TIG焊接方法TIG焊接方法的原理前言TIG是英文TungstenInertGas的縮寫，TIG焊接方法是使用鎢電極和惰性氣體保護(hù)的1930年?duì)幷摮晒?，最初階段保護(hù)氣體使用氦氣，所以曾經(jīng)使用氦弧焊的名稱(HeliArc)，目前廣泛使用氬氣作為保護(hù)氣體，所以又把TIG焊接技術(shù)稱之為氬弧焊技術(shù)。TIG焊接方法的原理3.1表示TIG焊接方法的原理。在TIG焊接技術(shù)中，在不熔化的鎢電極與母材之間產(chǎn)生電弧，利用氬氣等惰性氣體把熔融金屬與空氣隔開以起保護(hù)作用，利用電弧產(chǎn)生的高熱量把母材進(jìn)展熔化從而連結(jié)在一起。在TIG焊接方法中有使用填充材料的填絲TIG和不使用填充材料只熔化母材的TIG焊。圖3.1 TIG焊接方法的原理TIG焊接方法的起弧方式TIG焊接方法中的起弧方式可分為三類:弧方式”和“接觸起弧方式TIG焊接方法中傾向于不使用“高頻振蕩起弧方式高頻振蕩起弧方式3.2生電弧。圖3.2 高頻振蕩起弧方式外加直流高壓脈沖起弧方式如圖3.3所示，電極與母材不接觸，利用外加直流高壓脈沖產(chǎn)生電弧。圖3.3 外加直流高壓脈沖起弧方式接觸起弧方式3.4所示，電極與母材接觸的瞬間，把焊槍提升一點(diǎn)距離,從而產(chǎn)生電弧。圖3.4 接觸起弧方式TIG焊接方法的主要特點(diǎn)TIG焊接方法的主要特點(diǎn)如下:①由于有惰性氣體保護(hù)，對(duì)焊縫金屬的保護(hù)效果好，所以在焊接金屬中極少混入雜質(zhì)，從而能取得高質(zhì)量的焊接結(jié)果。②能焊接工業(yè)中使用的幾乎全部的金屬〔鉛、錫等低熔點(diǎn)金屬除外。③沒有飛濺，操作便利。④能實(shí)現(xiàn)任何形式的接頭的焊接，而且焊接姿勢(shì)不受限制。⑤即使在小電流區(qū)域也能得到穩(wěn)定的電弧，所以能焊接薄板。另外TIG焊接簡(jiǎn)潔得到單面焊雙面成型。⑥明弧，能觀看電弧及熔池。⑦填充金屬的添加量不受焊接電流的限制。⑧某些場(chǎng)合可不添加金屬。⑨能進(jìn)展脈沖焊接，削減熱輸入。TIGMIG(從而降低了焊接作業(yè)效率)，受氣體保護(hù)的電弧簡(jiǎn)潔受環(huán)境中風(fēng)的影響，焊縫金屬易于受鎢的污染。TIG焊接方法的分類TIG焊接方法的比較TIG焊接方法中有溝通TIG焊、直流TIG焊以及焊接電流有周期性變化的脈沖TIG焊接法。依據(jù)使用的不同的電極極性和電流的掌握方法可將TIG焊接方法進(jìn)展分類，如表3.1所示。此外，各種典型的被焊接材料(母材)3.2所示。各種材料有其特有的特性，必需依據(jù)不同的使用目的加以選擇。表3.1 各種TIG焊接方法的比較直流TIG焊

溝通TIG焊

脈沖TIG焊電源外特性極 性

恒電流直流正接〔焊槍接負(fù)極)

緩降特性或恒電流溝通

脈沖電流直流正接或溝通使用電流(A)4～50010～5001～500適用板厚(mm)0.3以上0.5以上0.1以上焊接姿勢(shì)全位置全位置全位置特 點(diǎn)有去除外表氧化膜的作用適合焊接薄板焊接速度高適用母材除活潑金屬外的全部合鋁合金不銹鋼(直流)金鎂合金低碳合金鋼(直流)鋁合金(溝通)注)使用直流TIG焊時(shí)，假設(shè)是直流反接法〔焊槍接正般不承受。表3.2 TIG焊接(含脈沖)電源的選擇被焊接材料碳素鋼鑄鐵被焊接材料碳素鋼鑄鐵不銹鋼鋁鎂硅銅.脫氧銅黃銅銀鉻合金溝通焊機(jī)△△△○○×△△△○○○××○○○○○——推舉電源×——能用但不推舉△——不能用溝通電源主要適用于必需利用電弧除去母材外表的氧化膜的金屬焊接在其它金屬要承受直流電源正接進(jìn)展焊接。TIG焊接方法最常用的TIG焊接方法。使用恒流特性的焊接電源，如圖3.5所示，把鎢極(焊槍一側(cè))TIG焊接方法可用于除鋁和鎂等合金(活潑金屬)以外的幾乎全部金屬的焊接。圖3.5 直流TIG焊接方法圖3.6表示鎢電極與電源正極和負(fù)極分別連接的極性效果3.6直流TIG焊接方法的極性效果TIG焊接方法3.7為通過陰極霧化作用干凈后鋁合金的焊縫外觀。3.7溝通TIG焊接鋁合金的干凈作用如圖3.8膜的作用，把它稱之為氧化膜清潔作用。圖3.8 鋁的氧化膜但是，假設(shè)象圖3.8那樣連接，由于電極為陽極時(shí)，傳入電極的電弧熱很大，這就增大了鎢電極的消耗(而且熔深變淺)，因此這種電極連接方法不有用。為了解決這個(gè)問題，實(shí)行“溝通TIG3.9恒流特性。