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钨极氩弧焊


第6章 钨极惰性气体保护焊
四川工程职业技术学院焊接教研室

章友谊

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2011-9-27

第六章 第六章

钨极惰性气体保护焊

几个概念: 几个概念: 钨极惰性气体保护电弧焊( 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 )使用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨等) 极的惰性气体保护电弧焊,简称TIG焊。 极的惰性气体保护电弧焊,简称 焊 钨极气体保护电弧焊GTAW(gas tungsten arc 钨极气体保护电弧焊 ( welding) ) 钨极氩弧焊 argon tungsten arc welding 氩弧焊 argon arc welding

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第一节

TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用
3) 适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面成 形工艺。 用几安培的小电流,钨极氩弧仍能稳定燃烧,而且热量相对 较集中,因此可焊接0.3毫米的薄板; 4) 焊接过程易于实现自动化 TIG焊的电弧是明弧,焊接过程参数稳定,易于检测及控制, 是理想的自动化乃至机器人化的焊接方法。 5)焊缝区无熔渣,焊工可清除地看到熔池和焊缝成形过程。

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第一节 TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用
2、TIG焊具有以下缺点: 1) 抗风能力差 TIG焊利用气体进行保护,抗侧向风的能 力较差。侧向风较小时,可降低喷嘴至工件的距离,同时增 大保护气体的流量;侧向风较大时,必须采取防风措施。 2) 对工件清理要求较高 由于采用惰性气体进行保护,无冶金脱氧或去氢作用,为了 避免气孔、裂纹等缺陷,焊前必须严格去除工件上的油污、 铁锈等。 3) 生产率低,成本高 由于钨极的载流能力有限,致使TIG焊的熔透能力较低,焊 接速度小,焊接生产率低。

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第一节

TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

材料:各种金属,各个领域,活泼金属、 材料:各种金属,各个领域,活泼金属、金属基复合材 料,但多用于有色金属及其合金 厚度: 以下, 厚度:厚、薄件均可,更适合6mm以下, 6mm以上用 薄件均可,更适合6mm以下 6mm以上用 于打底多用于薄件(从生产效率考虑, 于打底多用于薄件(从生产效率考虑,以3mm 以下为宜) 以下为宜) 位置:全位置,多用于打底(单面焊双面成形),薄件 位置:全位置,多用于打底(单面焊双面成形),薄件 ), 及管-管 及管 管、管-板也用于填充和盖面 板也用于填充和盖面 方式:自动、 方式:自动、手工

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第一节

TIG焊的特点及应用 焊的特点及应用

12

第二节

TIG焊电流种类及极性 焊电流种类及极性

(直流TIG焊) 直流 焊

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第二节 TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

直流正极性: 直流正极性:

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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?钨极电流承载能力及阴极清理作用(阴极雾化作用)的机理 钨极电流承载能力及阴极清理作用(阴极雾化作用) 钨极电流承载能力及阴极清理作用
直流反接时带电粒子的运动如图: 直流反接时带电粒子的运动如图: 工件为阴极,正离子向工件运动。 工件为阴极,正离子向工件运动。因阴极区有 很高的电压降, 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、 ),使氧化膜破碎 工件(上的氧化膜),使氧化膜破碎、分解而 被清理掉。 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 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, 邻近氧化膜上发射电子,继而氧化膜又被清除 …… 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 这时大量电子从工件向钨极运动,把大量能量交给钨极, 这时大量电子从工件向钨极运动 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 其温度升高而烧损。要避免烧损,只有减小电流! 通常只有正接的1/10 电流太小,无实用价值。) 1/10, 通常只有正接的1/10,电流太小,无实用价值。)

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊电流种类及极性 焊电流种类及极性

(交流TIG焊) 交流 焊

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

应用:用于焊接铝、 应用:用于焊接铝、镁、铝青铜等合金(表面易氧化、 铝青铜等合金(表面易氧化、 氧化膜致密)。 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/ 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(直流反接 与DCEP 直流反接)与 和钨极的电流承载能力介于 直流反接 之间(下图)。 (直流正接 )之间(下图)。 雾化作用---------交流负半周期 交流负半周期 雾化作用 钨极冷却---------交流正半周期 钨极冷却 交流正半周期

