工艺-焊接8.1-TIG

1、1,8.1,钨极氩弧焊（,TIG,）,Tungsten Indolent Gas Welding,8.1.1 TIG,焊的特点及应用,8.1.2,气体保护焊焊炬结构,8.1.3,电流的种类和极性,8.1.4,交流,TIG,设备,8.1.5 TIG,焊规范参数,8.1.6 PC,TIG,思考题：,8.1.1 TIG,焊的特点及应用,一、,TIG,特点,1,、以,Ar,气做保护气，保护效果好。,Ar,特性：,?,2,密度：,1.7837kg/m3,，空气中含量：,0.935%.,比空气重（,1.2928kg/m3,），保护效果好。,沸点：,186,，制氧副产品，纯度要求,99.999.999%,。

2、,?,?,惰性气体，不与气体元素发生化学反应，也不,溶于熔池中。,2,、没有焊渣，焊缝成形美观。,3,3,、引弧较为困难，但燃烧起来却很稳定,?,Ar,：,Ui,15.7V,电离电压高，引弧困难，一般,TIG,焊机空载电压较高。,比热容小，热传导系数小，散热能量低，且为单原,子气体，较低的电场强度，即可稳定燃烧。,TIG,焊弧压,8,15V,，常规电弧中最低。,?,4,、焊接能量集中，,HAZ,小，收缩变形小，宜于薄板焊接,5,、规范稳定，参数容易控制，焊接质量稳定。,6,、成本较高，生产率低。,氩气价格高，,TIG,设备复杂,(,2.0mm 1Cr18Ni9Ti,对接,v,W,=14m/h

3、I=140A U=10V),7,、对焊件清理要求高,Ar,在焊接中既不脱氧，又不去氢，焊前彻底清理油、锈、污、水分。,4,二、,TIG,焊的应用,1,、场所,飞机制造、原子能、化工、纺织等,2,、材料,Al,、,Mg,、,Cu,及合金,Ti,及,Ti,合金,难熔活泼金属,Mo,、,Nb,、,Zr,不锈钢,高温合金,3,、板厚,6mm,，一般,3mm,8.1.2,气体保护焊焊炬结构,一、焊枪结构及气体保护效果,1,、气体流态,气体在管内呈有规则的层状,或流束状运动，此时的气体,质点在层次分明的平行层中,运动，质点之间不产生相互,干扰或混杂称,层流,。,气体在管内流动时，气,体质点之间相互干扰或,

4、搅混，在气体内部出现,很多漩涡，称,紊流,。,5,R,?,dv,p,R,?,2300,R,f,2300,层流,?,紊流,长径比：,管子形状突然变化，层流转变为紊,流，经过一段距离，转为层流。,d,?,10,mm,x,0,?,400,500,mm,x,0,/,d,?,40,50,6,2,、焊枪结构,?,?,由于枪室程度不能满足,x,0,/,d,?,40,50,喷嘴出口的气流近壁为层流，中心为紊流,1,）气体镇静室,将气体气流的压力、流速沿内腔横截,面均匀化。同时配气筛装置。,2,）喷嘴,?,?,?,?,圆柱形,内壁光滑,出口边缘成直角,同心度好,7,二、工艺因素对气体保护效果的影响,1,、气体流

5、量,气流过小，气流挺度差,气流过大，近壁层流很薄,2,、喷嘴至工件的距离,距离小，保护效果好，但操作不易，易污染喷嘴,一般,3,、电弧功率,电弧功率增大，效果变差，应增大喷嘴口径及气流量,4,、外界气流,侧向风、穿堂风,l,?,5,10,mm,8,三、电极,1,、对电极的要求,*1,、耐高温。熔点、沸点高，焊接过程本身不熔化。,*2,、电流容量大。发热小，烧损少。,*3,、电子发射能力强。引弧、稳弧性能好。,2,、电极种类,1,）纯钨极,熔点：,3387,沸点：,5900,U,W,：,4.54V,电子发射能力略有不足,2),钍钨极,1,3.5% ThO,2,U,W,：,2.63V,电子发射能力

6、提高,50,3),铈钨极,2,CeO,电流容量及电弧性能都得到提高,Ce,：微放射性元素,Th,：放射性元素,9,3,、钨极对电弧的影响,1,）钨极直径,?,?,?,DCSP,可增大电流,20,以上,一般尽量选用小直径电极,钨极外伸长度,5,10mm,10,2),钨极形状,小电流，尖锥角,角度增大，熔深增大，熔宽减小,11,大电流，平顶锥,l,?,(2,4),d,j,1,1,d,p,?,(,),d,j,3,4,8.1.3,电流的种类和极性,一、,DC,TIG,DC,TIG,焊，没有极性变化，电弧燃烧很稳定,1,、,DCSP,特点：,?,12,设备固定接法,工件为阳极，产热量大，熔池深而窄，,生

