TIG焊接工艺

钨极氩弧焊（TIG焊）焊接工艺
一焊接接头、坡口和焊缝的概念和名称
如图3-42所示，所谓焊接接头指焊接件相互拥有的焊层。

焊缝种类
焊缝种类由焊接接头的种类和坡口形式得出。

坡口形状主要与材料性能、工件外形尺寸、可接近性以及与焊接方法的焊层结构等有关系。

如果两个焊件的接缝部处在同一个平面内，称这种焊缝为对接焊缝（图3-43）。

焊件在相互垂直的两平面内的焊缝称为角焊缝。

焊接位置
图3-44给出了主要的焊接位置。

其它位置（中间位置）可以通过焊缝倾角和焊缝回转角的数据来说明。

二焊接准备
钨极氩弧焊首先也要求工件表面清洁。

工件的焊缝区域应通过磨、刷、喷砂、喷小钢球、酸洗等呈现出金属光泽。

不允许任何杂质进入母材，例如用鎯头在有氧化皮的平台上敲打校正铝板时，便有可能出现氧化皮进入铝材的情况。

这种氧化皮杂质可能对焊接过程和焊缝的耐腐蚀性带来不利的影响。

油污、油脂、国际货币基金组织漆和水份均会引起焊缝的气孔。

在工地不允许有穿堂风（应避开门、窗和风扇），因为会吹跑氩气流，引起故障和气孔。

必须保持焊接工作台的清洁。

在储放焊丝时，也应注意存放场地的清洁。

应选择合适的夹具、冷却设备和保护气体设备施焊。

因为这些都是获得优良焊缝质量和尺寸精度的先决条件。

费用不大，但收效明显。

焊工在焊接前应选择好合适的电流种类、电源、焊接电流范围、焊炬种类和大小、气体喷咀、喷咀尺寸、气体流量（升/分）、电极种类（材料、直径和准备）、填充焊丝种类和直径等。