DCEN

AC

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第二节
i

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性
i i

交流的电流形式

t

t

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 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 )、 要有特别措施消除)。 量(要有特别措施消除)。 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, 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。 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( 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) 对阴极清理作用影响更大)

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

交流TIG焊由于电弧每秒 焊由于电弧每秒100次过零点,加上电极 次过零点, 交流 焊由于电弧每秒 次过零点 与焊件( 铝等)的物理性质、 (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( 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: ),带来以下问题 波大、负半波小),带来以下问题:
i

1、过零点复燃(稳弧) 、过零点复燃(稳弧)
t

2、回路直流分量的消除 、
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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第二节

TIG焊的电流种类及极性 焊的电流种类及极性

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第三节

TIG焊设备 焊设备

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第三节

TIG焊设备

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第三节

TIG焊设备

钨极气体保护焊设备的组成:
TIG焊机通常由弧焊电源、控制箱、焊炬、水冷系统 及供气系统组成。自动TIG焊机还配有行走小车、焊丝送 进机构等。

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第三节
(一)焊接电源

TIG焊设备

直流电源、交流电源、 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,主要是为了得到稳定的焊接电流。 或垂直下降外特性,主要是为了得到稳定的焊接电流。 多特性电源(我国清华大学 的专利) 多特性电源(我国清华大学1980s的专利) 的专利 逆变电源(发展方向) 逆变电源(发展方向) ?电源空载电压:70V以下 电源空载电压: 电源空载电压 以下

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第三节
(二)焊枪及电极

TIG焊设备

1、 焊枪的作用 、 TIG焊枪又称 焊枪又称TIG焊炬,其主要作用是: 焊炬, 焊枪又称 焊炬 其主要作用是: 1)夹持钨极; )夹持钨极; 2)传导焊接电流; )传导焊接电流; 3)向焊接区输出保护气体。 )向焊接区输出保护气体。 焊枪编号规则( 焊枪编号规则(见P140) ) 水冷焊枪QS(大电流焊接用 > 水冷焊枪 (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: (小电流焊接用 气冷焊枪 ) QQ-85/100-C 结构组成如右图,外观如右图。 结构组成如右图,外观如右图。

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第三节

TIG焊设备

?焊枪的要求 ?良好的导电 ?气体良好的流态 ? ?良好的冷却 ?可达性好 ?结构简单、重量轻、 易维修
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第三节

TIG焊设备

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第三节

TIG焊设备

喷嘴内径D N 、 长度l 0 和钨极直径d w 之间 喷嘴内径 长度 和钨极直径 的关系大致为(单位mm): 的关系大致为(单位 ) 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。 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 焊接电流不能超过 , 流可达500A。常用的以陶瓷喷嘴比较多见。 流可达 。常用的以陶瓷喷嘴比较多见。 各种形状的喷嘴见右图。 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: 应数值关系大致为:
喷嘴孔径/mm 喷嘴孔径/mm 钨极直径/mm 钨极直径/mm

6.4 8 9.5 11.1

0.5 1.0 1.6或 1.6或2.4 3.2

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第三节
2、电极

TIG焊设备

纯钨----应用最早,适用交流焊接, 纯钨----应用最早,适用交流焊接,综合性能欠佳 ----应用最早 钍钨----传统电极,综合性能较好,国外多用,有放射性。 ----传统电极 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、 ----在低电流下有优良的起弧性能 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、不锈钢制品和 细小精致部件的焊接。放射性剂量极低,在直流小电流时,是钍钨电极的首选 焊接。放射性剂量极低,在直流小电流时,