在鋁的焊接中使用溝通TIG焊接方法。圖3.9 溝通TIG焊接方法TIG焊接方法脈沖TIG焊接方法是將焊接電流周期性變化，從而調(diào)整電弧特性最終到達(dá)掌握焊縫外形4-2列出了不同的母材和與之相配套的電源類型。下面介紹各種脈沖TIG焊接方法。直流脈沖TIG焊接方法如圖3.10所示，直流脈沖TIG焊接方法使焊接電流呈脈沖方式按肯定周期進(jìn)展變化，在脈沖電流峰值(Ip)流過時(shí)間內(nèi)(Tp)熔化母材，在基值電流(Ib)流過時(shí)間內(nèi)(Tb)讓熔池冷卻凝固，這些熔化的局部周期重疊就形成焊縫。圖3.10 脈沖波形與焊縫外形3.11TIG方法焊接不銹鋼時(shí)的焊縫外觀，呈魚鱗外形。通過調(diào)整焊接速度或脈沖頻率能掌握相鄰鱗片重疊局部的尺寸。圖3.11 脈沖TIG焊接不銹鋼的焊縫外觀此外，直流脈沖TIG焊接方法所使用的頻率大致有三種:①低頻脈沖(0.5～20Hz)②中頻脈沖(10～500Hz)③高頻脈沖(1～20kHz)注:頻率的具體數(shù)值隨不同工廠、不同產(chǎn)品多少有些差異，此外，在名稱方面也與不同的工廠有關(guān)，例如把低、中、高頻脈沖稱之為低速、中速、高速脈沖等。不同頻率直流脈沖TIG焊接方法的應(yīng)用范圍如下:低頻脈沖……焊接異種金屬和不同板厚的金屬中頻脈沖……焊接薄板(0.3mm左右)高頻脈沖……極薄板(0.1mm)或熱電偶等高質(zhì)量超周密的焊接直流脈沖TIG焊接方法的主要特征:可以準(zhǔn)確地掌握工件的熱輸入和熔池尺寸，提高焊縫抗燒穿和熔池的保持力量，獲得均勻的熔深，特別適用于薄板〔薄至0．1mm〕全位置焊接和單面焊雙面成型。每個(gè)焊點(diǎn)加熱和冷卻快速，所以適用于導(dǎo)熱性能和厚度差異大的工件。脈沖電弧可以用較低的熱輸入而獲得較大的熔深，故同樣條件下能減小焊接熱影響區(qū)和焊接變形，這對(duì)薄板和超薄板尤為重要。焊接過程中熔池金屬冷凝快，高溫停留時(shí)間短，可減小熱敏材料焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的傾向。溝通脈沖TIG焊接方法溝通脈沖TIG焊接方法的原理與直流脈沖TIG焊接方法的原理一樣，電流波形也是以肯定的周期進(jìn)展變化，只是溝通脈沖的電流波形是依據(jù)商用頻率50Hz或60Hz作周期性的3.12所示。3.12溝通脈沖TIG焊接的電流波形此外，形成焊縫的機(jī)理與直流脈沖TIG焊接方法一樣，圖3.13表示利用溝通脈沖TIG焊接方法焊接鋁合金的焊縫外觀。圖3.13 溝通脈沖TIG焊接鋁合金的焊縫外觀溝通脈沖TIG焊接方法是在利用可控硅等半導(dǎo)體器件的溝通TIG焊接電源消滅以后才研制成功的一種焊接方法，進(jìn)展歷史并不長(zhǎng)，這種焊接方法廣泛應(yīng)用于鋁焊接。溝通脈沖TIG焊接方法的特點(diǎn)：簡(jiǎn)潔進(jìn)展薄板、內(nèi)部焊縫、姿勢(shì)難度高的焊縫的焊接。能干凈的寬度足夠地寬。焊縫與母材的之間的過度好。能得到秀麗的焊縫外觀。TIG焊接方法TIG熱絲(hotwire)焊接方法TIG接法在焊絲送入熔池之前先對(duì)其進(jìn)展加熱，從而增加了熔敷量，既保持了TIG焊接的高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，又提高了焊接效率。3.1410mm左右的地方對(duì)不加熱焊絲(這時(shí)叫做冷焊絲)方式增加三倍左右的熔敷量，為此該方法能提高薄板的焊接效氣孔的發(fā)生。圖3.14 TIG熱絲焊接方法該方式的缺點(diǎn)是，由于焊絲的加熱電流和電弧電流相互干預(yù)簡(jiǎn)潔引起磁吹(弧偏吹)現(xiàn)象，特別是在高電流區(qū)這種現(xiàn)象的影響最明顯。TIG點(diǎn)焊如圖3.15所示，TIG點(diǎn)焊是用焊槍末端壓在母材上使之嚴(yán)密接觸，然后通過TIG電弧不同而不同，一般在0.5～52～3mm，不用附加焊絲，所以要求被焊工件要嚴(yán)密接觸。圖3.15 TIG電弧點(diǎn)焊TIG點(diǎn)焊與電阻點(diǎn)焊相比，它有如下優(yōu)點(diǎn)：更簡(jiǎn)潔點(diǎn)焊相差懸殊的工件，且可將多層板材點(diǎn)焊。焊點(diǎn)尺寸簡(jiǎn)潔掌握，焊點(diǎn)強(qiáng)度可在很大范圍內(nèi)調(diào)整。需施加的壓力小，無需加壓裝置。設(shè)備費(fèi)用低廉，耗電量少。缺點(diǎn)：焊接速度不如電阻點(diǎn)焊高。焊接費(fèi)用〔氬氣消耗等〕較高。TIG焊接設(shè)備TIG焊接設(shè)備的主要構(gòu)成TIG焊接設(shè)備的主要構(gòu)成如下:①. 焊接電源②. 高頻發(fā)生裝置和掌握裝置③. 焊槍④. 附屬設(shè)備(遙控器、焊絲供給裝置、冷卻水循環(huán)裝置、氬氣瓶、氬氣表及流量計(jì)等)其中，高頻發(fā)生裝置、掌握裝置都內(nèi)藏在焊接電源中，焊接電源的根本構(gòu)成如圖3.16所示。焊接電源

