焊接方法与设备-钨极惰性气体保护焊课件

1、焊接方法与设备 钨极惰性气体保护焊2022/9/201廖东波第五章 钨极惰性气体保护焊定义：使用钨极或者活化钨极作为电极的非熔化极惰性气体保护焊方法（TIG/GTAW）。2022/9/202廖东波第一节 TIG焊的特点及应用- TIG焊的原理历史提出于1911年 问题：惰性气体造价太高实际应用于1930年用于镁合金的焊接比强度高镁合金易氧化目前适用于焊接铝合金、镁合金2022/9/203廖东波第一节 TIG焊的特点及应用- TIG焊的原理对钨极的基本要求：引弧稳弧性能好、耐高温不易损耗、电流容量大钨极 -纯钨（3653K）or 钨合金 钨熔点：3380 3653K熔点最高的金属，耐热性好202

2、2/9/204廖东波第一节 TIG焊的特点及应用- TIG焊的原理原理：产热、保护薄件不开坡口不填丝可采用脉冲焊厚件填充焊丝开坡口热丝焊2022/9/206廖东波第一节 TIG焊的特点及应用- TIG焊的优点电弧稳定，熔池可见性好；能实现高品质焊接，得到优良的焊缝；焊接过程稳定，焊缝美观；大的电流调节范围（5500A），薄板焊接容易；可焊接的材料多；可靠性高，焊接重要结构。 2022/9/207廖东波第一节 TIG焊的特点及应用- TIG焊的应用各种金属，各个领域活泼金属金属基复合材料厚、薄件全位置自动、手工适合6mm以下， 6mm以上用于打底2022/9/209廖东波第二节 TIG焊电流种类

3、及极性2022/9/2010廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性TIG焊时，焊接电弧的正、负极的导电和产热机构与电极材料的热物理性能密切相关，对焊接工艺有显著影响。分类直流正接反接交流2022/9/2011廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 直流正极性钨极作为阴极，熔点高，发射电子能力强，逸出的电子有冷却阴极的作用焊件为阳极，接受电子动能和逸出功，获得电弧热量的70%2022/9/2012廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 直流正极性特点：熔深深而窄，生产效率高，应力与变形小钨极许用电流大，寿命长电弧引燃容易，燃烧稳定不适合焊接铝、镁及其合金，直流正接主要用于焊接不锈钢2022/

4、9/2013廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 直流反极性导电产热与正极性相反阴极雾化（阴极清理、阴极破碎）阴极金属熔点低发射电子困难氧化物发射电子形成阴极斑点正离子撞击氧化物气化寻找新的氧化物氧化铝熔点2050，铝：6572022/9/2014廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊雾化作用钨极冷却问题电弧稳定性直流分量2022/9/2016廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊交流过零电弧复燃困难工件作为阴极的半周问题更加突出措施提高空载电压高频震荡高压脉冲2022/9/2017廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊高频振荡（过零时在65

5、V空载电压的基础上加一个3000V的高频电压）问题相位问题电磁辐射2022/9/2019廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊脉冲电压（负半周施加1500V的高压脉冲）效果良好2022/9/2020廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊直流分量及消除产生原因电极、工件的电、热物理性能及尺寸的差异结果正负半周电压、电流不对称正负半周导电时间不相等2022/9/2021廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊电流分解交流电流直流分量，方向：工件流向钨极后果消弱了阴极雾化作用变压器变热2022/9/2022廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流T

6、IG焊限制直流分量的方法串接一个直流电源电阻二极管法电容法2022/9/2023廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊串接一个直流电源优点：易实现缺点：电势不能任意调，不能完全消除分量电池体积庞大笨重经常充电现状：淘汰2022/9/2024廖东波第二节 TIG焊的电流种类及极性- 交流TIG焊串联电容优点：效果好、不耗能现状：广泛应用另一种方法：使用方波交流弧焊电源2022/9/2026廖东波第三节 TIG焊设备2022/9/2027廖东波第三节 TIG焊设备主要由：焊接电源、控制系统、引弧装置、焊枪、供气系统以及供水系统等组成。交流TIG方法时还需要具备稳弧装置。 2022/

7、9/2029廖东波第三节 TIG焊设备- 焊接电源外特性要求：陡降或者垂直下降特性2022/9/2030廖东波第三节 TIG焊设备- 焊接电源2022/9/2031廖东波第三节 TIG焊设备- 焊枪气冷QQ（I150A）作用：夹持电极、传导电流、输送保护气体 2022/9/2032廖东波第三节 TIG焊设备- 焊枪焊枪的要求良好的导电气体良好的流态良好的冷却结构简单、重量轻、易维修2022/9/2033廖东波第三节 TIG焊设备- 喷嘴良好的流态层流紊流保证气体镇静室喷嘴形状（形状、光洁度、出口边缘形状、同心度）2022/9/2034廖东波第三节 TIG焊设备- 喷嘴喷嘴形状圆柱形（保护效果好

