鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊機(jī)械工程學(xué)院張樂(lè)裝備0801200806080331鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!目錄1.1鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊1.2焊接過(guò)程原理1.3焊接工藝鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!摘要鋁及鋁合金具有良好的耐蝕性，較高的比強(qiáng)度和導(dǎo)熱性以及在低溫下能保持良好的力學(xué)性能等特點(diǎn)，在航空航天，汽車(chē)，電工，化工，交通運(yùn)輸，國(guó)防等工業(yè)部門(mén)被廣泛的應(yīng)用。掌握鋁及鋁合金的焊接性特點(diǎn)，焊接操作技術(shù)，接頭質(zhì)量和性能，缺陷的形成及防止措施等，對(duì)正確確定鋁及鋁合金的焊接工藝，獲得良好的接頭性能和擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用范圍具有十分重要的意義。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!1.1鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊的特點(diǎn)1）焊接時(shí)無(wú)需使用焊條或焊劑，焊接后無(wú)需清除殘余熔劑或焊渣。因?yàn)闅鍤饪闪己玫谋Ｗo(hù)電弧、熔池及母材熱影響區(qū)而不受氧化，氬氣本身也不與鋁發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)。2）鎢極電弧穩(wěn)定，即使在焊接電流小于10A的情況下，電弧仍可保持穩(wěn)定，特別適合于焊接鋁合金薄板。3）熱源和填充焊絲可分別控制，熱輸入易于調(diào)整4）由于填充絲不通過(guò)電流，無(wú)熔滴過(guò)度，故電弧安靜，噪音小，無(wú)金屬飛濺5）鎢極載流能力較低，生產(chǎn)效率不高6）氬氣及氦氣價(jià)格較高，不利于降低生產(chǎn)成本7）鎢極氬弧焊受作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氣流影響較大，不適于室外作業(yè)鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理1.2.1采用直流電源

1）直流正接當(dāng)采用直流正接發(fā)焊接鋁及鋁合金時(shí)，工件與電源的正極相連而形成陽(yáng)極，鎢極與電源的負(fù)極相連形成陰極。此時(shí)，鎢極的電子發(fā)射能力強(qiáng)，可發(fā)出大量的電子流，并賦予電子流能量，由于這部分能量，鎢極得以自身冷卻。在電廠(chǎng)的驅(qū)使下，鎢極發(fā)射出來(lái)的高能電子流告訴沖擊陽(yáng)極（焊件），將全部能量給焊件，使其深熔，形成窄而深的焊縫。但因電子質(zhì)量很小，電子流對(duì)工件的沖擊尚不足以破除工件表面的氧化膜。于此同時(shí)，正離子流奔向陰極（鎢極），雖使其發(fā)熱，但因此時(shí)的鎢極具有自身冷卻功能，鎢極不至于熱燒損。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理1.2.2采用交流電源為兼有陰極清理作用及鎢極不致過(guò)熱，只有采用交流鎢極氬弧焊接法。交流電流的極性是周期變化的。在每個(gè)周期里，半波相當(dāng)于直流正接，另一個(gè)半波相當(dāng)于直流反接。正接的半波期間鎢極不致過(guò)熱，可承載較大的焊接電流，有利于電弧穩(wěn)定，容許可焊厚度增大；反接的半波期間有陰極清理作用，可去除母材表面氧化膜，保證焊縫良好成形鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理交流鎢極氬弧焊在特性和功能上基本滿(mǎn)足鋁及鋁合金焊接的需要，但焊接回路內(nèi)將出現(xiàn)直流分流，引弧穩(wěn)弧性能差，熔透能力差，但可用下列方法加以改善

（1）消除直流分量

正半波時(shí)，鎢極為負(fù)極，由于其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，且導(dǎo)熱性差，尺寸小，因而溫度高，熱電子發(fā)射容易，故電弧電壓低，焊接電流大，通電時(shí)間長(zhǎng)；負(fù)半波時(shí)，焊件為負(fù)極，由于其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低，且尺寸大，散熱快，溫度低，電子熱發(fā)射困難，故電弧電壓高，焊接電流小，通電時(shí)間短，因此出現(xiàn)了正負(fù)半波電流不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，在交流焊接回路內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)由工件流向鎢極的直流分量，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“整流作用”。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理3）高壓脈沖引?。涸阪u極與焊件之間加易高壓脈沖，使兩者間的保護(hù)氣體電離而引弧，脈沖幅值≥800V。 4）高頻疊加輔助直流電源引?。涸陔娫磧啥瞬⒙?lián)一個(gè)輔助的直流電源。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!1.3焊接工藝（2）保護(hù)氣體電弧焊鋁和鋁合金時(shí)，保護(hù)氣體一般為惰性氣體，即氬氣，氦氣或氬-氦各種比例的混合氣體。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!1.3焊接工藝（4）焊接速度鋁及鋁合金TIG焊時(shí)，為了減小變形，應(yīng)采用較快的焊接速度。手工TIG焊一般是焊工根據(jù)熔池大小，熔池形狀和兩側(cè)融合情況隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接速度，一般的焊接速度為8~12m/h。自動(dòng)TIG焊時(shí)，工藝參數(shù)設(shè)定后，在焊接過(guò)程中焊接速度一般不變。（5）焊絲直徑一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間成正比關(guān)系。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!參考文獻(xiàn)1《化工設(shè)備制造工藝學(xué)》辛希賢陜西科學(xué)技術(shù)出版社2《有色金屬焊接及應(yīng)用》李亞江王娟化學(xué)工業(yè)出版社3《鋁及鋁合金的焊接》周萬(wàn)盛姚君山機(jī)械工業(yè)出版社4《金屬焊接技術(shù)問(wèn)答》雷毅中國(guó)石化出版社5《有色金屬焊接》顧曾迪陳根寶機(jī)械工業(yè)出版社6《鋁及鋁合金焊接指南》黃旺福湖南科學(xué)技術(shù)出版社鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!1.1鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊

也成為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊,是利用鎢極與工件之間形成電弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處,外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭.TIG焊工藝最適于焊接厚度小于3mm的薄板，工件變形明顯小于氣焊和手弧焊。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊示意圖1-噴嘴2-鎢極3-電弧4-焊縫5-焊件6-熔池7-填充焊絲8-惰性氣體鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理2）直流反接鎢極與電源的正極相連而形成陽(yáng)極，焊件與電源的負(fù)極相連而形成陰極，此時(shí)，由于焊件表面上存在氧化膜，其電子逸出功較小，易發(fā)射電子，因此陽(yáng)極斑點(diǎn)始終優(yōu)先在氧化膜處形成。由于焊件為冷陰極，陰極區(qū)有很高的電壓降，因此陰極斑點(diǎn)的能量密度很高，在陰極電廠(chǎng)的作用下，正離子流告訴撞擊焊件上的表面氧化膜，使其破碎，分解而被清理掉，陰極斑點(diǎn)隨即有在臨近的氧化膜發(fā)射電子，繼而氧化膜又被清理，因此被清理的氧化膜面積不斷擴(kuò)大，直到擴(kuò)大到氬氣所能保護(hù)的范圍內(nèi)，這就是俗稱(chēng)的“陰極霧化”，其作用的強(qiáng)弱與陰極區(qū)的能量密度及正離子的質(zhì)量大小有關(guān)。于此同時(shí)，從焊件發(fā)射出來(lái)的大量電子流沖擊陽(yáng)極（鎢極），使其撞擊生熱，由于此時(shí)的鎢極已不具有自身冷卻功能，鎢極即發(fā)生過(guò)熱，甚至融化，從而不得不限制焊接電流的大小鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!電流種類(lèi)直流交流正接反接正弦波反弦波兩級(jí)熱量比列焊件70%鎢極30%焊件30%鎢極70%焊件50%鎢極50%通過(guò)占空比可調(diào)熔深特點(diǎn)深，窄淺，寬中等中等鎢極作用電流最大例如，3.3mm,400A小例如，6.4mm120A較大例如，3.2mm225A大例如，3.2mm,325A陰極清理作用無(wú)有有有電弧穩(wěn)定性很穩(wěn)不穩(wěn)很不穩(wěn)穩(wěn)直流分流無(wú)無(wú)有無(wú)適用材料除鋁鎂合金鋁青銅外的金屬一般不采用鋁，鎂合金，鋁青銅等鋁，鎂合金，鋁青銅等鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!1.2焊接過(guò)程原理（2）改善隱弧和穩(wěn)弧

由于交流氬弧的電壓及電流的幅值和極性隨時(shí)間而不斷變化，每秒有100次過(guò)零，因此電弧的能量及電弧空間的溫度也隨之不斷變化。當(dāng)電流過(guò)零時(shí)，電弧熄滅，下半周必須重新引弧。 有幾種引弧方法可供選擇： 1）短路引?。豪面u極與焊件短暫接觸、短路、快速脫開(kāi)而引弧。此法便利，但易使鎢極沾污、損耗、破壞其端部形狀及尺寸，應(yīng)避免使用。 2）高弧引?。豪酶哳l振蕩器產(chǎn)生的高頻高壓擊穿鎢極與焊件之間的間隙（3mm左右），從而可引燃電弧。但高頻發(fā)生器的高頻振蕩也會(huì)損壞電源或焊接程序控制系統(tǒng)（包括電腦）內(nèi)的精密器件，否則需采取防干擾技術(shù)措施。鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!1.3焊接工藝1.3.1焊接材料

（1）鎢極鋁及鋁合金鎢極氬弧焊可供選用的鎢極材料有純鎢，釷鎢，鋯鎢，鈰鎢等，鎢的熔點(diǎn)為3400℃，鈰迄今為止最好的一種非熔化電極材料，具有很強(qiáng)的電子發(fā)射能力。

純鎢電極熔點(diǎn)高，不易熔化和揮發(fā)，但電子發(fā)射能力較低，抗鋁污染性較差，現(xiàn)已采用很少。

釷鎢電極電子發(fā)生能力較強(qiáng)，允許電流密度較大，壽命較長(zhǎng)，抗鋁污染性較好，易引弧，電弧穩(wěn)定，但價(jià)格稍高。

鋯鎢電極載流能力強(qiáng)，抗鋁污染性好，保持電極端部形狀較好，不易被焊縫夾鎢鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!1.3焊接工藝1.3.2接頭設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和選用焊接接頭的形式及坡口尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及零件厚度，參考關(guān)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等選用鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊共24頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!1.3焊接工藝1.3.3焊接工藝參數(shù)（1）噴嘴孔徑與保護(hù)氣體流量鋁及鋁合金TIG焊的噴嘴孔徑為5~22mm，保護(hù)氣體流量一般為5~15L/min。（2）鎢極伸出長(zhǎng)度及噴嘴至工件距離鎢極伸出長(zhǎng)度：對(duì)接焊縫時(shí)一般為5~6mm，角焊縫時(shí)一般為7~8mm，噴嘴至工件的距離一般取10mm左右為宜。（3）焊接電流與焊接電壓與板厚，接頭形式，焊接位