圖3.16 TIG焊接電源的根本構(gòu)成TIG電弧特性3.17表示TIG電弧電壓與電流的關(guān)系，在30A左右的小電流區(qū)域內(nèi)，隨著電流的增加電弧電壓則下降，呈“負(fù)電阻特性則電弧電壓隨之增加，呈“上升特性圖3.17 TIG電弧靜特性此外，假設(shè)焊接電流不變，增加電弧長(zhǎng)度時(shí)，電弧電壓幾乎成比例地增加，這是由于電下平行移動(dòng)。如下圖，為了穩(wěn)定得到具有上述特性的TIG電弧需要具有緩降特性或垂直特性(恒流特性)的焊接電源。焊接電源的特性3.18表示焊接電源的外特性(實(shí)線)與電弧的靜特性(虛線)，虛線與實(shí)線的交點(diǎn)S為工作點(diǎn)(注)，例如電弧長(zhǎng)從L1L2，則工作點(diǎn)將由S1移到S2，但二者的電流相差很小，因此電弧能穩(wěn)定工作。(注)Q點(diǎn)也是工作點(diǎn)，在該點(diǎn)電弧不穩(wěn)定，很快就移到S點(diǎn)上去。圖3.18 焊接電源外特性與電弧靜特性并且焊縫熔深恒定。逆變式焊接電源特性(外特性)就是承受恒流特性加以掌握。逆變掌握方式的TIG焊接電源逆變掌握式直流TIG焊接電源逆變掌握式直流TIG3.19所示，下面介紹其根本原理。圖3.19 逆變式直流TIG焊接電源的構(gòu)成首先對(duì)工頻溝通〕進(jìn)展整流和平滑濾波，變換成直流b，然后通過以晶體管為開8kHz～50kHz的高頻溝通〔c〕向變壓器輸入，利用變壓器將電壓降至適合于焊接的電壓，之后再次對(duì)其進(jìn)展整流ON.OFF輸出電流平均值的方法,3.20。圖3.18 脈沖寬度掌握逆變掌握式溝通TIG焊接電源在逆變式溝通TIG焊接電源的構(gòu)造中，從前面的輸入、一次整流器、一次側(cè)逆變器、二次整流器為止與前述的逆變式直流TIG焊接電源一樣，只是在二次整流之后又增加了二次側(cè)逆變器。如圖3.21所示，一次側(cè)逆變器是將直流變成高頻溝通，二次側(cè)逆變器則是將二次整流之后的直流變成適合于焊接所需的50～100Hz低頻。圖3.21 逆變式溝通TIG焊接電源的根本電路3.19Tr1和Tr2處于OFFTr3Tr4ON〔Tr3Tr4OFF〕時(shí)，得到焊槍側(cè)接負(fù)、母材側(cè)接正的極性的電弧。通過重復(fù)這樣的交互變化產(chǎn)生溝通電弧。逆變式溝通TIG焊接電源焊槍接正的時(shí)間比率為TIG焊接電源焊槍接正的時(shí)間比率=焊槍接正的時(shí)間/〔焊槍接正的時(shí)間+焊槍接正的時(shí)間〕即使焊槍接正的時(shí)間比例大大超過50%，也不會(huì)象可控硅式電源那樣由于流經(jīng)變壓器、電抗器等不平衡電流而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。因此鎢極接正和接負(fù)的比例可以任憑調(diào)整。圖3.22表示逆變式TIG焊接電源的溝通輸出波形的一個(gè)例子。3.22逆變式TIG焊接電源的溝通輸出波形例子在TIG焊接過程中，假設(shè)鎢電極為陽極母材為陰極時(shí)，電弧能去除鋁等母材外表上的氧化膜〔陰極霧化作用，但由于鎢極產(chǎn)生過熱現(xiàn)象會(huì)加快鎢極消耗,為了充分加大逆變式溝通TIG焊接電源的干凈作用又使鎢極的消耗變小(EP)的電流變?yōu)闀r(shí)間很短的脈沖狀,3.22TIG焊接電源所得不到的。逆變TIG3.23所示,通過轉(zhuǎn)變鎢極為陽極的時(shí)間,能很便利地調(diào)干凈凈作用的寬度,因此逆變式溝通TIG焊接電源的電弧集中性好,而且電極的消耗也少。圖3.23 不同掌握方式下鎢極的消耗比較3.5.2.2TIG焊槍鎢電極發(fā)熱，電弧又有輻射熱，所以焊槍應(yīng)能耐高溫。