替代品。 替代品。 镧钨----焊接性能优良,耐用电流高而烧损率低;导电性能接近于2 ----焊接性能优良 镧钨----焊接性能优良,耐用电流高而烧损率低;导电性能接近于2%钍钨 无论交直流,对习惯了钍钨的焊工, (无论交直流,对习惯了钍钨的焊工,无需改变任何焊接操作程序就能方便地 使用这种钨极,以免受放射性危害)。 使用这种钨极,以免受放射性危害)。 锆钨----在交流条件下,焊接性能良好,尤其在高负载电流时, ----在交流条件下 锆钨----在交流条件下,焊接性能良好,尤其在高负载电流时,电极端部能 保持圆球状而减少渗钨现象,并有良好的抗腐蚀性。(抗氧化性强, 。(抗氧化性强 保持圆球状而减少渗钨现象,并有良好的抗腐蚀性。(抗氧化性强,可用于空 气等离子弧切割) 气等离子弧切割) 钇钨----焊接时弧束细长,压缩程度大,在中、大电流时其熔深最大。 ----焊接时弧束细长 钇钨----焊接时弧束细长,压缩程度大,在中、大电流时其熔深最大。目前主 要用于军事工业和航空航天工业。 要用于军事工业和航空航天工业。 复合电极----在钨基中添加两种(以上)稀土氧化物,全面提高电极的综合性 复合电极----在钨基中添加两种(以上)稀土氧化物, ----在钨基中添加两种 。(目前未见定型产品 已列入国家新产品开发计划,应密切关注)。 目前未见定型产品, 能。(目前未见定型产品,已列入国家新产品开发计划,应密切关注)。
注意:不同的电极在端部有不同的颜色标记, 注意:不同的电极在端部有不同的颜色标记,可据此判断电极的种类

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第三节
补充: 、 补充:1、钨极的端部形状

TIG焊设备

为适应不同场合的焊接要求,钨极端部要磨成不同的形状, 为适应不同场合的焊接要求,钨极端部要磨成不同的形状,常见 的有(如图): ):( ) 适用于直流(正接), ),交流亦可 的有(如图):(1)尖锥状 适用于直流(正接),交流亦可 锐角(通常为 °左右)尖锥状----适用于小直径钨极 适用于小直径钨极、 锐角(通常为30°左右)尖锥状 适用于小直径钨极、小电流焊接的 场合 钝角尖锥状(通常 适用于大直径钨极、 钝角尖锥状(通常> 90°) ----适用于大直径钨极、大电流焊接的场合 ° 适用于大直径钨极

不同的锥角时电弧的形态和焊缝熔深见上图。 不同的锥角时电弧的形态和焊缝熔深见上图。 尖锥状的电极为防止尖端烧损,可把尖端磨成一个小平台。 尖锥状的电极为防止尖端烧损,可把尖端磨成一个小平台。 42 (2)(半)球状 适用于交流焊接 ) 半 球状

★打磨钨极应注意使端部形状均匀一致、磨痕方向正确。 打磨钨极应注意使端部形状均匀一致、磨痕方向正确。

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第三节

TIG焊设备

2、打磨钨极的安全措施 、
磨削钨极应采用密封式或抽风式砂轮机( 磨削钨极应采用密封式或抽风式砂轮机(有专用的钨极磨尖 ),焊工应带口罩 磨削完毕,应用肥皂洗净手脸, 焊工应带口罩, 机),焊工应带口罩,磨削完毕,应用肥皂洗净手脸,最好下班 后淋浴。钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。 后淋浴。钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。 ★修磨钨极的方法可参见:www.diamondground.com

