到空气的阻碍使保护气层偏离，就有可能使电极末端、部分电弧和 熔池暴露在空气中，从而使保护条件恶化。所提在TIG焊时，一般采用 较低的焊速，特别是焊接不锈钢、耐热合金和钛及钛金属的情况下。
5.焊接接头形式 对于不同的接头形式来说，若采用同样的喷嘴和保护气流 量来焊接，其保护效果也不同。通常进行平对接和内对角接街头焊接时， 保护效果好；外角接和端接接头焊接时，保护效果差，必须采取一定的 措施。
钨极正极性氩弧焊不具有清理作用，所以只能焊接除铝、镁等易氧化 的金属以外的金属。
（二）直流反极性TIG焊 直流反极性TIG焊时，焊件接电源负极，钨极接电源正极。在实际
生产中，这种方法很少被采用。原因是钨极易氧化烧损，焊缝宽而浅， 电弧不稳定。但直流反极性TIG焊具有“阴极清理作用”，有利于焊接 铝、镁等金属及其合金。
第四节 钨极惰性气体保护焊工艺
一、气体保护效果
（一）影响气体保护效果的主要因素
1. 气体种类 TIG焊时采用的保护气体有氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦混合的惰性气
体。
焊接不锈钢时在氩或氦中加入少量氢，主要是为了提高焊接速度；焊 接铜及其合金时，有些情况在氩中加入一些氮。但氩气比氦气重，也比 空气重1.4倍，作保护气时不易飘散，保护效果好。而为了获得同样的 保护效果，氦气流量必须是氩气的2～3倍
（3）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，焊后不须去渣，焊缝成形 美观；能进行全位置焊接。是实现单面焊背面成形
的理想焊接方法。
2. 缺点
（1）需要特殊的引弧装置 由于氩气和氦气的电离电压较高，钨极 的一处功又较高，且一般不允许钨极和工件接触，以防止烧损 钨极，产生夹钨缺陷。所以，TIG焊的引弧是比较困难的，通常 需要采用特殊的引弧装置。 熔深浅，熔敷速度小，焊接生产率 较低；
（一）直流正极性TIG焊 直流正极性TIG焊时焊件接电源正极，钨极接电源负极。 1.特点 （1）电弧稳定
（2）钨极寿命长
（3）焊缝成形好 2. 存在的问题
焊接铝、镁等易氧化的金属及其合金时，由于在熔池表面和坡口边缘 存在一层致密的高熔点氧化膜（如Al2O3的熔点为2050℃，而铝的熔点 为667℃），这层氧化膜如不被清理，就会妨碍焊接正常进行。
（二）焊前清理
TIG焊接过程中对污染极为敏感，因此，焊前必须对焊件、焊丝、 包括需使用的工艺衬垫等进行清理。
须清除的污染物有油脂、油漆、涂层、加工时用的润滑剂、尘土和 氧化膜等。
清理表面污染的方法有化学清理和机械清理两类。
三、工艺参数
TIG焊接的工艺参数主要是：焊接电流、钨极直径、喷嘴大小和保 护气体流量、电弧电压(弧长)和焊接速度。此外，还有钨极伸出长度、 喷嘴与工件之间相对位置等。
TIG焊操作方式有： 手工焊、半自动焊和自动焊 三种。
二、TIG焊的特点
1、优点
（1）保护效果好：由于氩气和氦气是惰性气体，密度 比空气大，既不与金属起反应，又能够有效地隔绝 空气，所以能对钨极、熔池金属及热影响区进行很 好的保护，防止被氧化、氮化。
（2）在惰性气体保护下焊接，不需使用焊剂就可焊接 几乎所有的金属；特别适于焊接化学活性强和形成 高熔点氧化物的铝、镁及其合金。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。
特点： 1. 产热分配不利于焊接过程的进行 2. 易形成宽而浅的焊缝 3. 阴极清理作用
二、交流TIG焊 （一）交流TIG焊的优点
交流TIG焊焊接时电流的极性周期性变化。 在交流正极性（焊件为正）半周，因钨极承载能力较大，电弧稳定、 集中，使焊缝得到足够的熔深。
在交流反极性（焊件为负）半周，则利用“阴极清理作用”，可以彻 底清除熔池及附近区域的氧化膜，并使钨极得到冷却，因此它兼有直流 正、反极性TIG焊的优点。