焊槍由槍體、噴嘴、電極夾、焊槍帽、氬氣軟管、動(dòng)力電纜和鎢電極等構(gòu)成，圖3.24表示典型的焊槍構(gòu)造。圖3.24 TIG焊槍的構(gòu)造(水冷式)3.25表示焊接機(jī)器人用TIG焊槍的一個(gè)例子,分空冷式和水冷式兩種。圖3.25 焊接機(jī)器人用TIG焊槍附屬設(shè)備機(jī)器人用TIG焊機(jī)的附屬設(shè)備有焊絲供給裝置、氣體流量調(diào)整器、冷卻水循環(huán)裝置等。手工焊接和半自動(dòng)焊接的TIG焊機(jī)還附有調(diào)整電流的遙控器。焊絲供給裝置3.26那樣的焊絲供給裝置自動(dòng)地供給，圖3.26 焊絲供給裝置氣體流量調(diào)整器和壓力調(diào)整器氣體流量計(jì)安裝在壓力調(diào)整器的下流一側(cè)，但大多數(shù)是把兩者做成一體，如圖3.27所示，流量計(jì)安裝在氣體流量調(diào)整閥的下流一側(cè)，圖3.28表示流量計(jì)的工作原理，在園形剖置，該位置所在的刻度就代表氣體的流量(L/分)。圖3.27 安裝有流量計(jì)的減壓閥 圖3.28 氣體流量計(jì)冷卻水循環(huán)裝置水冷式焊槍使用的冷卻水循環(huán)裝置主要用于沒有自來水源的地方，該裝置如圖3.29所示。圖3.29 冷卻水循環(huán)裝置〔5〕壓氣瓶氬氣瓶是焊接材料鎢電極TIG所用的鎢電極主要有純鎢極、釷鎢極和鈰鎢極，日本JIS(Z3233)增加了鑭鎢電極(含La2O31-2%),3.43.53.6由于放射電子,對(duì)鎢電極有冷卻作用,所以其末端不易熔化,故能減小電極的消耗,如下圖。而在電極為陽極時(shí),即使在小電流時(shí)也易熔化,所以電流的允許值比電極為陰極時(shí)要小很多,(1/10),3.7,參加了氧化釷，可降低空載電壓,改善引弧、穩(wěn)弧性能,增大許用電流范圍，但有微量放射性。鈰鎢電極與釷鎢極相比有更好的小電流的電弧起動(dòng)性,更小的鎢極損耗,放射性劑量也低得多,在機(jī)器人焊接中推舉使用這種鎢極。各種電極材料可通過顏色來識(shí)別。如表3.8所示。電極種類和牌號(hào)化學(xué)成分(%)表電極種類和牌號(hào)化學(xué)成分(%)Th02CeOSiO2Fe2O3+Al2O3CaOM0W鎢W__釷Wth-70.7-0.99Wth-101.0-1.49-0.060.020.010.01余量鎢Wth-151.5-2.0Wth-303.0-3.5鈰Wce-5-0.5鎢Wce-13-1.3<0.1余量Wce-20-2.0種類牌號(hào)化學(xué)成分(%)表3.5 日本電極的種類和成分種類牌號(hào)化學(xué)成分(%)純鎢電極YWPW99.95以上ThO2-其它-含釷1%的鎢電極含釷2%的鎢電極YWTh-1YWTh-298.75以上97.75以上0.8～1.21.7～2.2--種類化學(xué)成分(%)表3.6 美國(guó)電極的種類和成分種類化學(xué)成分(%)W(最小)ThOZrO其它(最大)EWP99.5--0.5EWTh-198.150.8～1.2-0.5EWTh-297.51.7～2.2-0.5EWTh-398.950.35～0.55-0.5EWZr00.12-0.15～0.400.5表3.7 鎢電極載流力量電極直徑直流(A)交流(A)正接(電極-)反接(電極+)(mm)WTh-WCe-WWTh-WCe-WWThV.CeW0.52-202-202-20---2-152-151.020-6015-8020-80---15-5515-701.640-10070-15050-16010-2010-2010-2045-9060-1252.060-150100-200100-20015-2515-2565-12585-1602.5130-230170-25017-3017-3080-140120-2103.2160-310225-33020-3520-35150-190150-2504.0275-450350-48035-5035-50240-350240-3505.0400-625500-67550-7050-70300-450330-4606.3550-675650-95065-100--430-5758.0-----650-830種類符號(hào)識(shí)別顏色表3.8 鎢電極種類與識(shí)別的顏色種類符號(hào)識(shí)別顏色純鎢電極棒YWP綠1%釷鎢電極棒YWTh-1黃1%氧化鑭鎢電極棒YWLa-1黑2%氧化鑭鎢電極棒YWLa-2黃、綠1%氧化鈰鎢電極棒YWCe-1粉紅2%氧化鈰鎢電極棒YWCe-2黑灰裂紋、縮孔、毛刺或非金屬來雜物等缺陷。