威特仕(深圳) 威特仕(深圳)焊接有限公司

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国外的钨极磨尖机

代理的钨极磨尖机

第三节
焊接材料: 焊接材料:1、气体

TIG焊设备

1、氩气----应符合GB∕T4842-1995《纯氩》的要求,纯度≥99.9 氩气----应符合GB∕T4842-1995《纯氩》的要求,纯度≥99.9 ----应符合GB∕T4842 %(V∕V V∕V) %(V∕V) 焊接用的氩气常以气态形式装于气瓶中。 焊接用的氩气常以气态形式装于气瓶中。气瓶的最高工作压力 15MPa,瓶身涂色为灰色并注有绿色“ 灰色并注有绿色 字样。 为15MPa,瓶身涂色为灰色并注有绿色“氩”字样。 氦气----应符合GB4844.2 1995《纯氦》的要求, ----应符合GB4844.22、氦气----应符合GB4844.2-1995《纯氦》的要求,纯度 ≥99.99%(V∕V)(合格品) %(V∕V)(合格品 ≥99.99%(V∕V)(合格品) 以上均为惰性气体(惰性在此的意义:既不与金属发生反应, 以上均为惰性气体(惰性在此的意义:既不与金属发生反应, 也不溶解于液态金属中) 也不溶解于液态金属中) TIG焊既可以用纯氩气 也可以用氦气(电弧热量大) 焊既可以用纯氩气, ★TIG焊既可以用纯氩气,也可以用氦气(电弧热量大)但价格昂 同时也可以用混合气体包括惰性混合气( Ar-He混合气 混合气) 贵,同时也可以用混合气体包括惰性混合气(如Ar-He混合气)和 活性混合气( Ar活性混合气(如Ar-CO2等)。

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第三节
2、焊材

TIG焊设备

TIG焊的焊材主要为实芯焊丝(焊棒<rod>)。 TIG焊的焊材主要为实芯焊丝(焊棒<rod>)。 焊的焊材主要为实芯焊丝 <rod> (1)钢类焊丝 可用的焊丝包括: 可用的焊丝包括: 实芯焊丝⑴GB/T14957-1994《熔化焊用钢丝》、 》、⑵ ①实芯焊丝⑴GB/T14957-1994《熔化焊用钢丝》、⑵ YB/T5092-1996《焊接用不锈钢丝》、 GB/T8110-1995《 》、⑶ YB/T5092-1996《焊接用不锈钢丝》、⑶GB/T8110-1995《气 体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》都可选用, 体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》都可选用,其中 GB/T8110-1995被推荐用于钨极气体保护电弧焊。 GB/T8110-1995被推荐用于钨极气体保护电弧焊。 被推荐用于钨极气体保护电弧焊 药芯焊丝(包括GB/T10045 1988《碳钢药芯焊丝》 GB/T10045②药芯焊丝(包括GB/T10045-1988《碳钢药芯焊丝》和 GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》) GB/T17493-1998《低合金钢药芯焊丝》) TIG焊有时也可以用药芯焊丝 有专用的TIG 焊有时也可以用药芯焊丝( TIG焊打底用药 TIG焊有时也可以用药芯焊丝(有专用的TIG焊打底用药 芯焊丝),打底时可以免去反面充氩保护。 ),打底时可以免去反面充氩保护 芯焊丝),打底时可以免去反面充氩保护。

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第三节
(2)有色金属焊丝

TIG焊设备

1、GB/T10858-1989《铝及铝合金焊丝》 2、 GB/T9460-1988《铜及铜合金焊丝》 3、 GB/T15620-1995《镍及镍合金焊丝》 手工TIG焊时,可以用以上的焊丝截成段,也有商品焊棒。

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第三节
供气及供水系统
1、供气系统 、

TIG焊设备

气瓶(灰色)-减压/流量计-电磁气阀 焊枪 气瓶(灰色)-减压/流量计-电磁气阀→焊枪 )-减压

2、水冷系统(用于焊接电流>150A时) 、水冷系统(用于焊接电流> 时 开放式(国产机多见,浪费水) 开放式(国产机多见,浪费水) 循环式(进口机多见,节约水) 循环式(进口机多见,节约水)

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第三节
(四) 控制系统 1 控制箱

TIG焊设备

控制箱中主要安装焊接时序控制 电路。 控制的功能越来越复杂, 控制的功能越来越复杂,不 同品牌的设备其功能不尽相同, 同品牌的设备其功能不尽相同, 但有些功能是最基本的, 但有些功能是最基本的,如程序 控制、引弧、提前送气/ 控制、引弧、提前送气/滞后断 电流衰减等。 气、电流衰减等。 控制系统正向数字化方向发展。 控制系统正向数字化方向发展。

