鎢極氬弧焊培訓教程 1 目錄 一 氬弧焊基礎知識二 氬弧焊設備三 氬弧焊用焊接材料四 氬弧焊操作基本方法五 常用金屬材料的氬弧焊六 焊接工藝評定及焊接工藝規(guī)程七 焊工考核及管理八 焊接缺陷及質量檢驗 2 一 氬弧焊基礎知識 氬弧焊概述氬弧的形成與特性 氬弧的形成 氬弧的特性氬弧焊引弧氬弧焊工藝參數(shù)選擇 電源種類與極性選擇 保護氣體純度及流量 鎢極的選用 噴嘴與電極參數(shù) 焊件形狀與接頭形式 3 氬弧焊概述 氬弧焊是采用惰性氣體 氬氣 作為保護氣體的一種電弧焊接方法 它是從專用的焊槍噴嘴中噴出氬氣流 保護電弧與空氣隔絕 電弧和熔池在氣流層的包圍氣氛中燃燒 熔化 通過填絲或不填絲 把兩塊分離的金屬牢固地連接在一起 形成永久性接頭 氬弧電弧結構如圖所示 4 5 氬弧焊所指的焊接方法包括熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩大類 具體分類如圖所示 6 氬弧的形成與特性 氬弧的形成電極在惰性氣體氬氣的保護下 陽極與陰極之間發(fā)射大量的電子 在電場作用下 電子與原子或分子經(jīng)多次碰撞 發(fā)生了電離現(xiàn)象 產(chǎn)生了足夠的正 負離子和電子 使氣體被電離而導電 于是在鎢極與焊件之間產(chǎn)生了連續(xù)的弧光放電 即產(chǎn)生了氬弧 在氬弧的中心 發(fā)白色耀眼光的部分叫做弧柱 弧柱的溫度非常高 可達5000K以上 在這種高溫下 能熔化各種金屬 所以 能用來作為焊接的熱源 7 氬弧的特性氬氣是單原子氣體 高溫時不分解 沒有吸熱作用 氬氣比其他氣體的比熱容小 熱導率低 所以 在氬氣中燃燒的電弧熱量損失小 電弧熱量集中 弧柱的溫度高 穩(wěn)弧性能良好 氬弧的形成與特性 8 氬弧焊引弧 接觸引弧將鎢極與焊件表面接觸 形成短路 由于接觸處電流密度較大 產(chǎn)生很高的熱量 使鎢極末端和焊件表面被迅速加熱 產(chǎn)生大量的熱電子發(fā)射 在抬起焊槍的瞬間 在電場作用下 鎢極發(fā)射的電子撞擊氬原子使氣體電離成正離子和電子 從而使氣體導電 這時 帶正電的離子向陰極運動并轟擊陰極 使陰極的溫度劇增 電子猛烈發(fā)射 從而激發(fā)電弧 短路引弧自動焊接時 電極與工件保持一定的距離 其間采用炭棒 或石墨 進行短路接觸 在撤出炭棒的瞬間電弧就產(chǎn)生了 電弧引燃過程與接觸引弧相似 9 氬弧焊引弧 引弧器引弧借助高頻振蕩器或高壓脈沖引弧器的作用 產(chǎn)生火花放電 使鎢極與焊件之間的氣體電離 從而引燃電弧 如果電源供電正常 不能正常引燃電弧時 其主要原因是 a 電纜 氣 電混合電纜 焊槍接頭 焊接工作臺 焊件等處接觸不良 松脫或開焊 b 引弧板和焊件表面有鐵銹 水 陶瓷 油 漆 防銹液 泥土等 c 引弧器發(fā)生故障 不能正常工作 d 鎢極經(jīng)長時間使用后 表面形成一層氧化膜 10 氬弧焊工藝參數(shù)選擇電源種類與極性選擇 直流正接極正接極如圖所示 