預(yù)備就緒的鎢電極應(yīng)放在清潔的地方污油脂等后,務(wù)必去除干凈，否則會(huì)污染焊縫金屬和在焊槍夾頭接觸處打弧。保護(hù)氣體用于TIG焊的保護(hù)氣體主要有氬、氦、氬-氦混合氣體和氬氫混合氣體。各種保護(hù)氣體3.9所示，各種材料適用的氣體特點(diǎn)如表3.10所示。表3.9 各種保護(hù)氣體的特性氣體種類氣體種類氬特性氦電弧電壓低—產(chǎn)生的熱量較少,因此,氬適用于薄金屬的TIG焊。良好的清理作用—適合焊接形成難熔氧化皮的金屬,如鋁、鋁合金及含鋁量高的鐵基合金。簡(jiǎn)潔引弧—焊接薄件金屬時(shí)特別重要。氣體流量小—?dú)灞瓤諝庵?保護(hù)效果好,比氦氣受空氯流淌的影響小。適合立焊和仰焊—?dú)迥茌^好地掌握立焊和仰焊時(shí)的熔池,但保護(hù)效果比氦氯差。焊接異種金屬—一般氬氯優(yōu)于氦氣。電弧電壓高—電弧產(chǎn)生的熱量大,適合焊接厚金屬和具有高熱導(dǎo)率的金屬。熱影響區(qū)小—焊接變形小,并得到較高的力學(xué)性能。氣體流量大—氦氣比空氣輕,氣體流量比氬大0.2～2倍,氦對(duì)空氣流淌比較敏感,但氦對(duì)仰焊和立焊的保護(hù)效果好。自動(dòng)焊速度高—焊接速度大于66mm/s時(shí),可獲得氣孔和咬邊比較小的焊縫。氬-氦具有氬保護(hù)氣和氦保護(hù)氣二者的優(yōu)點(diǎn)25-20%。,一般混合氣體比例是氦75-80%加氬氬+氫 1.電弧電壓高—電弧熱功率提高,增加了熔透,并防止咬邊,可提高焊速。2.CO氣孔—?dú)錃饩哂袕?fù)原作用,在肯定條件下可使某些金屬氧化物或氮化物復(fù)原,焊接不銹鋼、鎳基合金和鎳銅合金時(shí),可消退焊縫中的CO氣孔,常用成分為Ar+15%Hz。表3.10 各種材料適用的保護(hù)氣體特點(diǎn)材質(zhì)鋁合金鋁青銅黃銅鈷基合金銅-鎳合金無氧銅因康鎳低碳鋼鎂合金馬氏體時(shí)效鋼鉬-0.5鈦合金蒙乃爾鎳基合金硅青銅硅鋼不銹鋼鐵合金

適用的保護(hù)氣體及特點(diǎn)氬氣—承受溝通焊接具有穩(wěn)定電弧和良好的外表清理作用氬、氦混合氣體—具有良好的清理作用和較高的焊接速度和熔深,但電弧穩(wěn)定性不如純氬氦氣—(直流正接)對(duì)化學(xué)清洗的材料能產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧和具有較高的焊接速度氬氣—在外表堆焊中,可削減母材的熔深氬氣—電弧穩(wěn)定,蒸發(fā)較少氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握,也適用于銅鎳合金與鋼的焊接氦氣—75%25%的混合氣體,電弧穩(wěn)定,適合焊接薄件氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握氦氣—適合高速自動(dòng)焊氬氣—適合手工焊,焊接質(zhì)量取決于焊工的操作技巧氦氣—適合高速自動(dòng)焊,熔深比氬氣保護(hù)更大氬氣—承受溝通焊接,具有良好的電弧穩(wěn)定性和清理作用氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握—兩種氣體同樣適用,要得到良好塑性的焊縫,必需把焊接氣氛中含氮量保持在0.1%以下,含氧量保持在0.005%以下,因此,必需保護(hù)適當(dāng)。氬氣—電弧穩(wěn)定且掌握掌握氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握氦氣—適合高速自動(dòng)焊氬氣—可削減母材和焊縫熔敷金屬的熱脆性氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握氦氣—電弧穩(wěn)定并可得到比氬更大熔深氬氣—電弧穩(wěn)定且簡(jiǎn)潔掌握氦氣—適用于高速自動(dòng)焊Ar純度(%)99.99①99.99②NAr純度(%)99.99①99.99②N20.0170(ppm)O20.001510(ppm)H20.00055(ppm)CnHm0.00110(ppm)H2O30mg/m320(ppm)①撫順氧氣廠;②北京氧氣廠。3.12日本焊接用氬氣標(biāo)準(zhǔn)(JISK1105-1978)氬氣純度 體積%99.9氧 體積%0.002氫 體積%0.01水分 mg/L0.02氮 體積%0.1注:35℃,10Mpa以上時(shí)的測(cè)定值。焊絲所以其合金元素的含量不得低于被焊工件的要求，最低是同級(jí)。TIG焊接工藝接頭及坡口形式鎢板氬弧焊的接頭有對(duì)接、搭接、角接、T形接及端接五種根本類型,3.30所示,端接接頭僅在薄板焊接中承受。焊前清理