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第三节

TIG焊设备

2 引弧装置 TIG焊的引弧方式有:接触引弧及非接触引弧两种。
1)非接触引弧 (1)大电流TIG焊机一般不采用接触引弧。因为 ?短路电流使钨极熔化、烧损,易使液态钨进入熔池中, 造成焊缝夹钨,影响焊缝力学性能。

50

第三节

TIG焊设备

(2)常用的非接触引弧方式有两种: 高频振荡器引弧 当高频振荡器接通时,其输出端可输出频率为 150?260 kHz、电压为3000 V左右的高频电压,该电压施加 在钨极和工件上,击穿两极间的气隙,引燃电弧。 通常将高频振荡器串接在焊接回路中。 高压脉冲引弧 在引弧时,高压脉冲发生器将2000?3000 V的高压脉 冲施加到钨极和工件上,击穿气隙引燃电弧。常用于交流 TIG焊机上。

51

第三节
2) 接触引弧

TIG焊设备

接触引弧是通过接触---回抽过程实现的。引弧时首先使钨极与工件 接触,此时,短路电流被控制在较低的水平上(通常小于5 A),预热但 不熔化钨极;钨极回抽后,在很短的时间内(几微秒)将电流切换为所 需要的大电流,将电弧引然。该方法仅适用于直流正接的直流氩弧焊机 。其最大的优点是避开了高频电及高压脉冲的干扰,可用于计算机控制 的焊接设备或焊接机器人中。 电流切换: 电流切换: 短路: 短路:小电流 提升: 提升:大电流 采样

电 源

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第四节

TIG焊工艺 焊工艺

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第四节

TIG焊工艺 焊工艺

钨极惰性气体保护焊通用技术要求 参见JB/T9185-1999《钨极惰性气体保护焊 工艺 方法》(规定了钨极惰性气体保护焊的接头与坡口 设计、材料、焊接工艺等) )、焊前准备 一)、焊前准备 (一)接头及坡口 形式
1、TIG焊常用的接头形式:对接、搭接、角接、卷边对 接等。 2、坡口加工原则: 板厚小于3mm时,可开I形坡口;板厚在3?12mm时, 可开V或Y形坡口。 54

第四节
(二)焊前清理 1、原则

TIG焊工艺 焊工艺

氩气、氦气均是惰性气体,焊接过程中不与液态金 属发生任何化学反应,因此TIG焊无去氢、脱氧作 用。 为了保证焊接质量,必须清除填充焊丝及工件坡口 为了保证焊接质量,必须清除填充焊丝及工件坡口 和坡口两侧表面至少20mm范围内的油污、水分、 20mm范围内的油污 和坡口两侧表面至少20mm范围内的油污、水分、灰 尘、氧化膜等。 氧化膜等。
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第四节

TIG焊工艺 焊工艺

铝及其合金的化学清理
工序 NaOH (%) 15 4~5 铝合金 8 碱洗 温度 时间 (℃) (min) 室温 60~70 50~60 10~15 10 15 1~2 5 冷净 水 30 室温 2 冷净 水 60~ 110 冷净 水 冲洗 HNO3 (%) 30 光化 温度 时间 (℃) (min) 室温 2 冷净 水 60~ 60 110 冲洗 干燥 (℃)

材料 纯铝

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第四节
TIG焊的工艺参数有:

TIG焊工艺 焊工艺

Φ

焊接电流 电弧电压(电弧长度) 焊接速度 填丝速度 保护气流量与喷嘴孔径 钨极直径与形状

L v Φ’

v’

I、V

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第四节
焊接参数的影响

TIG焊工艺 焊工艺

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第四节

TIG焊工艺 焊工艺

焊接电流:综合考虑材质、板厚、焊接位置来选择。 焊接电流:综合考虑材质、板厚、焊接位置来选择。以下是 一些经验数据可供参考。 一些经验数据可供参考。
焊接 电流( 电流(A) 10~100 10 100 101~150 101 150 151~200 151 200 201~300 201 300 201~500 201 500 直 流 正 极 性
交 流 流量/ 流量/ L.min-1