要求的焊接电流又首先取决于材料，工件厚度和外形尺寸、坡口形状、导热垫板、夹紧元件、瓮中保护气体种类、焊接速度和电极端部形状。

三焊工姿势
焊工一般应坐着焊接水平的小零件，前臂轻放在焊接工作台上。

就是对于其它位置也不是随意站着焊，而是倚靠在什么东西上焊接。

焊工姿势应尽可能自我感觉舒服，不紧张。

过分拘谨或受约束的焊接姿势易引起焊工过早疲劳，并造成不均匀的焊缝。

焊工的手可轻松地握持焊炬。

焊机软管组件不得承受大的拉力，以减轻手上的负担。

一般焊工习惯于将软管绕在臂上或背在肩上焊接。

焊炬的开关一般装在焊炬上，可承时由焊工握持焊炬手的一个指头操纵（图3-45）。

最好能采用带脚踏遥控器的组合开关。

为使电弧长度保持尽可能相同，只要热辐射允许，将焊炬靠在外壳附近焊是有益的。

焊炬应保持均匀送进。

为更清楚地观察到焊接过程，应尽可能朝人体方便的方向焊接。

垂直位置主要用站立姿势焊接。

从钨极氩弧焊的应用情况看，大多数为手工焊，这意味着焊工应具有较高的理论知识和技术熟练程度。

焊工可通过专门培训来掌握焊接技术。

几乎所有焊接位置（平焊、盆形焊、上升焊、下降焊、仰焊和横焊）都可进行钨极氩弧焊，但应尽可能采用平焊。

5 握持焊炬姿势
四焊接工艺过程
1 焊前进行装配点焊
由于在钨极氩弧焊时的焊接速度相对较小，往往会产生剧烈的变形。

如果焊件在焊接没有使用牢固的夹具，必须先进行仔细的装配点焊。

除了由于考虑变形问题进行这种装配点焊外，有的工件有角度要求，工件相互间应留一定间隙，以考虑到膨胀和收缩的需要，也必须先点焊，否则便不能正式焊接。

批量生产时要求使用焊接夹具，夹具应尽量靠近焊缝，此时可省掉装配点焊。

点焊位置也会产生收缩。

当点焊顺序不当，这种收缩严重受阻时，点焊位置也会产生裂纹。

装配点焊由中间向两侧交错进行，在焊缝的端部
不得点焊，从而确保在开始和结束焊接部位得到可靠的熔池。

装配点焊位置的长度和相互间距取决于板厚。

图3-46表示平板对接接头正确装配点焊顺序的一个实例。

两点焊焊点间的距离原则上为板厚的20倍。

距离不得小于2倍板厚，但也不宜焊得过开，应能经受得了膨胀和收缩力，使焊件能保持预定的位置。

故应偈对待焊缝本身一样仔细进行焊接。

为了避免焊根缺陷，有裂纹的焊根部位不得直接再焊，正式焊接前必须先将裂纹磨掉。

2 引弧
一般要求在焊接部位引弧，不允许在母材的非焊接部引弧。

因为引弧处表面损伤（如出现带裂纹的弧坑等）将降低材料的价值。

引弧方法有两类：一类为接触引弧，另一类为非接触引弧。

接触引弧
这是一种没有辅助引弧装置的引弧方法。

是让钨极短瞬间接触工件，靠短路而引弧。

接触引弧时电极的树木中易粘在坡口上，往往引起焊缝缺陷，最好是能在焊接部位旁放一块铜板来引弧。

绝对不允许用碳板引弧，因为这样作的话，在钨极尖部贤贤易色的产生碳化钨。

碳化钨的避避风处变不惊熔点比钨低，故会在钨极尖部出现大的熔滴，造成电弧不稳和熔池下陷。

这种接触引弧方法的优点是不需要专门的引弧设备和对这种设备的维修，故价格便宜。

缺点是有可能导到电极和工件损伤或不纯。

引弧过程较长，麻烦，全靠手工操作。

对交流电源和对铝材焊接均不适用。

非接触引弧
具有高频设备或高压脉冲设备的焊机可用无接触引弧。

当钨极尖部接的工件约2毫米左右距离时，一开启电流继电器便可自动引弧。

现以一台带脉冲发生器焊机为例，说明无接触引弧的操作情况。

图3-47表示引弧时焊炬的操作。

先将已关闭焊接电流的电极放在引弧位置，焊炬后倾，直到保护扭打喷咀边缘接触工件，站钨极尖部和工件间的距离达到1-2毫米，焊工戴上面罩，开启焊接电流。

再将焊炬转回来直到引弧，最后将焊炬回复到正常位置。

这种引弧方法的优点是工件和电极上均不会出现杂质。

引弧过程迅速和简单，自动化程度高，既可以用于直流电源，也可以用于交流电源。

除上述这两类引弧方法外，还有一些焊接设备靠钨极和环形附加电极间产生的辅助电弧来实现引弧。

多用于全自动钨极氩弧焊机，其引弧具有极大的可靠性。

可通过选择合适的钨极和钨极准备来减少引弧的困难。

3 焊炬的操作
引弧后首先让焊炬作划圆圈状运动。

用电弧将开始部位熔化，然后才能开始直正的焊接。

对于连接焊缝主要采用向左焊。

焊炬应倾斜一定角度（约20°）焊炬尖部指向焊接方向，即为“剌进”式焊（图3-48）。

在钨极氩弧焊堆焊时由于熔敷量较大也可采用右向焊。

对上升焊缝和下降焊缝，焊炬应该垂直于板子平面握持。

