1、目的与要求：目的与要求：重点：重点：难点：难点：了解氩弧焊的原理、特点及分类。掌握钨极氩弧焊的原理、焊接材料及焊接焊接工艺参数 的选择。氩弧焊的原理、特点及分类。钨极氩弧焊(TIG 焊)。钨极氩弧焊(TIG 焊)。氩弧焊氩弧焊第1页，共24页。一、氩弧焊的原理、特点及分类一、氩弧焊的原理、特点及分类氩弧焊的原理使用氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊使用氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊 方法方法。焊 接时，先从喷嘴中喷出喷出Ar气，使焊接区 内形成严密的气 体保护层，隔离空气隔离空气再将电极与焊件接触产生电弧热量 使之熔化焊丝和母材 形成熔池 凝固结晶成焊缝。氩弧焊特点焊缝质量高焊缝质量高
2、：qAr为惰性气体为惰性气体，不与金属起化学反应不与金属起化学反应，故合金元素不 易氧化烧损。qAr不溶解于金属中不溶解于金属中，焊接过程基本上是金属熔化和结 晶的简单过程，故保护效果好。第2页，共24页。焊接应力和变形小因为电弧热量集中，温度高热影响区小，故变形和应力小，尤其适宜很薄材料的焊接适宜很薄材料的焊接。应用范围广 几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊，特别适宜按化学性特别适宜按化学性质活泼的金属和合金质活泼的金属和合金。如AI、Mg、Ti、Cu及其合金和低碳钢、不锈钢、耐热钢等材料的焊接。氩弧焊的分类根据电极材料不同q钨极氩弧焊不熔化极q熔化极氩弧焊第3页，共24页。按操作方式不同q
3、手工q半自动q自动按根据电源种类不同q直流钨极氩弧焊q交流钨极氩弧焊q脉冲钨极氩弧焊二、钨极氩弧焊二、钨极氩弧焊 TIG TIG焊焊使用纯钨或活化钨使用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨钍钨、铈钨)为电极为电极。钨极本身不熔化，钨极本身不熔化，只起发射电子产生电弧的作用只起发射电子产生电弧的作用故称为不熔化极氩焊，它只适用焊接6 mm焊件第4页，共24页。钨极氩弧焊的焊接材料:主要是钨极、Ar气、和焊丝钨极q特性：电流容量大、损耗小，引弧和稳弧性好q种类：常用的钨极有纯钨极、钍钨极、铈钨极纯钨极、钍钨极、铈钨极三种&纯钨极(W1、W2),空载电压高，且易烧损。&钍钨极(WTh-10、WTh-7)有微量放
4、射性。&铈钨极WCe20是理想的电极材料。氩气q特性：&无色、无味的惰性气体。&不与金属起化学反应，也不溶解于金属。&Ar比空气重25%，使用时气流不易漂浮散失。&Ar的电离能高，引弧困难。第5页，共24页。q纯度要求：Ar=99.99%qAr气瓶外表涂灰色，并标有深绿色“氩气”的字样。焊丝选用原则：熔敷金属的化学成分或力学性能与母材相当。选用原则：熔敷金属的化学成分或力学性能与母材相当。对于碳钢、低合金钢按GB/T8110-1995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/T5092-1996 焊接用不锈 钢焊丝选用。电流种类和极性 直流TIG焊q直流正极性TIG焊：用于一
5、般金属用于一般金属(除AI、Mg及其合金外)的焊接的焊接。第6页，共24页。q直流正极性TIG焊：&焊件的熔深大 生产率高，并且钨极不易过热烧损。&钨极的I涂用大电子发射能力强，电弧燃烧稳定。&焊缝成形好，焊件变形小。&只用于除焊接 AI、Mg等易氧化的金属以外的其他金属。q直流反极性TIG焊:&钨棒易过热而烧损，故钨极的许用电流小。&焊件上的产热不多，故焊缝熔深浅，生产率低。&但具有“阴极破碎阴极破碎”作用。&有利于铝、镁及其合金的焊接铝、镁及其合金的焊接。焊件接电源正极、钨极接电源负极焊件接电源正极、钨极接电源负极。其特点如下：焊件接电源负极、钨极接电源正极焊件接电源负极、钨极接电源正极。