喷嘴孔径/mm 喷嘴孔径/mm 4~9.5 9 4~9.5 9 6~13 13 8~13 13 13~16 13 16

流量/L. 流量/L.min-1 /L 4~5 5 4~7 7 6~8 8 8~9 9 9~12 12

喷嘴孔径/mm 喷嘴孔径/mm 8~9.5 9 9.5~11 11 11~13 11 13 13~16 13 16 16~19 16 19

6~8 8 7~10 10 7~10 10 8~15 15 8~15 15

59

第四节

TIG焊工艺 焊工艺
距离选择原则: 不短接条件下, 越短越好。 不 填 丝 : 13mm; 填丝:3-6mm

60

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

焊接电压:通常<20V(氩弧的电压较低且TIG焊所 用的电弧长度较短)

61

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

62

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

63

第四节
焊接电流
(A)

TIG焊工艺 焊工艺
50~100 100~200 200~300

焊丝直径:约等于钨极直径(手工操作) 焊丝直径:约等于钨极直径(手工操作)或参考以下经验数据
10~20 ~ 1.0 20~50 ~ 1.6

焊丝直径

(mm)

1.0~2.4

1.6~3.0

2.4~4.5

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第四节
钨极的直径及端部形状: 钨极的直径及端部形状:

TIG焊工艺 焊工艺

钨极的直径及形状是重要的TIG焊接参数之一。通常根 据电流的种类、极性及大小来选择。 选择原则:在保证钨极许用电流大于所用焊接电流的前 在保证钨极许用电流大于所用焊接电流的前 提下,尽量选用直径较小的钨极。 提下,尽量选用直径较小的钨极。 钨极直径越大,其许用电流越大。直流正接时,钨极载 流能力最大,直流反接时载流能力最小,交流时载流能力居 于直流正接与反接之间。

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第四节
钨极直 径/mm 尖端直 径/mm

TIG焊工艺 焊工艺
电流/A 电流/A
恒定电流 脉冲电流

根据焊接电流来选择钨极直径,以下经验数据可供参考: 根据焊接电流来选择钨极直径,以下经验数据可供参考:
尖端角 度(o )

1.0 1.0 1.6 1.6 2.4 2.4 3.2 3.2

0.125 0.25 0.5 0.8 0.8 1.1 1.1 1.5

12 20 25 30 35 45 60 90

2~15 15 5~30 8~50 10~70 10 70 12~90 12 90 15~150 15 150 20~200 20 200 25~250 25 250

2~25 5~60 60 8~100 100 10~140 10 140 12~180 12 180 15~250 15 250 20~300 20 300 25~350 25 350

66

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

电极的端部形状对焊接过程稳定性及焊缝成形具有重要 影响,通常应根据电流的种类、极性及大小来选择。 脉冲TIG焊时,由于在基值电流期间钨极受到冷却,所 以直径相同的钨极之许用电流值明显提高。

67

直流正接、大电流

小电流

交流

大电流

第四节
喷嘴孔径及氩气流量: 喷嘴孔径及氩气流量:

TIG焊工艺 焊工艺

喷嘴孔径越大,保护区越大,但太大时,熔池及电弧 的可观察性变差。对于一定的喷嘴孔径,保护气流量有 一个合适的范围,流量太小时,气体挺度差,保护效果 不好;流量太大时,气流层中出现紊流,空气易卷入, 保护效果也不好。喷嘴孔径及氩气流量通常根据电流的 喷嘴孔径及氩气流量通常根据电流的 种类、极性及大小来选择。 种类、极性及大小来选择。

68

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

69

第四节
钨极伸出长度: 钨极伸出长度:

TIG焊工艺 焊工艺

通常将露在喷嘴外面的钨极长度叫做钨极的伸 露在喷嘴外面的钨极长度叫做钨极的伸 出长度。 出长度。 伸出长度过大时,钨极易过热,且保护效果差; 而伸出长度太小时,喷嘴易过热。 因此钨极伸出长度必须保持一适当的值。对接焊 时,钨极的伸出长度一般保持在5mm?6mm。 ?