（4）惰性气体较贵，生产成本较高。
三、TIG焊的适用范围
1. 适焊的材料
钨极氩弧焊几乎可焊接所有的金属和合金，但因其成本较高， 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。对于低熔点的易蒸发的金属如铅、锡、锌等因 焊接操作困难，一般不用TIG焊。对己镀有锡、锌、铝等低熔点 金属层的碳钢，焊前须去掉镀层，否则熔入焊缝金属中生成中 间合金会降低接头性能。
表5-1 TIG焊焊件厚度的适用范围
第二节 钨极惰性气体保护焊的 电流种类和极性
TIG焊使用电流种类一般由直流、交流和脉冲三种。一般根据被焊
材料的特点来进行选择。
一、直流TIG焊 根据电源极性的接法不同，直流TIG焊可分为正极性和反极性两种。
一般金属（除铝、镁及其合金外）选用正极性TIG焊为好，交流次之。 铝、镁及其合金的薄件可选用直流反极性焊接。
另外，焊接电流、电弧电压等因素对保护效果也有影响。通常焊接电 流、电弧电压增大时，应相应增大气流量和喷嘴直径，以保持良好的保 护效果。
（三）气体保护效果的评定 TIG焊时，评定气体保护效果的方法有焊点试验法、焊缝表面色
泽比较法和激光纹影法，用得最多的是焊点试验法和焊缝表面色泽 比较法。
（四）加强气体保护效果的措施 通常是从焊缝正面和背面来加强保护，正面加强保护是在焊枪
确定各焊接工艺参数的程序可以是：先选定焊接电流大小，然后选 定钨极种类和直径大小，再选定喷嘴直径和保护气体流量，最后确定焊 接速度。在施焊过程中，适当调整钨极外伸长度和喷嘴与工件相对位置。
此外，交流TIG焊设备简单，成本低，维修方便。因此，交流TIG焓 被广泛用于铝、镁及其合金的焊接生产中。
来自百度文库
（ （二） 存在的问题与解决措施 交流TIG焊必须解决好两个问题： 一是直流分量的问题； 二是引弧和稳弧的方法
1. 直流分量 （1）产生原因 在交流TIG焊接过程中，当电流波形不对称时，在焊接电
路上将出现“直流分量”现象，又称整流现象。
（2）消除直流分量的措施
2、引弧、稳弧 TIG焊时，由于 （1）氩气和氦气的电离电压高， （2）钨极的逸出功大， （3）开始引弧时钨极温度低， （4）不允许采用接触引弧。 因此，TIG焊时必须采取特殊的引弧措施
此外，交流焊接时，电流每秒钟100次过零点。过零时电弧熄灭，弧 柱温度降低，使得电弧空间电离度降低，带电离子复合加剧。特别在每 次由正半波向负半波转变时，由于焊件发射电子能力差而使得电弧复燃 困难，造成电弧不稳。所以，为了解决过零复燃的问题，还必须采取稳 弧措施。
常见的引弧和稳弧方法有：
（1）提高焊接电源的空载电压 （2）采用高频震荡器 （3）用脉冲稳弧器施加高压脉冲
（三）矩形波交流TIG焊
矩形波交流TIG焊是用矩形波交流电源代替常用的正弦波交流电源， 提高了交流电弧的稳定性，并保证既有满意的阴极清理作用，又可获得 较合理的两极热量分配。其焊接电流波形如图5-4所示。
2.气体流量和喷嘴直径 对于一定直径的喷嘴，有一个获得最佳保护效果的气流量，这是气体
的保护效果才最好。流量过小，从喷嘴中喷出气体的挺度差，排除周围 气体的能力减弱，抗干扰能力差，保护效果不好；流量过大，易使层流 层减薄，使空气易混入，降低保护效果。
3.喷嘴端面到焊件表面的距离 在电极外伸长度不变的情况下，喷嘴到焊件 表面的距离越小，其喷出的气体挺度越大，抗外界干扰的能力越强，有 效保护直径越大。但距离太小，易影响焊接操作的进行并造成飞溅堵塞 喷嘴。因此，在不产生不良影响的前提下应尽量采用短弧。
通常是选择最小而必要的反极性时间以去除氧化膜，余下的正极性 时间可以加速母材的熔化，便于进行深熔透的高速焊。