即鎢極接負極 焊件接正極 焊接時 電子向焊件高速沖擊 焊縫較窄 熔深大 鎢極不過熱 損耗小 允許鎢極使用較大的焊接電流 這種方法適合于不銹鋼 耐熱鋼 鈦合金 低合金高強鋼的焊接 11 直流反接極反接極如圖所示 焊件接負極 焊接時 由于鎢極受電子的高速沖擊 使鎢極溫度升高 所以鎢極損耗快 壽命短 電弧穩(wěn)定性較差 一般很少使用 而熔化極氬弧焊則多采用這種接法 由于電子轟擊作為正極的焊絲 焊絲的一端溫度較高 熱量大 有利于焊絲的熔化 從而提高了焊絲熔化速度 提高生產(chǎn)效率 氬弧焊工藝參數(shù)選擇電源種類與極性選擇 12 交流交流適于鋁 鎂等熔點低而表面易產(chǎn)生高熔點氧化膜的金屬焊接 它彌補了直流正接時無 陰極霧化 作用和直流反接時鎢極損耗大等缺點 即交流電半波存在 陰極霧化 作用 使鎢極損耗一致過大 其鎢極許用電流值比直流反接要大 氬弧焊工藝參數(shù)選擇電源種類與極性選擇 13 氣體純度及應用范圍焊接不同材料時 對氬氣的純度有不同的要求 對化學性質活潑的金屬及其合金 要求純度高 如果純度較低 則容易氧化 氮化 使焊縫變脆 破壞氣密性 降低焊接質量 不同材料對氬氣純度的要求 目前 國內生產(chǎn)的氬氣純度 基本都能達到 99 99 能很好地滿足各種金屬材料的焊接要求 為了某種工藝需要 也有在氬氣中加入其他氣體 成為混合型保護氣體 如焊接不銹鋼時 為了改善濕潤性 減少咬邊 增加熔透率 可在氬中加入微量的氧氣 為提高生產(chǎn)效率 可在氬中加入少量氫 焊鎳及鎳合金時 為了減少氣孔 也可加入氫等 氬弧焊工藝參數(shù)選擇保護氣體純度及流量 14 氣體流量氬弧焊的焊接接頭質量與氬氣保護效果有很大關系 保護不良 將增加合金元素的燒損 使焊縫氧化 氮化 出現(xiàn)氣孔 夾渣 并使焊縫脆化 降低接頭的強度和塑性 氣體保護效果在實際生產(chǎn)中 常用以下的經(jīng)驗方法來檢查氬氣的保護效果 1 鎢極末端表面顏色 若呈藍色或灰褐色 證明保護不良 2 檢查焊點顏色 例如采用交流電 在鋁板上熔化收弧時 應呈銀白色無氧化膜 保護效果較好 其亮點直徑越大越好 無光亮圈 發(fā)暗有皺紋 則保護較差 3 檢查焊縫顏色 銀白 金黃 則保護較好 發(fā)黑 發(fā)灰 則保護較差 4 檢查熔池顏色 焊接純鎳及鎳合金時 若熔池發(fā)光亮 清晰 則保護較好 熔池 若沸騰出現(xiàn)飛濺 則保護不良 氬弧焊工藝參數(shù)選擇保護氣體純度及流量 15 各種鎢極的特點a 純鎢極熔點和沸點高 不容易熔化和揮發(fā) 燒損 尖端污染少 但電子發(fā)射較差 不利于電弧的穩(wěn)定燃燒 b 釷鎢極電子發(fā)射能力強 允許的電流密度高 電弧燃燒較穩(wěn)定 但釷有一定的放射性 使用受到一定限制 c 鈰鎢極電子逸出功低 化學穩(wěn)定性高 允許的電流密度大 無放射性 是目前普遍采用的一種電極 d 鋯鎢極對必須防止電極污染的基體金屬和特定條件下 可以選用這種電極 