70

第四节
喷嘴离工件的距离: 喷嘴离工件的距离:

TIG焊工艺 焊工艺

喷嘴离工件的距离要与钨极伸出长度相匹配。一般应控 制在8 mm?14mm之间。距离过小时,影响工人的视线,且易导 致钨极与熔池的接触,使焊缝夹钨并降低钨极寿命;距离过 大时,保护效果差,电弧不稳定。 钨极伸出长度 5mm?6mm

71

喷嘴离工件的距离 8 mm?14mm

第四节
操作技术: 操作技术:

TIG焊工艺 焊工艺

72

第四节
左焊法

TIG焊工艺 焊工艺

不超过4mm

短弧焊

73

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

74

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

75

第四节

TIG焊工艺 焊工艺

76

第五节

TIG焊的其他方法 焊的其他方法

77

2011-9-27

第五节 其它TIG焊方法 其它 焊方法

78

一、热丝TIG焊(hot wire TIG welding) 热丝 焊

热丝TIG焊原理 图6-24 热丝 焊原理

79

一、热丝TIG焊(hot wire TIG welding) 热丝 焊
焊丝在送入熔池之前经过加热的 TIG焊。 焊 可在提高熔敷效率的同时降低对 焊缝的热输入。 焊缝的热输入。 多用于窄间隙焊和TIG堆焊(多 堆焊( 多用于窄间隙焊和 堆焊 为自动焊)。 为自动焊)。

80

一、热丝TIG焊(hot wire TIG welding) 热丝 焊
熔敷速度可比通常所用 的冷丝提高2倍 的冷丝提高 倍。 用交流电源加热填充焊 以减少磁偏吹。 丝 , 以减少磁偏吹 。 焊丝最 大直径限为1.2mm。 焊丝过 大直径限为 。 对防止磁偏吹不利。 粗,对防止磁偏吹不利。 已成功用于碳钢、 已成功用于碳钢 、 低合 金钢、 不锈钢、 金钢 、 不锈钢 、 镍和钛等的 焊接。 焊接。
管与管-板焊接 管-管与管 板焊接 管与管 管-管焊接如上图右。 管焊接如上图右。 管焊接如上图右 管管管板的全位置自动焊接已发展成为TIG焊的一项专门技术,在管道、容器 焊的一项专门技术,在管道、 管管管板的全位置自动焊接已发展成为 焊的一项专门技术 的焊接上获得了广泛的应用。按不同的位置分区改变电流或焊接速度的程序控制, 的焊接上获得了广泛的应用。按不同的位置分区改变电流或焊接速度的程序控制, 有专门的焊机。 有专门的焊机。

81

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
一)、熔化极脉冲氩弧焊的特点 熔化极脉冲氩弧焊具有如下优点: 1)焊接参数的调节范围增大 ) 可在平均电流小于临界 电流的条件下获得射流过渡,因此,即能在高至几百安培, 又能在低至几十安培的范围内获得稳定的射流过渡。因此, 利用射流过渡工艺,熔化极脉冲氩弧焊既可焊薄板,又可 焊厚板。 2)可有效地控制线能量 通过调节脉冲参数可在保证焊 ) 透的条件下,将焊接线能量控制在较低的水平,从而减小 了焊接热影响区及工件的变形。这对于热敏感材料的焊接 是十分有利的。

82

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
3)有利于实现全位置焊接 利用熔化极脉冲氩弧焊可在较 ) 小的线能量下实现喷射过渡,熔池的体积小,冷却速度快, 因此,熔池易于保持,不易流淌。而且焊接过程稳定,飞 溅小,焊缝成形好。

