第三章TI焊接方法

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1、第三章 TIG 焊接方法3.1TIG 焊接方法的原理3.1.1 前言TIG是英文Tungsten Inert Gas的缩写，TIG焊接方法是使用钨电极和惰性气体保护的 一种弧焊技术，该技术于1930 年研究成功，最初阶段保护气体使用氦气，所以曾经使用氦 弧焊的名称(Heli Arc),目前广泛使用氩气作为保护气体，所以又把TIG焊接技术称之为氩 弧焊技术。3.1.2TIG 焊接方法的原理图 3.1 表示 TIG 焊接方法的原理。在 TIG 焊接技术中，在不熔化的钨电极与母材之间产生电弧，利用氩气等惰性气体把 熔融金属与空气隔开以起保护作用，利用电弧产生的高热量把母材进行熔化从而连结在一 起。在

2、TIG焊接方法中有使用填充材料的填丝TIG和不使用填充材料只熔化母材的TIG焊。图 3.1 TIG 焊接方法的原理3.2TIG 焊接方法的起弧方式TIG 焊接方法中的起弧方式可分为三类:“高频振荡起弧方式”、“外加直流高压脉冲起 弧方式”和“接触起弧方式”。最近，由于环境保护的要求，限制高频噪音的发生，所以在 TIG焊接方法中倾向于不使用“高频振荡起弧方式”1. 高频振荡起弧方式如图 3.2 所示，电极与母材不接触，利用高频振荡打破电极与母材之间的绝缘状态，产 生电弧。图 3.2 高频振荡起弧方式2. 外加直流高压脉冲起弧方式如图 3.3 所示，电极与母材不接触，利用外加直流高压脉冲产生电弧。

3、图 3.3 外加直流高压脉冲起弧方式3. 接触起弧方式如图 3.4 所示，电极与母材接触的瞬间，把焊枪提升一点距离, 从而产生电弧图 3.4 接触起弧方式3.3TIG 焊接方法的主要特点TIG 焊接方法的主要特点如下: 由于有惰性气体保护，对焊缝金属的保护效果好，所以在焊接金属中极少混入杂 质，从而能取得高质量的焊接结果。 能焊接工业中使用的几乎所有的金属（铅、锡等低熔点金属除外）。 没有飞溅，操作方便。 能实现任何形式的接头的焊接，而且焊接姿态不受限制。 即使在小电流区域也能得到稳定的电弧，所以能焊接薄板。另外TIG焊接容易得 到单面焊双面成型。 明弧，能观察电弧及熔池。 填充金属的添加量不

4、受焊接电流的限制。 某些场合可不添加金属。 能进行脉冲焊接，减少热输入。TIG焊接方法的缺点是,惰性气体价格比较高，与MIG焊接方法比较，其焊接速度慢（从 而降低了焊接作业效率），受气体保护的电弧容易受环境中风的影响，焊缝金属易于受钨的 污染。3.4TIG 焊接方法的分类341各种TIG焊接方法的比较在TIG焊接方法中有交流TIG焊、直流TIG焊以及焊接电流有周期性变化的脉冲TIG 焊接法。按照使用的不同的电极极性和电流的控制方法可将TIG焊接方法进行分类，如表3.1 所示。此外，各种典型的被焊接材料（母材）适用的焊接电源种类如表3.2 所示。各种材料有其 特有的特性，必须根据不同的使用目的加

5、以选择。表 3.1 各种 TIG 焊接方法的比较直流TIG焊交流TIG焊脉冲TIG焊电源外特性恒电流缓降特性或恒电流脉冲电流极性直流正接（焊枪接负极）交流直流正接或父流使用电流（A）4 50010 5001 500适用板厚（mm）0.3以上0.5以上0.1以上焊接姿势全位置全位置全位置特点有去除表面氧化膜 的作用 适合焊接薄板 焊接速度咼适用母材除活泼金属外的所有合 金铝合金镁合金不锈钢（直流） 低碳合金钢（直流）铝合金（交流）（注）使用直流TIG焊时，如果是直流反接法（焊枪接正），会加快钨电极的损耗，所以一般不采用。被焊接材料交流焊机直流焊机（正接）碳素钢O铸铁O不锈钢O铝OX镁OX硅铜.脱

6、氧铜XO黄铜O银O铬合金O表3.2 TIG焊接（含脉冲）电源的选择备注:O推荐电源X能用但不推荐不能用交流电源主要适用于必须利用电弧除去母材表面的氧化膜的金属焊接，例如铝、镁合金。在其它金属要采用直流电源正接进行焊接。342直流TIG焊接方法最常用的TIG焊接方法。使用恒流特性的焊接电源，如图3.5所示，把钨极（焊枪一侧） 与阴极相连从而产生电弧，直流TIG焊接方法可用于除铝和镁等合金（活泼金属）以外的几乎 所有金属的焊接。图 3.5 直流 TIG 焊接方法图3.6表示钨电极与电源正极和负极分别连接的极性效果图3.6直流TIG焊接方法的极性效果3.4.3交流TIG焊接方法在铝和镁合金等的焊接中

