焊接工艺钨极惰性气体保护焊
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逆变电源（发展方向）
（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：
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。
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)
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。
喷嘴孔径与钨极尺寸之间的相 应数值关系大致为：
喷嘴孔径/mm 钨极直径/mm
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
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）
第三节 TIG焊设备
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)
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）
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：
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
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
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
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。
用于大多数 的焊接场合 （除Al、Mg 外）
实际很少采 用
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……
•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》）
（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）
第五章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
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。
•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
Baidu Nhomakorabea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
有阴极清理 作用
没有阴极清 理作用
电极载流能 力弱、熔深 小、钨极烧 损严重、引 弧困难
6.4
0.5
8
1.0
9.5
1.6或2.4
11.1
3.2
2、电极
纯钨----应用最早，适用交流焊接，综合性能欠佳
钍钨----传统电极，综合性能较好，国外多用，有放射性。 铈钨----在低电流下有优良的起弧性能，维弧电流较小，常用于管道、不锈钢
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
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
第二节 TIG焊的电流种类和极性
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。
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
（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：
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。
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)
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。
喷嘴孔径与钨极尺寸之间的相 应数值关系大致为：
喷嘴孔径/mm 钨极直径/mm
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
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）
第三节 TIG焊设备
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)
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）
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：
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
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
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
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。
用于大多数 的焊接场合 （除Al、Mg 外）
实际很少采 用
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……
•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》）
（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）
第五章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
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。
•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
Baidu Nhomakorabea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
有阴极清理 作用
没有阴极清 理作用
电极载流能 力弱、熔深 小、钨极烧 损严重、引 弧困难
6.4
0.5
8
1.0
9.5
1.6或2.4
11.1
3.2
2、电极
纯钨----应用最早，适用交流焊接，综合性能欠佳
钍钨----传统电极，综合性能较好，国外多用，有放射性。 铈钨----在低电流下有优良的起弧性能，维弧电流较小，常用于管道、不锈钢
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
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
第二节 TIG焊的电流种类和极性
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。
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