6、其特点如下：第7页，共24页。兼顾直流正反极性TIG焊的优点，因为交流电源的极性是不断变化的。在交流情况下：v直流分量 由于正反极性焊接电流不对称，故在交流焊正反极性焊接电流不对称，故在交流焊接回路中存在一个由工件流向钨极的直流分量接回路中存在一个由工件流向钨极的直流分量，相当于在一个平衡的交流波形上叠加了一个直流电。交流TIG焊q反极性半周波中反极性半周波中钨极为阳极，则可利用“阴极破碎阴极破碎”作用清除熔池附近区域的氧化膜，并且钨极得到冷却。q另外设备简单，成本低，维修方便。适用于铝、镁及其合适用于铝、镁及其合 金的焊接。金的焊接。q消除“直流分量”q正极性半周波中正极性半周波中钨极为阴极
7、，故钨极承载能力较大，电弧稳定、集中，熔深大。第8页，共24页。v直流分量的危害：其一：削弱了削弱了“阴极破碎阴极破碎”作用作用。其二：使焊接变压器工作条件恶化，易损坏设备。v直流分量的消除方法：常在焊接回路中串联电容串联电容的方法，来消除交流回路中产生的直流分量。v高频振荡器高频振荡器：是一个高压发生器，可在焊接回路中加入约在焊接回路中加入约 3000V的高频电压的高频电压，致使电弧空间产生很强的电场产生很强的电场，加强加强 了阴极电子自发射作用了阴极电子自发射作用，克服氩弧不能引燃的困难。q解决引弧、稳弧措施v脉冲稳弧器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，从而引起
8、稳定电弧的作用。第9页，共24页。钨极氩弧焊设备 手工钨极氩弧焊设备包括焊机、焊枪、供气系统、冷却系统和控制系统如下图。自动钨极氩弧焊设备除了有上述内容为还有送丝装置及焊接小车行走装置。第10页，共24页。焊机 焊机包括焊接电源、高频振荡器、脉冲稳弧器、消除直流分量等控制装置。q焊接电源：由于钨极氩弧焊电弧静特性曲线工作在水平段电弧静特性曲线工作在水平段，故选用具有陡降陡降外特性的电源。q引弧、稳弧装置：钨极氩弧焊必须使用高频振荡器高频振荡器来引燃电弧，还需使用脉冲稳弧器脉冲稳弧器以保证重复引燃电弧，并稳弧。焊枪：q作用：夹持电极、导电和输送氩气流夹持电极、导电和输送氩气流。q分类气冷式焊枪(
9、QQ系列)小电流(150A)焊接使用水冷式焊枪(QS系列)大电流和自动焊焊接使用第11页，共24页。供气系统q组成：由枪体、喷嘴、电极夹头、电极帽、手柄和控制开关等组成。如右下图：由氩气瓶、减压器、流量计和电磁阀组成。冷却系统q一般选用最大焊接电流在 150A以上，必须通水冷却 焊枪和电极。q冷却水接通并有一定压力后，才能启动焊接设备。q常用水压开关和手动来控制水流量。第12页，共24页。控制系统q通过控制线路对供电、供气、引弧和稳弧等各阶段的动 作实现控制。q常用的手工钨极氩弧焊机型号有WS-250、WS-400、WSJ-150、WSJ-500、WSE-150、WSE-400。q交流手工钨极
10、氩弧焊的控制程序如下：第13页，共24页。钨极氩弧焊工艺 焊前清理q 机械清理法机械清理法q 化学清理法化学清理法q化学化学机械清理法机械清理法 通常采用直径细小的钢丝刷直径细小的钢丝刷等工具进行打磨，也可采用刮刀铲去表面氧化膜刮刀铲去表面氧化膜，露出金属光泽。适用大尺寸、焊接周期长的焊件。利用化学反应方法去除焊丝或工件表面的氧化膜化学反应方法去除焊丝或工件表面的氧化膜，适用于填充焊时或小尺寸焊件，此法效率高、质量稳定、保持时间长等特点。清理时先采用化学清理法，焊前再对焊接部位进行机械清理。此法用于质量要求高的焊件。第14页，共24页。气体保护效果的鉴别q 焊点试验法焊点试验法：试焊处，铝板上
11、的一层氧化膜去除了 这一区域就是氩气有效保护区。q 直接观察法直接观察法：观察焊缝表面的色泽。如不锈钢材料不锈钢材料 焊接时，若焊缝金属表面呈银白，金蓝色银白，金蓝色时，则气 体保护效果良好体保护效果良好；若出现灰黑色灰黑色时，气体保护效果差气体保护效果差。焊接工艺参数的选用 钨极氩弧焊焊接工艺参数主要有：电源种类和极性、电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、焊接电压、氩气流量、焊接速度和喷嘴钨极直径、焊接电流、焊接电压、氩气流量、焊接速度和喷嘴直径直径等。q 电源的种类和极性第15页，共24页。电源的种类和极性可根据焊件材质焊件材质进行选择，特点：钨棒容易过热而烧损，许用电流小，电弧不稳 定，