圖3.30 TIG焊的接頭形式鎢極氬弧焊對(duì)焊件和填充金屬外表的污染格外敏感,焊前須去除外表的油脂、油漆、涂,惡化焊縫成形,并可能導(dǎo)致氣孔、夾雜、未熔合等缺陷。焊前清理有化學(xué)清理和機(jī)械清理兩類。化學(xué)清理用于脫脂去油及去除氧化膜的化學(xué)清理方法隨材質(zhì)不同而異。如鋁及其合金的去脂配3.13,3.14。配Na3PO4方50g50g溫度清洗時(shí)間清水沖洗熱水 冷水配Na3PO4方50g50g溫度清洗時(shí)間清水沖洗熱水 冷水干燥Na2CO3Na2SiO330g60℃5～8min30℃室溫用布擦干H2O100g工序材堿 洗氫氧化鈉溫度時(shí)工序材堿 洗氫氧化鈉溫度時(shí)光化間干燥質(zhì)(%)(℃)(min)(%) (℃)(min)純鋁15室溫10-15鋁合金4-560-701-2冷凈水30 室溫2冷凈水,再低溫枯燥表3.15 鈦合金酸洗溶液配方及標(biāo)準(zhǔn)配方號(hào)配方號(hào)A組分浸洗時(shí)間沖洗HCL350ml/L,HNO360ml/L,NaF50ml/L,H2O余量HF10%,HNO330%,H2O60%室溫下min冷凈水B表3.16 鎂及鎂合金酸洗溶液配方及標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)清理化學(xué)清理去除油污去除氧化膜配 方20-25%硝酸溶液浸洗時(shí)間i-2min7-15min沖洗150-200g/L鉻酸水溶液70-90℃熱水50℃熱水機(jī)械清理主要承受打磨、刮削和噴吵等處理去除氧化膜,但機(jī)械清理效率低,一般只用于尺寸大,生產(chǎn)周期長(zhǎng)或化學(xué)清洗后,又局部沾污的工件。電源種類及極性材料直流直流溝通材料溝通鋁(厚度2.4mm材料直流直流溝通材料溝通鋁(厚度2.4mm以下)正極性反極性正極性反極性×○堆焊○×鋁(厚度2.4mm以下)鋁青銅、鈹青銅×××○高碳鋼、低碳鋼、低合金鋼鎂(3mm以下)××○○鑄鋁××鎂(3mm以下)××黃銅、銅基合金×○鎂鑄件×○鑄鐵×○高合金、鎳與鎳基合、不銹鋼×○無氧銅、硅青銅××鈦×○異種金屬×○銀×○注:—最正確;○—良好;×—最差。氬氣純度氣體純度(%)氬氣氮?dú)庋鯕馑畾鈿怏w純度(%)氬氣氮?dú)庋鯕馑畾獗缓覆馁|(zhì)鈦、鋯、鉬、鈮及其合金 99.98 0.01 0.005 0.07鋁、鎂及它們的合金、鉻鎳耐熱合金 99.9 0.04 0.05 0.07銅及銅合金、鉻鎳不銹鋼 99.7 0.08 0.015 0.07焊接電流焊接電流的大小是打算焊縫熔深的最主要參數(shù),它主要依據(jù)工件材料厚度,接頭形式，焊接位置等來選擇。電極直徑及端部外形依據(jù)電流種類及大小選擇鎢極直徑(見表3.19),一般狀況下,直流正接承受釷鎢極、鈰鎢極,溝通承受純鎢極。(如圖3.31)。電極的不同端頭外形與電弧燃燒穩(wěn)定性及焊縫成形關(guān)系如表3.20所示。圖3.31 鎢極端部外形表3.19 鎢板尖端外形和電流范圍(直流正接)鎢極直徑(mm)尖端直徑(mm)尖端角度(℃)電恒定直流流(A)脈沖電流1.00.125122-152-251.00.25205-305-601.60.5258-508-1001.60.83010-7010-1402.40.83512-9012-1802.41.14515-15015-2503.21.16020-20020-3003.21.59025-25025-350表3.20 電極的不同端頭外形與電弧燃燒穩(wěn)定性及焊縫成形的關(guān)系鎢極端頭外形電弧燃燒穩(wěn)定性焊縫成形鎢極端頭外形電弧燃燒穩(wěn)定性焊縫成形鎢極端頭外形電弧燃燒穩(wěn)定性焊縫成形鎢極端頭外形電弧燃燒穩(wěn)定性焊縫成形好良好不太好焊縫不易平直好焊道不均勻不好一般鎢極尖端角度對(duì)焊縫熔深和熔寬也有肯定影響。削減錐角,焊縫熔深削減熔寬增大,反之則熔深增大熔寬削減,3.32所示。