這種電極的尖端易保持半球形 適于交流電源焊接 氬弧焊工藝參數(shù)選擇鎢極的選用 16 鎢極的形狀應用鎢極端頭的形狀 夾角對電弧的穩(wěn)定性 鎢極的使用壽命以及焊縫形狀都有著不同的影響 鎢極端頭的形狀主要有尖錐形 圓弧形 圓柱形 平底錐形等幾種 如圖所示a 尖錐形電極尖錐形電極適用于直流正接 小電流焊接薄板和彎邊對接焊縫 這種電極的電弧穩(wěn)定 焊縫成形較窄 但不適于某些鎳基合金薄板不加焊絲的平面對接接頭 當鎢極磨得越尖時 咬邊 弧坑等傾向也越加嚴重 b 圓弧形電極圓弧形電極適用于交流電源的焊接 當直流正接時 電弧不穩(wěn)定 c 圓柱形電極圓柱形電極適用于焊接鋁 鎂合金 但直流正接方法時不可用 d 平底錐形電極平底錐形電極適用于直流正接 電弧較集中 燃燒穩(wěn)定 焊縫成形良好 氬弧焊工藝參數(shù)選擇鎢極的選用 17 鎢極磨錐后 尖端直徑應適當 太大時 電弧不穩(wěn)定 太小時 容易熔化 一般要根據(jù)焊接電流的大小來決定 磨修的長度一般為鎢極直徑的3 5倍 末端的最小直徑應為鎢極直徑的1 2 1 5 鎢極端頭的夾角不同 穩(wěn)弧性和使用壽命也不相同 根據(jù)實踐經(jīng)驗 在30 夾角時 電弧集中 穩(wěn)定 焊透性好 使用壽命較長 而在90 夾角時 電弧分散 焊透性不好 經(jīng)一階段使用后電弧不穩(wěn)定 使用壽命也較短 當60 夾角時 其優(yōu)缺點介于30 和90 夾角兩者之間 根據(jù)上述情況 鎢極的端部一般推薦使用 圓底錐形 30 夾角 適用于薄板的焊接 對于90 夾角 則宜用于厚板的焊接 氬弧焊工藝參數(shù)選擇鎢極的選用 18 噴嘴的結構和形狀圓柱形或稍微收斂形的噴嘴 保護效果較好 擴散形噴嘴的氣體挺度較差 鎢極伸出長度鎢極伸出越長 保護效果越差 伸出過小 影響視線 操作不方便 一般噴嘴內徑為8mm時 鎢極伸出3 6mm為宜 噴嘴內徑為10mm時 伸出4 8mm為宜 電弧長度電弧過長 保護效果差 過短不便于操作 在不影響操作的情況下 電弧長度最好短些 噴嘴內徑內徑過小 氬氣的流速過高 容易形成紊流 內徑過大 流速過小 又缺乏挺度 都會使保護變差 內徑增大 應使氬氣流量隨之增加 一般手工氬弧焊的噴嘴內徑以8 14mm為宜 自動焊以12 18mm為宜 氬弧焊工藝參數(shù)選擇噴嘴與電極參數(shù) 19 噴嘴的結構和形狀圓柱形或稍微收斂形的噴嘴 保護效果較好 擴散形噴嘴的氣體挺度較差 鎢極伸出長度鎢極伸出越長 保護效果越差 伸出過小 影響視線 操作不方便 一般噴嘴內徑為8mm時 鎢極伸出3 6mm為宜 噴嘴內徑為10mm時 伸出4 8mm為宜 電弧長度電弧過長 保護效果差 過短不便于操作 在不影響操作的情況下 電弧長度最好短些 噴嘴內徑內徑過小 氬氣的流速過高 容易形成紊流 內徑過大 流速過小 又缺乏挺度 都會使保護變差 內徑增大 應使氬氣流量隨之增加 一般手工氬弧焊的噴嘴內徑以8 14mm為宜 自動焊以12 18m