鎢極氬弧焊焊接工藝第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月陰極破碎作用實質：①陰極斑點的能量密度高，②被質量很大的正離子撞擊，致使氧化膜破碎。但是，直流反極性時，電子轟擊鎢極，放出大量的熱量。TIG焊時。陽極熱量多于陰極熱量，反極性的熱作用對焊接時不利的，放出的熱量很容易使鎢極過熱熔化，同時，由于在焊件上放出的能量不夠，焊縫熔深淺寬，生產率低。而且只能焊接小于3mm的薄板。所以，鎢極氬弧焊中直流反接除焊接Al、Mg等薄板外很少采用。2.直流正極性直流正極性沒有陰極破碎的特點，因為：陽極斑點的密度為200A/cm2，而陰極斑點的電流密度為106A/cm2，陽極斑點的能量比陰極斑點的能量小幾百倍；同時，陽極只受到質量很小的電子撞擊。所以，陽極沒有去除氧化膜的作用。采用直流正極性有下列優(yōu)點：①工件為陽極，工件接受電子轟擊放出的全部能量，產生大量的熱，因此熔池深而窄，生產率高，工件的收縮變形都小。②鎢極不易過熱，鎢極接收正離子轟擊時放出的能量小，發(fā)射電子付出大量的逸出功。

第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月③鎢棒的熱發(fā)射能力很強，當采用小直徑鎢棒時，電流密度大，有利于電弧穩(wěn)定，電弧穩(wěn)定性比反極性好。所以，除焊接Al、Mg等合金外一般都采用直流正接。

二、交流鎢極氬弧焊焊接Al、Mg合金一般都用交流電，這樣交流負極性的半波里，陰極有去除氧化膜的作用，它可以清除熔池表面的氧化膜。正極性的半波里，鎢極得到冷卻，同時又發(fā)射足夠的電子，有利于電弧穩(wěn)定。但交流電源也存在如下問題：1.直流分量，2.交流電弧的穩(wěn)弧措施。

1.直流分量在交流電弧的情況下，由于電極和母材的電熱物理性能以及幾何尺寸等方面存在差異，造成了交流電兩半周中的弧柱導電率、電場強度和電弧電壓不對稱，如圖6—3所示。第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月正半周內，鎢極為陰極，弧柱電導率高，電場強度小，電弧電壓低而電流大，而母材的情況剛好相反，電場強度大而電流小，造成正負半周內電流、弧壓不對稱。

第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月①危害a.使陰極去除氧化膜的作用減弱。b.直流磁通疊加在原來的交變磁通上，使鐵芯在一個方向上可能達到磁飽和狀態(tài)，導致變壓器的激磁電流大大增加，導致變壓器鐵損、銅損增大，效率降低，溫度升高。另一方面使焊接電流的波形嚴重畸變。②消除措施第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月a.在焊接回路中串接一蓄電池組，如圖6—4a；b.在焊接回路中接入電阻和二極管如圖6—4b；c.在焊接回路中串接電容如圖6—4c。2.引弧和穩(wěn)弧措施交流電弧穩(wěn)定性差，且鎢極氬弧焊負半周時引弧更困難，解決的辦法有：①提高焊接電源的空載電壓穩(wěn)弧效果好，但變壓器的容量增大很多，功率因素降低，成本高，也不安全。②采用高頻振蕩器第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月高頻振蕩器電路如圖6—5所示。實際上它是一個L—C振蕩器，它由升壓變壓器T1，火花氣隙放電器P、振蕩電容Ck、高頻輸出變壓器T2等組成。T1的二次電壓為2500—3000V，當它對CK充電時，將導致間隙為0．1一1．0mm的P擊穿而產生火花放電，這時Ck和T2電感線圈Lk構成的振蕩電路被P短路。P被擊穿時，T1二次繞組即被短接。為保護T1不致?lián)p壞，T1設計成高漏抗變壓器。此外，C為保護電容，S為門開關，都是為了防護操作者觸及2500-~3000V工頻高壓造成人身傷害。③用脈沖引弧、穩(wěn)弧它可以與高頻振蕩器聯(lián)合使用，振蕩器在保證第一次引弧后即行切斷，以后用脈沖放電保證重復引燃，也可以第一次引與以后的穩(wěn)弧都用脈沖放電。第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月6—4交流鎢極氬弧焊機一、鎢極氬弧焊機的一般結構TIG焊機一般結構由焊接電源、焊炬、供氣及供水系統(tǒng)及焊接控制裝置。若是自動焊還有送絲機構、小車行走機構。（一）焊接電源TIG焊機采用直流、交流或交直流兩用電源，鋁及鋁合金用交流電，若進行不銹鋼等金屬的焊接，則用直流正接。鎢極氬弧焊機，無論是直流還是交流都采用陡降外特性或垂直外特性，弧長發(fā)生變化時，引起電流變化極小。（二）供氣及供水系統(tǒng)1.供氣系統(tǒng)主要由氬氣瓶、減壓器、流量計及電磁氣閥等組成。2.焊炬結構及氣體保護效果1）氣體保護效果第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體保護焊時，要達到保護的效果，即要求氣體從噴嘴噴出后能排除空氣，那么，保護氣體要有合適的流態(tài)。流體有兩種流態(tài)：一種是層流；一種是紊流。保護氣體的保護作用主要是依靠噴嘴外端近壁層流層的作用，猶如保護膜一樣，包圍著氬氣流，近壁層流層越厚，其保持穩(wěn)定氣層的長度越長，保護效果越好。2）焊炬及噴嘴的結構TIG焊焊炬的作用在于夾持電極、導電、輸送保護氣體。焊炬一般可分為大、中、小型三種，小型的最大電流可為100A，不用水冷，大型的可為400~600A，采用水冷。焊槍的結構一般可分為兩大部分：氣體鎮(zhèn)靜寶和氣體噴嘴。a.氣體鎮(zhèn)靜室從焊槍進氣口到噴嘴入口的部分，其作用是將進入焊槍的氣體氣流的壓力、流速沿內腔截面均勻化。一般在鎮(zhèn)靜室下面裝設節(jié)流裝置，常用的有鋼絲網或金屬隔板也可用耐熱透氣塑料或纖維填料等。b.噴嘴噴嘴的結構形式、尺寸對噴嘴氣體的流態(tài)及保護效果有很大的第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月影響，經過鎮(zhèn)靜室的氣流，能否在噴嘴內形成近壁層流，取決于噴嘴形狀和尺寸。實驗證明：圓柱形噴嘴保護效果好，圓錐形的噴嘴由于出口處截面減小，氣流速度變快，這是氣流的挺度雖好一些，但容易造成紊流，故保護效果較差，但這種噴嘴操作方便，熔池可見性好，生產中常用。噴嘴的長度越長保護效果越好，但由于使用不方便，很少采用。3.供水系統(tǒng)主要用來冷卻焊接電纜、焊炬、鎢棒等。

