材料连接设备及工艺 作者 杨立军_ 第4章 钨极氩弧焊.ppt

第4章 钨极氩弧焊 4.1　概述 钨极氩弧焊(GTAW，gas tungsten arc welding)是以钨或钨合金（钍钨、铈钨等）为电极，用氩气作为保护气体的电弧焊方法，也称TIG焊(tungsten inert gas arc welding)。其焊接系统构成如下图所示。 4.1.1钨极氩弧焊的特点 1.优点： （1）保护作用好，焊缝金属纯净--氩气隔离了空气对的侵害 （2）焊接过程稳定--氩弧的稳定性最好 （3）焊缝成形好 （4）具有清除氧化膜的能力--阴极雾化作用 （5）焊接过程便于自动化 2.缺点 （1）需要高压引弧措施（2）对工件清理要求严格 （3）生产效率较低 4.1.2 TIG焊的应用 适用于有色金属，不锈钢，高温合金，钛及其合金 可一次焊接透厚度小于7mm，最薄可焊厚度大于0.1mm。 有手动和自动两种，适于全位置焊接。 4.2 钨极氩弧焊焊机 1．焊机的一般结构 手工钨极氩弧焊机通常由焊接电源、焊枪、焊接控制系统（现在的TIG焊机已把电源与控制系统组装成一体）、供气及供水系统等部分组成。 (1)引弧方法及接线方式 一般采用高频高压引弧 和高压脉冲引弧两种方法。 且与焊接主回路串联的接线 方式引弧效率高。如右图所示 (2)高频振荡器 高频振荡器是一个间歇工作的高频高压发生器。它将普通的工频交流电转变换成高频高压的交流电，其输出电压约为2500—3000V，频率为150—260kHz。功率虽小但能使钨极和工件之间相距2～3㎜的气隙击穿而引燃电弧。 3）高压脉冲引弧和稳弧器 为了有效地利用这 一高压脉冲引弧和稳弧， 触发控制电路应使晶闸 管V1、V2在工件为阴极 且电压最大时触发引弧， 达到引弧的目的；然后 在当工件为阴极时再次 触发以产生稳弧脉冲， 达到稳弧的目的。 4.2.2 焊枪 1.焊枪的功能与要求 （1）夹持电极：接触电阻要小，且装卸方便。 （2）导电：使电流通过电极与工件之间产生焊接电弧。 （3）输送保护气：焊枪喷嘴需连续地喷出保护气体。 （4）冷却焊枪：小型焊枪依靠保护气流带走焊枪中的热量，大型焊枪还要采用循环水冷却的措施。 （5）控制焊机：通常在焊枪手柄上装有焊机的控制按钮，以便焊接时进行“启动”和“停止”的操作。 此外，还要 求焊枪重量轻、体 积小、绝缘性能好 和具有一定的机械 强度等。 2．焊枪结构 TIG焊的焊枪一般由喷嘴、 电极夹头、枪体、电极帽、 手柄及控制开关等组成。 3．保护效果 效果的好坏在于从焊枪喷 嘴中喷出的保护气流对整个焊接 区（包括熔化金属及近缝区） 是否都具有良好的保护作用 要求：喷出的保护气流稳定，呈层流 流态，并能达到较远的距离。 影响因素：喷嘴的形状和尺寸。 注：圆柱形的喷嘴有利于产生“层流”。圆锥形 的喷嘴保护性能差一些，但便于燥作，熔池可 见性好。 4.2.3 供气系统和水冷系统 TIG焊的供气系统由Ar气瓶、 减压器、气体流量计和气阀等组 成，见右图： 水冷系统： 开放式（国产机多见，浪费水） 循环式（进口机多见，节约水） 4.2.4 焊接程序控制装置 控制的功能越来越 复杂，不同品牌的设备其 功能不尽相同，但有些功 能是最基本的，如程序控 制、引弧、提前送气/滞后 断气、电流衰减等。 4.2.5 WS系列交、直流钨极氩弧焊机 此节内容需要一定的电工学知识基础! 4.3 钨极氬弧焊的焊接材料 4.3.1 氩气 1，氩气的性质： ①无色无味的惰性气体比空气重25％，比热容和传热系数比空气小 能够起到良好的保护作用和稳定电弧的作用。 ②取成本比氧高；氩气可以与其它气体作任意比例的混合，这对发展混合气体保护焊提供了有利条件。 2，氩弧特性 （1）静特性：由于氩气是单原子气体，高温时不分解、吸热，并且比热容和传热系数小，所以在氩气中燃烧的电弧热量损失较少。在各种保护气体电弧中，氩弧的稳定性最好，电弧一旦引燃，电弧就非常稳定，其电弧电压也较低。 （2）阴极清理特性：氩气的原子量大，为39.948。因此，在氩弧焊的负极性条件下，质量很大的氩离子（带正电荷）就会对负极性的工件表面，产生强烈阴极雾化作用。 4.3.2电极材料及形状尺寸 1．对电极材料的要求 ：（1）耐高温 （2）发射电子能力强 （3）载流能力大 （4）磨削加工性好 （5）放射性小。 2．电极材料 目前所用电极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨及锶钨等，其中最常用的是钍钨和铈钨。几种常见钨极的性能比较如下： *纯钨 WP:直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑的球端，电流负载 能力低、寿命短。 *钍钨 WT:引弧非常容易, 更高的负载能力，但稍带放射性 *铈钨 WC:性