必须选择合适的焊接速度以得到宽度均匀的焊道。

焊接薄板时应避免焊炬摆动，因为这样会影响保护气体输送。

反之，对厚板填充焊道则要求轻微地摆动焊炬，以使两坡口能充分地熔化，这也同样适用于上升焊焊缝。

在焊接过程结束后，应让保护气体滞后10到15秒钟再关掉。

以保护还处在液态的熔池和温度高的电极。

4 添加填充焊丝
手工焊时填充材料为焊棒，自动焊时为由单独送丝机构送进的焊丝。

焊棒一般是由焊工的另一只手握持在焊缝前方和工件表面呈15°左右的夹角，作划大安安静静圆点状运动（图3-48）。

焊棒在保护气体保持下一滴一滴地熔化。

一般应避免将焊棒插入电弧下面。

因为这样会减少熔池。

但堆焊时的情况则不一样，此时往往为减小的熔池，以增强混合，如图3-49所示。

焊接填充材料可部分插入电弧，并在电弧内熔化。

5 注意焊根保护
在焊接过程中要加强焊根保护，确保焊接气体保护良好。

6 焊接工艺过程的实例
现举一例，不涉及材料特点和焊接参数，仅用于说明焊接工艺过程的情况。

这对任何焊缝形式，材料和种类来说都具有共性。

例：有一薄板对接缝，板厚为1毫米，焊接时两对接板无间隙，采用平焊。

要求引弧后电弧长度不超过2毫米。

电弧应稳定，电弧中心线和工件表面呈75-85°夹角，电极尖部指向待焊方向，焊丝和工件表面呈10-30°夹角（图3-50）。

在俯视图上看到坡口，电极中心线和焊丝呈一直线。

如果两薄板边缘基本熔合，将焊丝端部插入熔池，达到要求的焊接填充材料熔化量。

但必须注意，焊接填充材料不是呈熔滴状滴入熔池。

因为这种不均均的大容积的熔滴过渡使得熔池成形不良，并导致焊缝鱼鳞。

在焊丝直径过小时也会出现类似的问题。

焊丝熔化后沿焊接方向从熔池中取出，但焊丝端部仍留在保护气体区域。

随着焊丝和熔池的前移，焊丝又再次插进熔池。

依此反复重复上面的动作。

不允许熔池拱起太厉害，如拱得过高，可通过降低输入热量来调节。

在热量输入正确时，对单道焊或焊根焊的鱼鳞将焊道前面有一小弧坑。

该弧坑对焊工来说意味着已形成了已焊透了的根部焊道（图3-50）。

钨极不宜接触熔池或焊丝，如果接触了必须重磨钨极端部。

为了防止工件接触钨极部位出现夹钨，也必须将接触部位打磨掉。

图3-50 焊炬和焊丝的握持
每位手工焊焊工，这里不局限于指钨极氩弧焊焊工，必须尽可能早占地发现焊接中的过“热“或过“冷”，并在对策上作出反应。

根据“热“或“冷”的程度调节焊接速度。

当过“热”时，应增大焊接速度，反之在过“冷”时应降低焊接速度。

第一种情况，由于过“热”可能焊穿工件。

第二种情况又会因为过“冷”造成焊根缺陷和连接缺陷。

每位焊工必须根据具体焊接对象，坡口公差和技术熟练程度来选择合适的焊接电流强度。

应能遥控电流强度，从而使电弧电能更好地与焊接工况相适应。

7 焊接中断时的注意事项
每次中断焊接过程时（包括装配点焊时每焊好一个焊点），先关掉焊接电流，将焊炬平稳地保持在与最后焊炬位置相同的距离，让滞后保护气体在熔池凝固前多保护几秒钟，免受大气中氧的侵入。

为达到短时中断，熟练焊工一般是让焊丝在左手中不断地后滑，但焊丝直径不宜过小。

注意保持手和焊接部位的距离。

不熟练的运条可能会导致焊丝过早接触电极。

焊到焊缝端部时可通过降低电流来确保防止过热和裂纹。

降低电流的方法可通过脚踏开关或可编程序的焊接电流衰减电路来实现。

当然也可以不用上述开关或电路来控制电流，填满弧坑。

可待焊缝完全凝固后，在焊缝端部弧坑部位用较小电流强度重新引弧，由于此时工件端部温度已降低，便可用焊丝将弧坑填满。

另外一个办法是设置预焊板（在焊缝端部），弧坑只产生在预焊板上。

焊好后将其割掉。

8 钨极氩弧焊常见的焊接缺陷
钨极氩弧焊时常见的焊接缺陷如表3-1和图3-51所示。

表3-1 钨极氩弧焊常见的焊接缺陷表
9 两面同时进行钨极氩弧焊
如图3-52所示，交载件垂直放置，两名焊工站在工件两侧对一个位置两面同时进行钨极氩弧焊。

这种方法的前提条件是要求两面均可接近。

主要适用于铝、铜和合金钢的焊接。

有下列优点：
10毫米以下的钢制工件（对铜为8毫米以下）可以采用简单的I形焊缝坡口焊接。

因系两面同时焊，不必像单面焊那样打磨背面。

只要焊缝准备无误，焊工技术熟练，几乎不会产生气孔、连接缺陷和氧化物夹渣。

变形较小，焊缝较狭窄。

对导热性好的材料，当壁厚小于15毫米时，焊接前不需要预热。

焊接时应注意正确调节焊接参数。

在用交流电焊接时如发现电弧明显不稳，应请专人调节一下电网电源的相位。