（三）焊接程序控制

TIG焊工藝需要在焊接過程中實現(xiàn)下列程序控制：1.提前送氣和滯后停氣，以保護鎢極及引弧、熄弧處的焊縫。2.自動控制引弧器、穩(wěn)弧器的動作和切除。3.能自動接通和切斷焊接電源。4.焊接電流能自動衰減，尤其是焊接環(huán)縫或裂縫敏感性強的材料。第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二.NSA—500—1型交流手工鎢極氬弧焊機（一）特點：額定焊接電流為500A，采用陡降外特性，空載電壓為80V和88V兩檔，可通過500、380和150A焊接電流。（二）工作原理1.焊接主回路1）電源NSA—500—1型焊機主要用來焊接Al、Mg及其合金，選用BX3—1—500型交流弧焊機，采用陡降外特性。2）消除直流分量電路由隔直流電容、二極管、電阻組成。3）高壓脈沖旁路高壓脈沖旁路由二極管、電阻和電容組成。其作用是避免高壓脈沖電流通過焊接回路造成對電源設備的損壞以及脈沖損耗。2.脈沖引弧與脈沖穩(wěn)弧電路

第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6—6所示的為兩種晶閘管脈沖引弧及穩(wěn)弧電路，其中圖a為并聯(lián)式，依靠串聯(lián)在焊接回路中的脈沖變壓器T2獲得焊件將成為陰極前電流過零點時使VT觸發(fā)的同步觸發(fā)信號，在這之前被充電的C1兩端電壓經VT放電產生所需之穩(wěn)弧脈沖，脈沖幅值降取決于T1的二次電壓及R2大小。而R1則應保證C1在小于π時間內充完電。圖b為串聯(lián)式晶閘管脈沖引弧及穩(wěn)弧電路。若T1二次邊為800V，C1可充電至1100V，當VT1,VT2導通時利用1：4的T2升壓可在其兩次邊形成2~3KV高壓脈沖，這種電路在NSA—400—1型手工鎢極氬弧焊中采用，為了有效的利用這一高壓脈沖引弧和熄弧，觸發(fā)控制電路應使VT1,VT2在焊件為陰極且電壓最大時觸發(fā)引弧，然后在焊件成為陰極時在次觸發(fā)以產生穩(wěn)弧脈沖。2）引弧脈沖和穩(wěn)弧脈沖的相位要求一般的氬弧焊機引弧和穩(wěn)弧脈沖是由同一個電路提供的，但是兩個脈沖由不同觸發(fā)電路控制的，不僅兩者在相位上不一樣而且兩者不能共存，即在引弧之前只產生引弧脈沖，而當電弧引燃之后，則只產生穩(wěn)弧脈沖。第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3焊接程序控制第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月NSA—500—1型焊機是用簡單的電容充放電延時電路來控制氣體的提前或滯后，其他程序是由繼電器來控制的，沒有電流衰減裝配。第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月6—5熔化極氬弧焊一、熔化極氬弧焊的特點1)熔化極氬弧焊采用焊絲作電極，電流密度可大大提高。因而母材熔深大、焊絲熔化速度快、比TIG焊具有更高的生產率，適用于中等厚度和大厚度板材的焊接。2)采用惰性氣體保護，電弧燃燒穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)，無激烈飛濺，焊接質量好。3)和TIG焊一樣，幾乎可焊接所有的金屬，尤其適合于焊接鋁及鋁合金，銅及銅合金以及不銹鋼等材料。4)熔化極氬弧焊焊接鋁及鋁合金時，一般采用直流反接，具有良好的陰極霧化作用?？蓪崿F(xiàn)亞射流過渡，其電弧具有很強的固有自調節(jié)作用。第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二熔化極氬弧焊的應用根據采用保護氣體的類型，熔化極氬弧焊分為M[G焊和MAG焊。以Ar或Ar+He作保護氣體時稱為MIG焊，主要用于焊接鋁及鋁合金。而用Ar與少量氧化性氣體混合作為保護氣體時，如Ar+O2、Ar+CO2或Ar+CO2+O2稱為MAG焊，主要用于焊接各種鋼材。熔化極氬弧焊的熔滴過渡主要采用連續(xù)噴射過渡、脈沖噴射過渡和短路過渡這幾種形式。焊接時應注意以下幾個問題：1.噴射過渡焊接時，Ua應選擇稍低一點，使電弧略帶輕微爆聲，此時熔低形式屬于噴射過渡中的射滴過渡。2.在中等電流范圍內，可將弧長控制在噴射過渡區(qū)與短路過渡區(qū)之間，進行亞射流電弧焊接，特別在焊接Al及Al合金時。亞射流電弧的弧長自動調節(jié)系統(tǒng)為：等速送絲焊機匹配恒流特性電源。第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖6—8，當弧長由l0變?yōu)?/p>