矩形波交流TIG焊的特点： （1）再引弧容易 矩形波电流过零后增长快，再引燃容易。电源空载 电压在70V以上，就可以不再另加引弧装置，使电流在10A以上的电弧 稳定燃烧。 （2）可根据需要控制热量分配 这要通过调节负半波通电时间，控 制钨极与母材获得热能量，使其既能满足清理氧化膜的要求，又可以获 得可能的最大熔深和最小的钨极烧损。
（2）对工件清理要求高 TIG焊时没有脱氧去氢的能力，因此对焊 前的除油、锈等清理工作要求严格。尤其在焊接易氧化三有色 金属如铝、镁及合金等，否则，会严重影响焊缝质量。
（3）生产率低 由于钨极载流能力有限，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； 同时电流小也就限制了焊接熔深，使得TIG焊与各种熔化极电弧 焊相比，生产率低。
后面附加通有保护气体的尾罩；背面的保护是在焊缝背面通上惰性 气体，其方式有气体垫板、气体保护罩和焊件内部密闭气腔充气。
焊接密闭容器外焊缝时或管道对接焊外环缝时，在内部充入惰 性保护气体之前，应把空气抽出(约0.133Pa)，否则影响保护效果。
二、焊前准备
（一）接头形式与坡口
适于TIG焊的接头有对接、T字接、角接、搭接和端接五种基本类 型。焊前须根据工件的材料、厚度和工作要求预先制作出适当形状的坡 口。
第五章 钨极惰性气体保护焊
第一节 钨极惰性气体保护焊的 原理及特点
一、TIG焊的基本原理 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TIG (Tungsten Inert Gas Welding)。
薄板焊接—般不需填充金属。
使用的惰性气体：氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦 混合气体，在某些场合下可加入少量氢。
常规的对接、搭接、T形接和角接等接头处在任何位置(即全 位置)只要结构上具有可达性均能焊接，薄板（≤2mm）的卷边 接头，搭接的点焊(又叫电铆焊)接头均可以焊接，而且无需填充 金属。
3.适焊的板厚与产品结构
表5-1给出了TIG焊适用的焊件厚度一般范围，若从生产率考 虑以3mm以下的薄板焊接最适宜。
4.焊接速度 焊接时，焊接速度对保护效果影响不大。只有在高速焊时，由 于收到空气的阻碍使保护气层偏离，就有可能使电极末端、部分电弧和 熔池暴露在空气中，从而使保护条件恶化。所提在TIG焊时，一般采用 较低的焊速，特别是焊接不锈钢、耐热合金和钛及钛金属的情况下。
5.焊接接头形式 对于不同的接头形式来说，若采用同样的喷嘴和保护气流 量来焊接，其保护效果也不同。通常进行平对接和内对角接街头焊接时， 保护效果好；外角接和端接接头焊接时，保护效果差，必须采取一定的 措施。
钨极正极性氩弧焊不具有清理作用，所以只能焊接除铝、镁等易氧化 的金属以外的金属。
（二）直流反极性TIG焊 直流反极性TIG焊时，焊件接电源负极，钨极接电源正极。在实际
生产中，这种方法很少被采用。原因是钨极易氧化烧损，焊缝宽而浅， 电弧不稳定。但直流反极性TIG焊具有“阴极清理作用”，有利于焊接 铝、镁等金属及其合金。
第四节 钨极惰性气体保护焊工艺
一、气体保护效果
（一）影响气体保护效果的主要因素
1. 气体种类 TIG焊时采用的保护气体有氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦混合的惰性气
体。
焊接不锈钢时在氩或氦中加入少量氢，主要是为了提高焊接速度；焊 接铜及其合金时，有些情况在氩中加入一些氮。但氩气比氦气重，也比 空气重1.4倍，作保护气时不易飘散，保护效果好。而为了获得同样的 保护效果，氦气流量必须是氩气的2～3倍
（3）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，焊后不须去渣，焊缝成形 美观；能进行全位置焊接。是实现单面焊背面成形
的理想焊接方法。
2. 缺点
