焊工 培训 教材 -第05章 钨极氩弧焊

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1、第五章钨极氩弧焊气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣，适应于各种位置的焊接。但在室外作业时需要采取专门的防风措施。根据保护气体的活性程度，气体保护焊可以分为惰性气体保护焊和活性气体保护焊。钨极氩气保护焊(TIG)是典型的惰性气体保护焊，它是在氩气（Ar）的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。5.1适用范围钨极氩弧焊可进行手工操作或机械自动操作，其适用范围见下表：被焊材质碳钢、合金钢、不锈钢、耐热钢、耐热合金钢、难熔金属、铝合金、铜合金及钛合金等。被焊

2、板厚适宜于焊接薄板，可以焊接的最小板厚为0.15mm。焊接位置全位置焊件形状手工焊适宜于焊接形状复杂的焊件，难以接近的部位或间断短焊缝。自动焊适宜于焊接有规则的长焊缝；例如纵缝、环缝或曲线焊缝。钨极氩弧焊能够焊接的最大板厚小于6mm，在要求高质量接头的场合，也采用填充金属的多层钨极氩弧焊。这样，虽然焊接速度慢、生产效率低，但焊缝质量高。对于某些厚壁重要构件（如压力容器及管道），在底层熔透焊道焊接、全位置焊接和窄间隙焊接时，为了保证底层焊接质量，往往采用氩弧焊打底。5.2氩弧焊原理及特点5.2.1原理：钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法。焊接时氩气从焊枪的喷咀中连续喷出，在电

3、弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质的焊缝。焊接过程根据工件的具体要求可以或者不加填充焊丝。5.2.2TIG焊的优缺点：1)氩气具有极好的保护作用，能有效地隔绝周围空气；它本身既不与金属起化学反应，也不溶于金属，使得焊接过程中熔池的冶金反应简单易控制，因此为获得高质量的焊缝提供了良好条件。2)钨极电弧焊非常稳定，即使在很小的电流情况下（<10A）仍可稳定燃烧，特别适合于薄板材料焊接。3)热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调整，所以这种焊接方法可进行全位置焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。4)由于填充焊丝不通过电流，故不会产生飞溅

4、，焊接成形美观。5)交流氩弧焊在焊接过程中有能够自动清除工件表面氧化膜作用。因此，可成功地焊接一些化学活泼性强的有色金属，如铝、镁及其合金。6)钨极承载电流能力较差，过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。因此，熔敷速度小，熔深浅、生产率低。7)采用的氩气较贵，熔敷率低，且氩弧焊机又较复杂，和其它焊接方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊）比较，生产成本较高。8)氩弧受周围气流影响较大，不适宜室外工作。综上所述，钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常多用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如

5、铅、锡、锌），焊接较困难。5.3氩弧焊电流种类及极性选择不同的金属材料，在进行钨极氩弧焊时要求不同的电流种类及极性。铝、镁及其合金一般选用交流，而其它金属焊接均采用直流正接。5.3.1直流钨极氩弧焊直流钨极氩弧焊时采用直流电流，没有极性变化，因此电弧燃烧非常稳定。然而它有正、负极性之分。工件接电源正极，钨极接电源负极称为正接法，反之，则称为反接法。1)直流正接：电弧燃烧时，弧柱中的电子流从钨极跑向工件，正离子流跑向钨极。由于此时钨极为阴极，具有很强的热电子发射能力，大量高能量的电子流从阴极表面发射出来，跑向弧柱。在发射电子流的同时，这些具有高能的电子要从阴极带走一部分能量，即阴极以气化潜热形

6、成失掉一部分能量，这些能量的损失将造成阴极表面的冷却，此时钨极烧损极少。同时由于阴极斑点集中，电弧比较稳定。工件受到质量很小的电子流撞击，故不能除去金属表面的氧化膜。除铝、镁合金外，其它金属表面不存在高熔点的氧化膜问题，故一般金属焊接均采用此种连接方法。采用直流正接有如下优点：a．工件为阳极，接受电子轰击放出的全部动能和逸出功，电弧比较集中，阳极加热面积比较小，因此获得窄而深的焊缝。b．钨极的热电子发射能力强，所以正接时电弧非常稳定。c．钨极发射电子的同时，具有很强的冷却作用，所以钨极不易过热，采用正接法钨极允许通过的电流要比焊接时大很多。2)直流反接法：反接时弧柱内的电子流跑向钨极而离子流

7、跑向工件。当离子流撞向工件时，工件表面的氧化膜会自动地破碎被清除，即出现所谓的阴极清理作用。而钨极受到电子流的撞击，把电子流所携带的能量以凝固热形式吸收进来，使得钨极具有很高的温度而过热，导致熔化，所以反接时钨极允许承受的焊接电流很小。焊接的工件材料如钢、铝、铜等一般都属冷阴极材料，其电子发射主要为场致发射，场致发射时对阴极材料没有冷却作用，所以工件所处的温度较高，但由于氧化膜存在，阴极斑点在氧化膜上来回游动