12、同时熔深浅，焊接生产效率低，很少采用。但具有“阴极破碎”作用，如下图；应用：适用于铝、镁及其合金的焊接。特点：钨极不易过热烧损，许用电流大，电弧稳定性好，生产效率高。v直流反接：即钨极为正极，焊件为负极钨极为正极，焊件为负极。v直流正接：即钨极为负钨极为负 极，焊件为正极极，焊件为正极。第16页，共24页。但没有没有“阴极破碎阴极破碎”作用作用。适用于焊接表面无致密氧化膜无致密氧化膜的金属材料的金属材料。兼顾了直流钨极氩弧焊正、反接的优点，是焊接铝、镁及其合金的最佳方法。各种材料的电源种类与极性的选用见下表：v交流钨极氩弧焊电源种类和极性被焊金属材料直流正接低碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜
13、钛及其合金直流反接适用于各种金属的熔化极氩弧焊，钨极氩弧焊很少采用交流电源铝、镁及其合金q 钨极直径及端部形状v钨极直径根据焊件厚度、焊接电流、电源极性来选择。v交流钨极氩弧焊时，一般将钨极端部磨成圆柱形；直流小电流施焊时，钨极磨成尖锥形；直流大电流时，钨第17页，共24页。极磨成钝角。如图所示：v钨极一端常涂颜色以便识 别：钍钨极为红色，铈钨钍钨极为红色，铈钨 极为灰色，纯钨极为绿色极为灰色，纯钨极为绿色。q 焊接电流根据焊件厚度、钨极直径和焊缝焊件厚度、钨极直径和焊缝空间位置空间位置来选择。q 氩气流量和喷嘴直径 通常氩气流量在氩气流量在320L/min范围内，一般喷嘴直径随着氩气流量的增
14、大而增大，一般为514。q 焊接速度 应选择合适的焊接速度应选择合适的焊接速度，否则影响气体保护效果，易产生未焊透、咬边、烧穿等焊接缺陷。第18页，共24页。q 电弧电压应尽量采用短弧焊，电弧电压一般为1024V。q 其它因素包括喷嘴到焊件的距离、钨极的伸出长度。v电弧电压增加，焊缝厚度减小，熔宽增大，气体 保护效果变差，并且易产生未焊透、气孔等缺陷。v喷嘴到焊件的距离为515 为宜为宜。焊件厚度()钨极直径()焊接电流(A)(A)焊丝直径()喷嘴直径()氩气流量(L/min)焊接速度(/min/min)1.21.62.445 751 26 113 521.62.480 1002 36 113
15、 5190 23032.4 3.2100 1402 37 126 8110 26043.24140 2103 47126 8100 15054 6210 3004 510 128 1280 130656240 3005 612 1412 1680 130第19页，共24页。练习题练习题1、我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时其充装压力为15MPa，容积一般为（）L。A、10 B、20 C、30 D、402、氩气瓶涂（）色漆，并标有“氩气”字样，纯度高达99.99%。A、蓝 B、白 C、灰 D、黑第20页，共24页。练习题练习题3、钨极氩弧焊要求采用具有（）或恒流外特性的电源，以减小或排除因弧长
16、变化而引起的电流波动。A、陡降 B、上升 C、缓降 D、平硬4、钨极氩弧焊时，（除铝、镁及其合金和易氧化的铜合金等）大多数金属宜采用（）焊接。A、直流正接 B、直流反接 C、交流 D、交直流并用第21页，共24页。练习题练习题5、氩弧焊对材料的表面质量要求很高，焊前必须对工件坡口和坡口两侧表面至少（）mm范围内进行严格清理。A、5 B、10 C、15 D、206、氩弧焊时产生有害气体的高浓度可高达手工电弧焊的（）倍，所以特别要注意通风。A、12 B、24 C、47 D、814第22页，共24页。练习题练习题7、常用的钨极有三种，相比之下放射性较大的是（）。A、纯钨极 B、钍钨极 C、铈钨极 D、碳极8、钨极材料中的钍、铈等稀有金属带有放射性，在修磨电极时形成放射性粉尘，接触较多容易造成（）的疾病。A、消化系统 B、呼吸系统 C、内分泌系统 D、中枢神经系统第23页，共24页。练习题练习题9、氩弧焊对人体健康最主要的有害因素是在焊接过程中会产生大量（）。A、臭氧 B、氮氧化物 C、弧光辐射 D、放射性10、钍钨极和铈钨极应放在（）内保存。A、铁桶 B、铅房 C、铝盒 D、水第24页，共24页。