（1）需要特殊的引弧装置 由于氩气和氦气的电离电压较高，钨极 的一处功又较高，且一般不允许钨极和工件接触，以防止烧损 钨极，产生夹钨缺陷。所以，TIG焊的引弧是比较困难的，通常 需要采用特殊的引弧装置。 熔深浅，熔敷速度小，焊接生产率 较低；
（一）直流正极性TIG焊 直流正极性TIG焊时焊件接电源正极，钨极接电源负极。 1.特点 （1）电弧稳定
（2）钨极寿命长
（3）焊缝成形好 2. 存在的问题
焊接铝、镁等易氧化的金属及其合金时，由于在熔池表面和坡口边缘 存在一层致密的高熔点氧化膜（如Al2O3的熔点为2050℃，而铝的熔点 为667℃），这层氧化膜如不被清理，就会妨碍焊接正常进行。
（二）焊前清理
TIG焊接过程中对污染极为敏感，因此，焊前必须对焊件、焊丝、 包括需使用的工艺衬垫等进行清理。
须清除的污染物有油脂、油漆、涂层、加工时用的润滑剂、尘土和 氧化膜等。
清理表面污染的方法有化学清理和机械清理两类。
三、工艺参数
TIG焊接的工艺参数主要是：焊接电流、钨极直径、喷嘴大小和保 护气体流量、电弧电压(弧长)和焊接速度。此外，还有钨极伸出长度、 喷嘴与工件之间相对位置等。
TIG焊操作方式有： 手工焊、半自动焊和自动焊 三种。
二、TIG焊的特点
1、优点
（1）保护效果好：由于氩气和氦气是惰性气体，密度 比空气大，既不与金属起反应，又能够有效地隔绝 空气，所以能对钨极、熔池金属及热影响区进行很 好的保护，防止被氧化、氮化。
（2）在惰性气体保护下焊接，不需使用焊剂就可焊接 几乎所有的金属；特别适于焊接化学活性强和形成 高熔点氧化物的铝、镁及其合金。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。
特点： 1. 产热分配不利于焊接过程的进行 2. 易形成宽而浅的焊缝 3. 阴极清理作用
二、交流TIG焊 （一）交流TIG焊的优点
交流TIG焊焊接时电流的极性周期性变化。 在交流正极性（焊件为正）半周，因钨极承载能力较大，电弧稳定、 集中，使焊缝得到足够的熔深。
在交流反极性（焊件为负）半周，则利用“阴极清理作用”，可以彻 底清除熔池及附近区域的氧化膜，并使钨极得到冷却，因此它兼有直流 正、反极性TIG焊的优点。
（4）惰性气体较贵，生产成本较高。
三、TIG焊的适用范围
1. 适焊的材料
钨极氩弧焊几乎可焊接所有的金属和合金，但因其成本较高， 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。对于低熔点的易蒸发的金属如铅、锡、锌等因 焊接操作困难，一般不用TIG焊。对己镀有锡、锌、铝等低熔点 金属层的碳钢，焊前须去掉镀层，否则熔入焊缝金属中生成中 间合金会降低接头性能。
表5-1 TIG焊焊件厚度的适用范围
第二节 钨极惰性气体保护焊的 电流种类和极性
TIG焊使用电流种类一般由直流、交流和脉冲三种。一般根据被焊
材料的特点来进行选择。
一、直流TIG焊 根据电源极性的接法不同，直流TIG焊可分为正极性和反极性两种。
一般金属（除铝、镁及其合金外）选用正极性TIG焊为好，交流次之。 铝、镁及其合金的薄件可选用直流反极性焊接。
另外，焊接电流、电弧电压等因素对保护效果也有影响。通常焊接电 流、电弧电压增大时，应相应增大气流量和喷嘴直径，以保持良好的保 护效果。
（三）气体保护效果的评定 TIG焊时，评定气体保护效果的方法有焊点试验法、焊缝表面色
泽比较法和激光纹影法，用得最多的是焊点试验法和焊缝表面色泽 比较法。
（四）加强气体保护效果的措施 通常是从焊缝正面和背面来加强保护，正面加强保护是在焊枪
确定各焊接工艺参数的程序可以是：先选定焊接电流大小，然后选 定钨极种类和直径大小，再选定喷嘴直径和保护气体流量，最后确定焊 接速度。在施焊过程中，适当调整钨极外伸长度和喷嘴与工件相对位置。
此外，交流TIG焊设备简单，成本低，维修方便。因此，交流TIG焓 被广泛用于铝、镁及其合金的焊接生产中。