4)焊缝质量好 ) 脉冲电弧对熔池具有强烈的搅拌作用, 可改善熔池的结晶条件及冶金性能,有助于消除焊接缺陷, 提高焊缝质量。

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二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
三)、熔化极脉冲氩弧焊工艺 (一)熔化极脉冲氩弧焊的熔滴过渡 熔化极脉冲氩弧焊有三种过渡形式: ? 一个脉冲过渡一滴(简称一脉一滴); ? 一个脉冲过渡多滴(简称一脉多滴) ? 多个脉冲过渡一滴(多脉一滴)。 熔滴过渡方式主要决定于脉冲电流及脉冲持续时间。三种 过渡方式中,一脉一滴的工艺性能最好,多脉一滴是工艺性 能最差的一种过渡形式。然而,一脉一滴的工艺范围很窄, 焊接过程中难以保证,因此,目前主要采用的是一脉多滴及 一脉一滴的混合方式。

84

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
I

ICrit Imean

t

85

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
(二)焊接工艺参数的选择原则 1 脉冲电流Ip及脉冲持续时间 脉冲电流 及脉冲持续时间tp 及脉冲持续时间 脉冲电流与脉冲持续时间决定了熔滴过渡方式,这两 个参数要适当配合,使(Ip,tp)点应位下图中一脉一滴临界 曲线之上。 脉冲电流还影响熔深,在平均电流一定的条件下,脉冲电流 越大,熔深越大。选择时,应综合考虑母材类型、板厚、焊 接位置及熔滴过渡要求,首先选择平均电流、脉冲电流及脉 冲持续时间。

86

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
2 基值电流Ib 基值电流

基值电流的主要作用是维持电弧的稳定燃烧, 同时预热焊丝及工件。在保证电弧稳定的条件下, 尽量选择较低的基值电流,以突出脉冲TIG焊的特点。

87

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊
3、脉冲频率 、 一般在几十至几百的范围内,频率过低,焊丝易插入熔 池。焊接过程不稳定,而频率过高则失去了脉冲焊的特点。脉 冲频率通常根据焊接电流的大小来选择,电流较大时,脉冲频 率应选得较大一些;焊接电流较小时,频率应选得小一些。 4、脉冲频率及脉冲宽比 、 脉宽比越小,脉冲焊的特征越明显,而脉宽比过小则易 导致电弧不稳定,因此,脉宽比一般取25%?50%。全位置焊 接、薄板及热敏感材料的焊接均要求脉宽比小一些。

88

二、脉冲TIG焊 脉冲 焊

脉冲TIG焊电流波形及焊点重叠组成的焊缝 图6-25 脉冲 焊电流波形及焊点重叠组成的焊缝

89

三、 A-TIG焊接技术 焊接技术
TWI、 、 焊接
表 面 张 力 力 张 面

EWI、 、

PATON 焊接


90

三、 A-TIG焊接技术 焊接技术

无活性剂

有活性剂

现象之二 活性剂引起的“电弧收缩”现象

91

三、 A-TIG焊接技术 焊接技术

普通TIG

A-TIG

效果 TIG焊与A-TIG焊的熔深对比

92

★安全技术 安全技术
?氩弧焊的有害因素 氩弧焊的有害因素 放射性: 钍钨极中的钍有放射性 放射性 : ,剂量很小。微粒进入人体成为内放 射源,则会严重影响身体健康。 高频电磁场: 高频电磁场:由于时间很短,对 人体影响不大。 有害气体:臭氧和氮氧化物。 有害气体: 紫外线辐射: 紫外线辐射:强度远大于一般焊 条电弧焊,在焊接过程中会产生大量 的臭氧和氧化物。

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★安全技术 安全技术
╋安全防护措施 安全防护措施 ①通风措施 ②尽可能采用铈钨极 ③钍钨极的铈钨极加工时,应采用密封式或抽风式 砂轮磨削,操作者应配戴口罩、手套等个人防护用 品,加工后要(用肥皂)洗净手脸最好下班后淋浴。 钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。 ④屏蔽高频电磁场 ⑤其他个人防护措施:如穿戴非棉布工作服(如耐 酸呢、柞绸等)。
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