7、，必须除去母材表面的氧化皮膜，母材一侧作为阴极时电弧有 “阴极雾化作用”，这是因为电流密度高的阴极斑点在表面氧化皮膜上来回移动能破坏和除 去氧化皮膜。图 3.7 为通过阴极雾化作用洁净后铝合金的焊缝外观。图3.7交流TIG焊接铝合金的洁净作用如图 3.8 所示，铝金属表面有一层熔点很高的氧化皮膜，如果钨电极接正，母材接负时， 从电极表面来的离子打在氧化膜上，从而将之打碎、去除。这种破坏和清除铝表面的氧化皮 膜的作用，把它称之为氧化膜清洁作用。图 3.8 铝的氧化膜但是，如果象图 3.8 那样连接，由于电极为阳极时，传入电极的电弧热很大，这就增大 了钨电极的消耗（而且熔深变浅），因此这种电极连接

8、方法不实用。为了解决这个问题，采取“交流TIG焊接方法”如图3.9所示，能发挥正接和反接两者的特长，既保证有清洁作用， 又抑制了电极的消耗速度，熔深处于正极性和负极性的中间状态，此外，交流焊接电源使用 恒流特性。在铝的焊接中使用交流TIG焊接方法。图3.9交流TIG焊接方法3.4.4脉冲TIG焊接方法脉冲 TIG 焊接方法是将焊接电流周期性变化，从而调整电弧特性最终达到控制焊缝形 状的目的。在这种方法中，有直流脉冲和交流脉冲两种形式，可根据不同的母材材质加以选 用，表4-2列出了不同的母材和与之相配套的电源类型。下面介绍各种脉冲TIG焊接方法。3441直流脉冲TIG焊接方法如图3.10所示，直

9、流脉冲TIG焊接方法使焊接电流呈脉冲方式按一定周期进行变化, 在脉冲电流峰值(Ip)流过时间内(Tp)熔化母材，在基值电流(Ib)流过时间内(Tb)让熔池冷却凝 固，这些熔化的部分周期重叠就形成焊缝。图 3.10 脉冲波形与焊缝形状图 3.11表示利用脉冲 TIG 方法焊接不锈钢时的焊缝外观，呈鱼鳞形状。通过调整焊接 速度或脉冲频率能控制相邻鳞片重叠部分的尺寸。图3.11 脉冲 TIG 焊接不锈钢的焊缝外观此外，直流脉冲 TIG 焊接方法所使用的频率大致有三种: 低频脉冲(0.520Hz) 中频脉冲(10500Hz) 高频脉冲(120kHz)注: 频率的具体数值随不同工厂、不同产品多少有些差别

10、，此外，在名称方面也与不同 的工厂有关，例如把低、中、高频脉冲称之为低速、中速、高速脉冲等。不同频率直流脉冲 TIG 焊接方法的应用范围如下: 低频脉冲焊接异种金属和不同板厚的金属 中频脉冲焊接薄板(0.3mm左右)高频脉冲极薄板(0.1m m)或热电偶等高质量超精密的焊接直流脉冲 TIG 焊接方法的主要特征: 1可以精确地控制工件的热输入和熔池尺寸，提高焊缝抗烧穿和熔池的保持能力，获 得均匀的熔深，特别适用于薄板(薄至0. 1m m)全位置焊接和单面焊双面成型。2每个焊点加热和冷却迅速，所以适用于导热性能和厚度差别大的工件。3. 脉冲电弧可以用较低的热输入而获得较大的熔深，故同样条件下能减小

11、焊接热影响 区和焊接变形，这对薄板和超薄板尤为重要。4. 焊接过程中熔池金属冷凝快，高温停留时间短，可减小热敏材料焊接时产生裂纹的倾 向。3442交流脉冲TIG焊接方法交流脉冲TIG焊接方法的原理与直流脉冲TIG焊接方法的原理相同，电流波形也是以 一定的周期进行变化，只是交流脉冲的电流波形是按照商用频率50Hz或60Hz作周期性的 正负变化，如图3.12所示。图 3.12 交流脉冲 TIG 焊接的电流波形此外，形成焊缝的机理与直流脉冲TIG焊接方法相同，图3.13表示利用交流脉冲TIG 焊接方法焊接铝合金的焊缝外观。图3.13交流脉冲TIG焊接铝合金的焊缝外观交流脉冲TIG焊接方法是在利用可控

12、硅等半导体器件的交流TIG焊接电源出现以后才 研制成功的一种焊接方法，发展历史并不长，这种焊接方法广泛应用于铝焊接。 交流脉冲 TIG 焊接方法的特点：1容易进行薄板、内部焊缝、姿势难度高的焊缝的焊接。 2能洁净的宽度足够地宽。3焊缝与母材的之间的过度好。 4能得到漂亮的焊缝外观。3.4.5其它的TIG焊接方法3.4.5 1TIG热丝（hot wire）焊接方法TIG焊接法虽然能得到高质量的焊缝，但有焊接熔敷量量少、效率低的缺点。而热丝焊 接法在焊丝送入熔池之前先对其进行加热，从而增加了熔敷量，既保持了 TIG焊接的高质 量的优点，又提高了焊接效率。加热焊丝的方法有两种，一种是采用专用的焊丝加