来自百度文库
（ （二） 存在的问题与解决措施 交流TIG焊必须解决好两个问题： 一是直流分量的问题； 二是引弧和稳弧的方法
1. 直流分量 （1）产生原因 在交流TIG焊接过程中，当电流波形不对称时，在焊接电
路上将出现“直流分量”现象，又称整流现象。
（2）消除直流分量的措施
2、引弧、稳弧 TIG焊时，由于 （1）氩气和氦气的电离电压高， （2）钨极的逸出功大， （3）开始引弧时钨极温度低， （4）不允许采用接触引弧。 因此，TIG焊时必须采取特殊的引弧措施
此外，交流焊接时，电流每秒钟100次过零点。过零时电弧熄灭，弧 柱温度降低，使得电弧空间电离度降低，带电离子复合加剧。特别在每 次由正半波向负半波转变时，由于焊件发射电子能力差而使得电弧复燃 困难，造成电弧不稳。所以，为了解决过零复燃的问题，还必须采取稳 弧措施。
常见的引弧和稳弧方法有：
（1）提高焊接电源的空载电压 （2）采用高频震荡器 （3）用脉冲稳弧器施加高压脉冲
（三）矩形波交流TIG焊
矩形波交流TIG焊是用矩形波交流电源代替常用的正弦波交流电源， 提高了交流电弧的稳定性，并保证既有满意的阴极清理作用，又可获得 较合理的两极热量分配。其焊接电流波形如图5-4所示。
2.气体流量和喷嘴直径 对于一定直径的喷嘴，有一个获得最佳保护效果的气流量，这是气体
的保护效果才最好。流量过小，从喷嘴中喷出气体的挺度差，排除周围 气体的能力减弱，抗干扰能力差，保护效果不好；流量过大，易使层流 层减薄，使空气易混入，降低保护效果。
3.喷嘴端面到焊件表面的距离 在电极外伸长度不变的情况下，喷嘴到焊件 表面的距离越小，其喷出的气体挺度越大，抗外界干扰的能力越强，有 效保护直径越大。但距离太小，易影响焊接操作的进行并造成飞溅堵塞 喷嘴。因此，在不产生不良影响的前提下应尽量采用短弧。
通常是选择最小而必要的反极性时间以去除氧化膜，余下的正极性 时间可以加速母材的熔化，便于进行深熔透的高速焊。
矩形波交流TIG焊的特点： （1）再引弧容易 矩形波电流过零后增长快，再引燃容易。电源空载 电压在70V以上，就可以不再另加引弧装置，使电流在10A以上的电弧 稳定燃烧。 （2）可根据需要控制热量分配 这要通过调节负半波通电时间，控 制钨极与母材获得热能量，使其既能满足清理氧化膜的要求，又可以获 得可能的最大熔深和最小的钨极烧损。
（2）对工件清理要求高 TIG焊时没有脱氧去氢的能力，因此对焊 前的除油、锈等清理工作要求严格。尤其在焊接易氧化三有色 金属如铝、镁及合金等，否则，会严重影响焊缝质量。
（3）生产率低 由于钨极载流能力有限，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； 同时电流小也就限制了焊接熔深，使得TIG焊与各种熔化极电弧 焊相比，生产率低。
后面附加通有保护气体的尾罩；背面的保护是在焊缝背面通上惰性 气体，其方式有气体垫板、气体保护罩和焊件内部密闭气腔充气。
焊接密闭容器外焊缝时或管道对接焊外环缝时，在内部充入惰 性保护气体之前，应把空气抽出(约0.133Pa)，否则影响保护效果。
二、焊前准备
（一）接头形式与坡口
适于TIG焊的接头有对接、T字接、角接、搭接和端接五种基本类 型。焊前须根据工件的材料、厚度和工作要求预先制作出适当形状的坡 口。
第五章 钨极惰性气体保护焊
第一节 钨极惰性气体保护焊的 原理及特点
一、TIG焊的基本原理 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TIG (Tungsten Inert Gas Welding)。
薄板焊接—般不需填充金属。
使用的惰性气体：氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦 混合气体，在某些场合下可加入少量氢。