7、产率高，工件的收缩和变形都小。,钨极产热小，不易过热，电流容量大。,?,?,钨棒热发射力很强，采用小直径钨棒时，,电流密度大，所以电弧稳定性也比反接时,好。,阳极斑点电流密度小，没有去除氧化膜,的作用，可用于焊接低碳钢、不锈钢、钛,合金等，不可焊铝、镁易氧化材料。,?,13,2,、,DCRP,特点：,?,125A,，钨极直径,DCSP 1.6mm,DCRP 6mm,钨为阳极，产热量大，易过热，易烧损，,电流容量小。,工件为阴极，电流小，焊缝浅而宽，生,产率低。,工件为阴极，去除氧化膜。,熔点：,Al 660,Al,2,O,3,2050,阴极斑点破碎氧化膜，可用,于焊接铝、镁,?,?,14,二、

8、,AC,TIG,DCSP,及,DCRP,焊接,Al,、,Mg,合金效果都不好，采用,AC,TIG,，可综合二者优点。,正半周：钨极得到冷却,负半周：去除氧化膜,产生问题：,?,?,产生直流分量,电弧过零，需稳弧,注：最佳；良好；最差。,15,1,、直流分量的产生及消除,1,）直流分量的产生,电性能,热物理性能,几何尺寸,弧柱导电率,电场强度,电弧电压,电流不对称,I,直,的方向：工件,钨极,16,2,）直流分量的危害,阴极去除氧化膜作用减弱,焊接变压器铁芯上产生部分直流磁通，激磁电流大大增加,a.,变压器铁损和铜损增加，效率降低，温度升高。,b.,电流波形严重畸变，功率因数降低。,3,）消除直

9、流分量的措施,串蓄电池,I,500A,，,E,6V,问题：,?,笨重,?,难以完全消除,17,串二极管,R,0.02,问题：,?,二极管容量,?,R,发热,（,500,2,*0.02=5000W),串电容,隔直通交,300,1100F/A,18,2,、引弧、稳弧措施,1,）提高焊接电源空载电压（,150,220V,）,?,?,?,变压器容量增加很多,功率因数降低，成本增加,不安全,2,）高频振荡器,K,闭合,?,?,B,1,升压,2500,3000,V,?,?,C,K,充电,?,?,P,被击穿,?,?,m,n,短路,?,?,C,K,、,L,K,振荡,19,振荡频率,1,f,?,2,?,L,K,

10、C,K,?,?,?,f,?,150,260,Hz,每次振荡维持时间约为,1/10,1/3,电源周期。,振荡器串联或并联到焊接回路，可用于引弧。,高频对人有一定的危害。,20,3,）引弧、稳弧相位要求,引弧脉冲：,空载电压正半周或负半,周最大值附近,稳弧脉冲：,电流由正半周转负,半周的瞬间,高频振荡器可用于引弧，但难以满足稳弧相位的要求。,8.1.4,交流,TIG,设备,21,一、,AC,TIG,焊机组成,1,、气路,Ar,瓶压力,16MPa,减压阀,流量计,电磁气阀,气流量,12,15L/min,2,、水路,小电流，空冷,大电流，水冷,水压开关,22,3,、焊接电源,?,陡降电源外特性（手工控

11、制，弧长波动时，电流变化小）,（,BX3,500,）,?,空载电压较高，,80V,（利于引弧）,4,、电气控制,消除直流分量的隔直电容器,脉冲引弧器,脉冲稳定器,电磁气阀,水压开关,指示灯,延时继电器,23,二、典型焊机（,NSA,500,1,）,1,、焊接主回路,1,）脉冲变压器,B2,引弧脉冲、稳弧脉冲,2,）高压脉冲旁路,D9,：只允许正向脉冲通过（工件为负时）,C10,：通高频，阻低频（焊接电流）,3,）消除直流分量,C11,：隔离直流分量,D10,：防引弧开始时，,C11,充电,CJ2,：,C11,放电，保安全,24,2,、引弧、稳弧脉冲回路,1,）脉冲发生器,?,B1,：升压变压器