l1時，工作點由O變?yōu)镺1，圖中C—C是電源外特性，因是恒流，弧壓增大，弧長增加，熔化速度減小。V熔

＜Vf，O1回到O點。第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月用亞射流焊鋁有以下優(yōu)點：1)與射流電弧相比，出于弧長減小，電弧呈碟形，所以陰極霧化區(qū)大，降低了鋁及鋁合金焊接時的焊縫起皺及形成黑粉的傾向。2)采用恒流外特性電源，當弧長在一定范圍內變化時，焊接電流始終不變。因此焊縫成形比較均勻。3)射流電弧焊縫的熔深為“指形”，而亞射流電弧為“碗形”，避免了指形熔深引起的熔透不足等缺陷。采用亞射流過渡電弧焊接時，弧長調節(jié)范圍不寬(例如?1．6mm鋁焊絲，在Ar氣中弧長約2～8mm)。對于一定的焊接電流，最佳送絲速度范圍較窄，如圖6—9所示。送絲速度過小，易引起焊絲回燒；送絲速度過大，又會使焊絲粘著在焊件上。因此，采用普通的等速送絲焊機是很難用亞射流過渡電弧來進行焊接，要求焊機必須帶有特殊的控制系統(tǒng)，即送絲速度與焊接電流同步控制系統(tǒng)，以保證電弧在圖6—9中陰影部分的中心線上燃燒。第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3.粗絲大電流MIG焊方法在平焊厚板時，具有熔深大，生產效率高，缺陷少，變形小等優(yōu)點。但由于熔池尺寸大，為加強對熔池的保護通常采用雙層保護焊槍，這樣即擴大了保護區(qū)域又改善了熔深形狀。電流比較大時，為保護熔池后面的焊道，還需要在雙層噴嘴后面再安裝附加噴嘴。三保護氣體的選擇 通常熔化極氬弧焊時，應用各種混合氣體的目的是：可以控制焊接電弧的形態(tài)和能量密度、提高電弧燃燒及熔滴過渡的穩(wěn)定性、穩(wěn)定陰極斑點、改善焊縫成形、減少焊接缺陷、提高焊縫接頭的綜合性能、增大電弧的熱功率等。下面是較為典型和常用的混合氣體：1Ar+O2

純Ar焊接不銹鋼等材料時，存在以下一些問題：

l）液體金屬的粘度及表面張力較大，易產生氣孔。焊縫金屬潤濕性差，焊縫兩側易形成咬肉等缺陷。2)電弧陰極斑點不穩(wěn)定，產生所謂陰極飄移現(xiàn)象。電弧根部這種不穩(wěn)定，會引起焊縫熔深及焊縫成形的不規(guī)則。第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3）容易產生指狀熔深，容易產生氣孔及未焊透現(xiàn)象等。實踐證明，在Ar中加入甚至1%的O2，便可有效地克服陰極斑點飄移現(xiàn)象。在混合氣體中加入20%左右O2后可提高電弧溫度，從而提高生產率。其接頭性能，如抗氣孔性能，缺口韌性等比加20%的CO2焊接時要好，同時還可改善純氬焊接時的指狀熔深。由于這種氣體具有很強的氧化性，故只適于焊接低碳鋼和低合金鋼，并應配以含Si、Mn等脫氧元素較多的焊絲。2Ar+CO2這種混合氣體被廣泛用來焊接碳鋼及低合金鋼。它既具有Ar弧的特點，如電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小、容易獲得軸向噴射過渡等，又克服了用單一氬氣焊接時產生的陰極飄移、氣孔、咬邊及焊縫成形不良等問題。