圖3.32 鎢極頂角對(duì)焊縫成形的影響氣體流量和噴嘴直徑,在肯定條件下,氣體流量和噴嘴直徑有一個(gè)最正確范圍。此時(shí)氣體保護(hù)效果最正確,有效保護(hù)區(qū)最大。焊接電流和噴嘴直徑、氣體流量的關(guān)系見表3.21,通過觀看焊縫外表色澤來推斷氣體保護(hù)效果見表3.22。焊接電流直流焊接溝通焊接表焊接電流直流焊接溝通焊接(A)噴嘴直徑(mm)氣體流量(L/min)噴嘴直徑(mm)氣體流量(L/min)10-1004-9.54-58-9.56-8101-1504-9.54-79.5-117-10151-2006-136-811-137-10201-3008-138-913-168-15301-50013-169-1216-198-15焊接材料不銹鋼鈦合金鋁及鋁合金最好良好藍(lán)色橙黃色較好紅灰()--焊接材料不銹鋼鈦合金鋁及鋁合金最好良好藍(lán)色橙黃色較好紅灰()---不良最壞銀白、金黃亮銀白色灰色黑色銀白、光亮白色無光紫銅金黃低碳鋼灰白有光亮黃灰青灰色灰白灰黃-有一層白色氧化鈦粉灰黑灰黑焊接速度焊接速度的選擇應(yīng)與焊接電流相協(xié)作,以獲得所需的熔深和熔寬,焊接速度對(duì)焊縫成形有較大影響,3.33所示。圖3.33 焊接速度對(duì)焊縫成形的影響噴嘴與工件的距離距離越大,氣體保護(hù)效率越差,但距離太近簡(jiǎn)潔使鎢極與熔池接觸，產(chǎn)生夾鎢。一般噴嘴8-14mm之間。TIG焊接標(biāo)準(zhǔn)3.23、3.24、3.25、3.26分別給出了銅合金、鋁合金、鈦合金和不銹鋼的TIG焊接標(biāo)準(zhǔn)。表3.23 銅合金TIG自動(dòng)焊標(biāo)準(zhǔn)板厚電源種類電流焊速氬氣流量焊件材質(zhì)(mm)及極性(A)(cm/min)L/min備注0.3-1.280-14090-1206-17硅青銅1.5-3直流正接90-21070-906-17325027-306-17加填充焊絲鎳白銅3310-32022-2712-17加填充焊絲表3.24 鋁合金自動(dòng)鎢極氬弧焊標(biāo)準(zhǔn)板厚電流焊速填充焊絲直徑送絲速度鎢極直徑氬氣流量(mm)(A)(m/h)(mm)(m/h)(mm)(L/min)2170-180193-416-183200-22015220-244210-235114-518-206230-260*820-26*60V形坡口,焊兩道。對(duì)接板厚填充焊絲直徑焊接電流焊速氬氣流量(L/min)表3.25 鈦合金自動(dòng)對(duì)接板厚填充焊絲直徑焊接電流焊速氬氣流量(L/min)(mm)(mm)(A)(m/h)焊槍后拖反面電弧電壓0.8不用40-8020-406-83.52-312-151.0不用65-10025-406-83-52-312-151.2不用70-12025-406-83-52-312-151.5不用70-14025-406-83-52-314-161.8不用80-14025-406-93-52-314-162.0不用100-15025-406-95-73-414-162.5不用140-20025-307-105-73-414-163.0不用180-20025-307-105-72-314-161.01.580-12025-406-83-52-31.21.5100-14025-406-83-52-31.51.5140-18025-406-83-52-32.01.5180-2025-286-85-72-33.21.5-2200-26022-257-105-72-3板厚對(duì)接不加填充焊絲對(duì)接加填充焊絲表3.26 不銹鋼自動(dòng)(板厚對(duì)接不加填充焊絲對(duì)接加填充焊絲焊接電流氬氣流量焊速焊接電流氬氣流量電弧電壓焊速(mm)0.3(A)12-20(L/min)3-4(m/h)(A)30-45(L/min)5-6(V)(m/h)0.530-404-50.830-5060-806-835-451.070-904-580-1006-911-151.26-91.580-1105-620-358-1025-402.0120-1307-810-1220-353.0須加填充焊絲125-13514-1620-25脈沖TIG工藝參數(shù)選擇脈沖鎢極氬弧焊的主要參數(shù)有IIttb還有脈幅比Ra=Ip/IRw=(tp/tpftb)×100%，脈沖周期T=tp+tb，脈沖頻率F=1/T，其中,Ip、Ib對(duì)溝通脈沖TIG焊來說，分別指脈沖電流和基值電流持續(xù)期間電流的有效值。