8、）收敛形（便于操作）光洁度要好，喷孔沾有杂质，则形成紊流材料陶瓷（最广，廉，300A）纯铜（500A，加绝缘套）石英（贵，可见度好）2022/9/2035廖东波第三节 TIG焊设备- 供气系统P145 图6-14由气源（高压气瓶）、气体减压阀、气体流量计、电磁气阀、软管等组成氩气瓶：40L，15.2MPa 颜色：蓝灰色2022/9/2036廖东波第三节 TIG焊设备- 保护气体氩无色无味，比空气重25%，有利于保护空气中含量约1%沸点：-186，（氧：-183；氮：-196）焊接要求纯度：99.999.999%惰性气体不溶解，不反应：避免焊缝中合金元素的烧损（蒸发除外）无脱氧去氢作用（焊前准备

9、）2022/9/2037廖东波第三节 TIG焊设备-保护气体氩燃烧稳定性最好（电压可以在8-15V）电离电压15.7V单原子气体导热系数小氩气可直接从空气分离2022/9/2038廖东波第三节 TIG焊设备-保护气体氦惰性气体导热系数大，电弧温度高太轻电离电压24.5V（不易引弧稳弧）不可从空气中分离，更贵2022/9/2039廖东波第三节 TIG焊设备-保护气体氦弧比氩弧更集中，熔透能力更强氩弧有利于薄板焊接对铝镁合金，氦弧直流正接时（无阴极清理），若短弧，因电子撞击阳极，同样可以具有破碎氧化膜的作用，可顺利焊接铝镁合金焊接热导率高的材料考虑选用氦弧：铝、铜2022/9/2040廖东波第三节

10、 TIG焊设备-保护气体混合气体He+Ar 厚板、高热导、高熔点金属焊接（双层保护气体）Ar+H2 不锈钢、镍基合金、镍铜合金（加氢的目的是提高焊速）Ar+N2 铜及合金2022/9/2041廖东波第三节 TIG焊设备- 电极钨极的要求耐高温不易消耗不夹钨电子发射能力强（引弧稳弧）电流容量大2022/9/2042廖东波第三节 TIG焊设备- 电极分类：纯钨钍钨铈钨锆钨2022/9/2043廖东波第三节 TIG焊设备- 电极纯钨电子发射能力差、易消耗便宜一般用于交流焊接中2022/9/2044廖东波第三节 TIG焊设备- 电极钍钨在钨中加入1-2%的ThO2载流能力强，易引弧、寿命长直流正接直流

11、反接、交流时效果不明显增加直流分量有放射性2022/9/2045廖东波第三节 TIG焊设备- 电极铈钨1-2%CeO2放射性较强、使用较少（电极端头为蓝色）优点与钍钨相同弧柱细，温度集中2022/9/2046廖东波第三节 TIG焊设备- 电极锆钨更好，烧损极少2022/9/2047廖东波第三节 TIG焊设备- 电极电极形状2022/9/2048廖东波第四节 TIG焊工艺2022/9/2049廖东波第四节 TIG焊工艺- 接头形式薄板焊接（3mm以下板厚）：不开坡口，不加焊丝超薄板，则需要卷边对接焊 表6-6厚板焊接：开坡口，加焊丝焊丝：与母材同成分（等成分匹配）2022/9/2050廖东波第四

12、节 TIG焊工艺- 焊前清理惰性气体（优缺点）清理方法油污、灰尘（有机溶剂）氧化膜机械法硬材料（抛光、吹砂、砂轮、砂带）软材料（钢丝论、钢丝刷、刮刀）化学法（AlMg）机械+化学2022/9/2051廖东波第四节 TIG焊工艺- 焊前清理步骤铝合金清理焊前清理氧化膜步骤（化学法）用丙酮除去铝板表面油污；在室温下用5%的氢氧化钠溶液清洗2-5分钟；用冷水冲洗；在室温下用30%的硝酸溶液清洗2-5分钟；用冷水冲洗，烘干。2022/9/2052廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择参数：电流、电压、焊接速度、填丝速度、保护气流量、喷嘴孔径、钨极直径形状I、VvLv2022/9/2053廖东

13、波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择IP可焊板材厚度I凹陷I熔透深度I背面余高I焊缝宽度I正面余高I咬边、焊漏I未焊透2022/9/2054廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择U熔宽U熔深距离选择原则：不短接条件下，越短越好。不填丝：1-3mm;填丝：3-6mm2022/9/2055廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择焊接速度v热输入（凹陷、熔深、熔宽）v气孔、未焊透、裂纹、夹渣、保护效果v焊穿、咬边原则：采用比较低的焊速2022/9/2056廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择填丝速度与直径直径填丝I填丝间隙填丝填丝速度不当未焊透、焊缝余高过大、表面成型不好焊穿、凹陷板厚直径间隙直径2022/9/2057廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择2022/9/2058廖东波第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择电极直径选择原则：尽可能选用小的电极直径，承载所需要的电流2022/9/2059廖东波第四节 TIG焊工艺-操作技术引弧非接触式（高频、脉冲、引弧板）提前送气2022/9/2060廖东波第四节 TIG焊工艺-操作技术短弧焊左焊法不超过4mm2022/9/2061廖东波第四节 TIG焊工艺-操作技术2022/9/2062廖东波第四节 TIG焊工艺-操作技术2022