12、,380V 800V,C1,：充电电容,4F,，,1000V,充值,800,1.4,1120V,?,?,充电常数：,R1C1,250,6,4F,6000s=0.006s,放电常数：,R2C1,5,4F,20s,?,?,?,B2,：,高压脉冲变压器（升压比,1,：,4,）次级,2000,3000V,SCR1,、,SCR2,：可控硅，控制,B2,脉冲相,B3,：脉冲触发变压器，触发,SCR,25,2,）引弧脉冲触发器,?,R16,、,C8,、,R17,、,C9,：,移相,90,电路,C9,：,?,电压上正下负,?,?,D8,反向阻挡,?,?,BG3,导通,?,?,BG5,截止,?,?,SCR5,不

13、触发,?,?,C6,不能通过,SCR,5,对,B3,放电,?,?,B3,上无信号,?,?,SCR1,、,SCR2,不触发,电压上负下正,?,?,BG3,截止,?,?,BG5,导通,?,?,SCR5,触发,?,?,C6,放电,?,?,B3,脉冲,?,?,SCR1,、,SCR2,触发,?,?,B2,产生脉冲,?,通过移相电路，,C9,上电压与电源电压相差,90,，当,C9,电压由正转负时，,此时电源电压为,90,，即最大值。,即引弧脉冲产生于空载电压最大值处（此电路为负半波）,26,3,）稳弧脉冲触发器,BG1,、,BG2,、,BG4,：,射极输出器,工件为正：,BG1,基极为负电位,?,?,BG

14、1,、,BG2,、,BG4,截止,?,?,SCR4,不触发,?,?,B3,无脉冲,工件为负：,BG1,、,BG2,、,BG4,导通,?,?,SCR4,触发,?,?,C5,放电,?,?,B3,产生脉冲,?,?,SCR1,、,SCR2,触发,?,?,B2,产生脉冲（稳弧脉冲）,稳弧脉冲产生于工件由正半波转负半波的瞬间,脉,冲,的,相,位,关,系,27,3,）气路控制,焊接：,K3,合,?,?,J2,通,?,?,DF,通,?,?,保护气开,C12,延时,?,?,J1,通,?,?,CJ,通,?,?,焊接,停焊：,提前送气,K3,开,?,?,J2,断,?,?,CJ,断,?,?,焊接停止,滞后停气,C12

15、,延时,?,?,J1,断,?,?,DF,断,?,?,保护气停,28,全电路,29,3,、焊接程序控制,8.1.5 TIG,焊规范参数,一、,TIG,规范参数选择,焊接参数：,电流种类、极性，焊接电流，电弧电压，焊接速度，送丝速度，钨极,形状及直径，氩气流量，喷嘴孔径,不锈钢焊接：,30,31,铝合金焊接：,二、,32,TIG,焊操作技术,?,钨极与工件表面的角度一般,80,85,。,垂直时保护效果最好，但影响焊工视线,?,填充焊丝与工件夹角应尽量小，一般,10,左右。,正确的送丝为钨极的前方，边送边熔，非送入熔池中,?,引弧时在引弧板上进行，然后把电弧移到焊接区域。,?,收弧时多填加焊丝，使余

16、高增大，焊后铲平，防止出现缩孔、裂纹。,8.1.6 PC,TIG,一、,PC,TIG,工艺特点,脉冲电流,I,m,参数：,脉冲时间,t,m,基值电流,I,j,基值时间,t,j,1,、电弧线能量低，可焊接超薄焊件,0.1mm,薄钢板,2,、便于精确控制电弧能量及其分布,较容易实现单面焊双面成形,3,、宜于焊接难焊金属材料,搅拌强、冷却快，枝晶不明显，,可焊热敏感材料,33,34,二、,PC,TIG,焊规范参数,1,、脉冲电流和脉冲持续时间,I,m,和,t,m,是决定焊缝成形尺,寸的主要参数,I,m,?,?,?,H,?,B,?,t,m,?,?,?,H,?,B,?,脉冲电流作用更大,二者不同组合，可调节焊缝成形尺寸,35,2,、基值电流,基值电流尽量小，,但过小焊缝出现下凹,3,、基值时间,调节输入热量,4,、脉冲频率,低频：,0.5,10Hz,高频：,1,30KHz,36,5,、脉冲幅比和脉冲宽比,脉冲幅比,脉冲宽比,F,m,?,I,m,/,I,j,一般,20%,p,F,m,p,80%,K,m,?,t,m,/,t,j,根据材料厚度选,I,m,和,t,m,根据材料性质选,F,m,和,K,m,热裂倾向大材料，,K,m,小一些,6,、焊接规范参数,8.1,钨极氩弧焊思考题,1