參數(shù)選擇原則及步驟如下:首先依據(jù)材料種類選擇Ip,然后由板厚打算tp,不同材料的Ip,、tp3.34。當(dāng)焊接薄板時(shí),Ip的值稍低于圖示數(shù)值，同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)tp,焊接厚板時(shí),Ip稍高于圖3.34所示數(shù)值,并適當(dāng)縮短tp。圖3.34 脈沖TIG焊主要參數(shù)的選擇IbIp10-20%，tbtp1-3倍,Ibtb相互匹配應(yīng)保證電弧不滅及熔池,tb期間得以凝固。Ra,Rw值較大時(shí)，脈沖特點(diǎn)較顯著,有利于抑制熱裂紋，但過大會(huì)增大咬邊傾向，焊接過程中通過調(diào)整Ra,Rw和焊接速度，在肯定程度上可掌握熔透率，避開產(chǎn)生熱裂紋和咬邊。圖一說明白Ip、tb的組合對(duì)焊縫成形的影響。焊速和脈沖效率要相互匹配以滿足焊點(diǎn)間距的要求它們之間的關(guān)系如下：Lw=Vm/2.16f，L為焊點(diǎn)間距(mm)，Vw為焊速(cm/min)，f脈沖頻率，為了獲得連續(xù)致密的焊縫，要求焊點(diǎn)之間應(yīng)有肯定的重疊量。3.27給出了幾種材料的脈沖TIG焊接參數(shù)。橫角焊縫I-對(duì)接橫角焊橫角焊縫I-對(duì)接橫角焊橫角焊橫角焊材板厚度根部間隙模脈沖基值焊絲直徑送絲速度接火料(mm)(mm)式電流(A)時(shí)間(sec)電流(A)時(shí)間(sec)(mm)(m/min)類型碳鋼1.001800.25-0.6400.25-0.61.2353.21.011500.5400.51.21.03.2011800.5400.51.295不銹鋼1.501700.25300.51.2252011600.5500.51.280鋁合金1.001700.5400.51.6751.501900.5400.51.6753.2011700.5400.51.61706.0011800.5400.51.62603.203150---1.61106.003220---1.6170TIG點(diǎn)焊標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)選擇TIG點(diǎn)焊工藝參數(shù)主要有點(diǎn)焊電流,電流持續(xù)時(shí)間及電弧長(zhǎng)度。為了防止焊點(diǎn)產(chǎn)生弧抗裂紋,在點(diǎn)焊完畢前使電流自動(dòng)衷減,3.25TIG點(diǎn)焊程序,通過調(diào)整電流值和電流持續(xù)時(shí)間掌握焊點(diǎn)尺寸徑,3.353.36,熔池過熱并可能產(chǎn)生咬邊，電弧太短，母材膨脹后會(huì)接觸鎢極，造成污染。圖3.35 TIG點(diǎn)焊程序圖3.36 TIG電弧點(diǎn)焊時(shí)間對(duì)焊核直徑和強(qiáng)度的影響圖3.33 焊接電流對(duì)焊核直徑和強(qiáng)度的影響表3.28列出了不銹鋼鎢極氬弧點(diǎn)焊的焊接條件表3.28 1Cr18Ni9Ti鋼TIG點(diǎn)焊的焊接工藝被焊材料厚度焊接電流焊接時(shí)間二次脈沖電流二次脈沖時(shí)間保護(hù)氣體流量焊點(diǎn)直徑(mm)(A)(S)(A)(S)(L/min)(mm)0.5+0.5801.03800.577.54.50.5+0.51001.031000.577.55.52+216093000.477.582+21907.51800.577.593+3180182800.697.5103+3200182800.697.511注:1.參加二次脈沖電流前電弧熄滅一段時(shí)間;2.0.5-1.0mm。安全技術(shù)氬弧焊的有害因素放射性釷鎢極中釷是放射性元素。高頻電磁場(chǎng)高頻起弧時(shí),可產(chǎn)生60-110V/m的電磁場(chǎng)強(qiáng)度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。3有害氣體臭氧、氮氧化物及大量有毒金屬蒸氣。4.猛烈的紫外線和紅外線氬弧弧柱溫度高,紫外線、紅外線大于一般電弧焊。安全保護(hù)措施通風(fēng)，除廠房通風(fēng)外,在焊機(jī)集中的地方,安裝軸流風(fēng)機(jī)