焊接方法与设备第5章 钨极氩弧焊知识课件

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(2)引弧及稳弧装置 TIG焊使用高频振荡器引弧。交流电源，还需使用脉冲稳弧器，
以保证重复引燃电弧，并稳弧。 高频振荡器是TIG焊设备的专用引弧装置，是在钨极和工件之间
加入约3000V高频电压，这种焊接电源空载电压只要65V左右即可达 到钨极与焊件非接触而点燃电弧的目的。
高频振荡器供焊接时初次引弧，不用于稳弧，引弧后马上切断。 脉冲稳弧器是施加一个高压脉冲而迅速引弧，并保持电弧连续 燃烧，从而起到稳定电弧的作用。
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二、TIG焊的特点及应用 ( 1)焊接质量好 氩气是惰性气体，不与金属起化学反应，合金元素不会氧化烧损，也 不溶解于金属。焊接过程基本上是金属熔化和结晶的简单过程，保护 效果好，能获得高质量的焊缝。 (2)适应能力强 采用氩气保护无熔渣,填充焊丝不通过电流不产生飞溅,焊缝成形美观； 电弧稳定性好，即使在很小的电流(＜10A)下仍能稳定燃烧，且热源 和填充焊丝可分别控制，热输入容易调节，所以特别适合薄件、超薄 件(0.1mm)及全位置焊接(如管道对接)。
第五章 钨极惰性气体保护焊(TIG焊)
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钨极惰性气体保护焊是使用纯钨或活化钨(钍钨、铈 钨等)作电极的惰性气体保护焊，简称TIG焊。TIG焊一般 采用氩气作保护气体，故称钨极氩弧焊。由于钨极本身不 熔化，只起发射电子产生电弧的作用，故也称不熔化极氩 弧焊。
第一节 TIG焊的原理及特点 一、 TIG焊的原理及分类
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1.焊机 焊机包括焊接电源及高频振荡器、脉冲稳弧器、消除直流分量
装置等控制装置。若采用焊条电弧焊的电源，则应配用单独的控制 箱。直流TIG焊的焊机较为简单，直流焊接电源附加高频振荡器即可。 (1)焊接电源 TIG焊电弧静特性曲线工作在水平段，选用具有陡降外特性的电源。 一般焊条电弧焊的电源(如弧焊变压器、弧焊整流器等)都可作手工T IG焊电源。
但氩弧一旦引燃，燃烧就很稳定。 焊接用氩气以瓶装供应，其外表涂成灰色，并且标注有绿色“氩气”
字样。氩气瓶的容积一般为40L，最高工作压力为15MPa。使用时，一般应 直立放置。
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氩弧焊对氩气的纯度要求很高，如果氩气中含有一些氧、氮或少量 其他气体，将会降低氩气保护性能，对焊接质量造成不良影响。各 种金属焊接时对氩气的纯度要求见表5-2。
图5-1 TIG焊原理示意图 1—喷嘴 2—钨极夹头 3—保护气体 4—钨极
5—填充金属 6—焊缝金属 7—电弧 3
2.TIG焊的分类 TIG焊按采用的电流种类，可分为直流TIG焊、交流TIG焊和脉冲T
IG焊等。 TIG焊按其操作方式可分为手工TIG焊和自动TIG焊。手工TIG焊时,
焊工一手握焊枪,另一手持焊丝，随焊枪的摆动而前进，逐渐将焊丝 填入熔池之中。有时也不加填充焊丝，仅将接口边缘熔化后形成焊缝。 自动钨极氩弧焊是以传动机构带动焊枪行走，送丝机构尾随焊枪进行 连续送丝的焊接方式。在实际生产中，手工TIG焊应用最广。
表5-2 各种金属焊接时对氩气的纯度要求
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第三节 TIG焊设备
一、TIG焊设备分类及组成 手工TIG焊设备包括焊机、焊枪、供气系统、冷却系统、控制系 统等部分，如图5-2所示。自动TIG焊设备，除上述几部分外，还 有送丝装置及焊接小车行走机构。
图5-2手工TIG焊设备示意图 1—填充金属 2—焊枪 3—流量计 4—氩气瓶 5—焊机 6—开关 7—工件
1.TIG焊工作原理 TIG焊是利用钨极与焊件之间产生的电弧热来熔化附加的填充焊丝或自动给送 的焊丝(也可不加填充焊丝)及基本金属，形成熔池而形成焊缝的。焊接时，氩 气流从焊枪喷嘴中连续喷出，在电弧区形成严密的保护气层，将电极和金属熔 池与空气隔离，以形成优质的焊接接头。
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TIG焊工作原理如图5-1所示。
铝及铝合金焊丝，根据GB 10858《铝及铝合金焊丝》规定选用。
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二、TIG焊的保护气体 TIG焊的保护气体大致有氩气、氦气及氩—氢和氩—氦的混合气体四
种，使用最广的是氩气。 氦气比较稀缺，提炼困难，价格昂贵，国内极少使用。氩—氢仅限于
不锈钢、镍及镍—铜合金焊接。 氩的电离能较高，引燃电弧较因难，故需采用高频引弧及稳弧装置。
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2.焊丝 选用原则：熔敷金属化学成分或力学性能与被焊材料相当。 氩弧焊用焊丝主要分钢焊丝和有色金属焊丝两大类。氩弧焊用钢焊丝
可按GB/T 8110—2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》选用，不 锈钢焊丝按YB/T 5092—1996《焊接用不锈钢焊丝》选用。
焊接有色金属一般采用与母材相当的焊丝。铜及铜合金焊丝，根据GB 9460《铜及铜合金焊丝》规定选用。
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第二节 TIG焊的焊接材料 TIG焊的焊接材料主要是钨极、氩气和焊丝。 一、TIG焊的钨极和焊丝 1.钨极
TIG焊时，钨极的作用是传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃 烧，要求钨极具有较大的许用电流，熔点高、损耗小，引弧和稳弧 性能好等特性。常用的钨极有纯钨极、钍钨极和铈钨极三种。
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注意：为了使用方便，钨极的一端常涂有颜色，以便识别。钍钨极 涂红色，铈钨极涂灰色，纯钨极涂绿色。常用的钨极直径为φ0.5mm、 φ1.0mm、φ1.6mm、φ2.0mm、φ2.5mm、φ3.2mm、φ4.0mm、 φ5.0mm等规格。铈钨极牌号意义如下：
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图5-3 交流TIG焊的电压和电流波形图 a)电压波形 b)电流波形 u引1—正极性的引燃电压 u弧1—正极性的电弧电压 u引2—反极性的引燃电压 u弧2—反极性的电弧电压 i1—正极性的焊接电流 i2—反极性的焊接电流 t1—正极性时间 t2—反极性时间 u源—焊接电源空载电压
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2)直流分量的危害：一是使反极性半周的电流幅值减少，作用时间缩 短，削弱了“阴极破碎”作用，使电弧不稳，成形差，易产生气孔、 未焊透等缺陷；二是使焊接变压器的工作条件恶化，铁心发热，易损 坏设备。因此交流TIG焊时，必须消除直流分量。
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(3)直流分量及消除 1)直流分量产生原因：
交流电焊接，正极性时，钨极为负极，焊接电流较大，电弧电压 较低；反极性Baidu Nhomakorabea，焊件为负极，焊接电流较小，电弧电压较高。
这种正负半波不对称的电流，可以看成是有两部分组成， 一部分是真正的交流电，另一部分是叠加在交流部分上的直流 电，这部分直流电被称为直流分量。如图5-3所示。