13、热电源，另一种是使用焊接电流的分 流来加热焊丝。图3.14表示采用外加电源的热丝加热方式，在离母材10mm左右的地方对 焊丝供电，通过电阻发热加热焊丝，这时的焊丝处于半熔化状态送入熔池，这种方式比一般 不加热焊丝（这时叫做冷焊丝）方式增加三倍左右的熔敷量，为此该方法能提高薄板的焊接效 率，速度也提高了两倍。此外，这种方式通过加热的焊丝能去掉母材表面的油脂，从而抑制 了气孔的发生。图3.14 TIG热丝焊接方法该方式的缺点是，由于焊丝的加热电流和电弧电流相互干涉容易引起磁吹 （弧偏吹）现 象，特别是在高电流区这种现象的影响最明显。3.4.5.2TIG 点焊如图3.15所示，TIG点焊是用焊枪末端

14、压在母材上使之紧密接触，然后通过TIG电弧 对搭接板进行加热，形成点状焊接接头的焊接方法。电弧的发生时间随母材的材质、板厚的 不同而不同，一般在0.55秒之间，电弧长调整为23mm,不用附加焊丝，所以要求被 焊工件要紧密接触。图 3.15 TIG 电弧点焊TIG 点焊与电阻点焊相比，它有如下优点：1 可用一面进行点焊，方便灵活。对于那些无法从两面操作的构件，更有特别的意义。 2 更容易点焊相差悬殊的工件，且可将多层板材点焊。3 焊点尺寸容易控制，焊点强度可在很大范围内调节。4 需施加的压力小，无需加压装置。5 设备费用低廉，耗电量少。缺点：1 焊接速度不如电阻点焊高。2 焊接费用（氩气消耗等）

15、较高。3.5TIG 焊接设备3.5.1TIG 焊接设备的主要构成TIG 焊接设备的主要构成如下: . 焊接电源 . 高频发生装置和控制装置 . 焊枪 . 附属设备（遥控器、焊丝供给装置、冷却水循环装置、氩气瓶、氩气表及流量计 等）其中，高频发生装置、控制装置都内藏在焊接电源中，焊接电源的基本构成如图 3.16 所示。图 3.16 TIG 焊接电源的基本构成3.5.2焊接电源3.5.2.1TIG 电弧特性图3.17表示TIG电弧电压与电流的关系，在30A左右的小电流区域内，随着电流的增 加电弧电压则下降，呈“负电阻特性”，以后转移到“恒压特性”上，如果电流进一步增加 则电弧电压随之增加，呈“上升

16、特性”。图 3.17 TIG 电弧静特性此外，如果焊接电流不变，增加电弧长度时，电弧电压几乎成比例地增加，这是因为电 弧的电压降与电弧长度成正比。因此，对于不同的电弧长度的电流电压特性曲线几乎是上 下平行移动。如图所示，为了稳定得到具有上述特性的 TIG 电弧需要具有缓降特性或垂直 特性（恒流特性）的焊接电源。3.5.2.2 焊接电源的特性图3.18表示焊接电源的外特性（实线）与电弧的静特性（虚线），虚线与实线的交点S为工 作点（注），例如电弧长从L1变为L2，则工作点将由S1移到S2，但二者的电流相差很小， 因此电弧能稳定工作。（注）Q点也是工作点，在该点电弧不稳定，很快就移到S点上去。图

17、3.18 焊接电源外特性与电弧静特性当使用恒流特性的电源时，不管电弧长度如何变动，电流是不变的，所以焊接电弧稳定， 并且焊缝熔深恒定。逆变式焊接电源特性（外特性）就是采用恒流特性加以控制。3523逆变控制方式的TIG焊接电源（1）逆变控制式直流TIG焊接电源逆变控制式直流 TIG 焊接电源的电路构成如图 3.19 所示，下面介绍其基本原理。图3.19逆变式直流TIG焊接电源的构成首先对工频交流（a）进行整流和平滑滤波，变换成直流（b）,然后通过以晶体管为开 关元件的逆变器将其变换为8kHz50kHz的高频交流（c）向变压器输入，利用变压器将电 压降至适合于焊接的电压（d）,之后再次对其进行整流

18、（e）,经过直流电抗器使电流平滑， 最后将此直流电流供给电弧。作为输出电流的控制大多使用脉冲宽度控制方式。所谓脉冲宽 度控制是把晶体管作为开关之元件，设定ON.OFF的周期为常数，通过改变脉冲宽度来控制 输出电流平均值的方法, 如图 3.20。图 3.18 脉冲宽度控制（2）逆变控制式交流TIG焊接电源在逆变式交流 TIG 焊接电源的结构中，从前面的输入、一次整流器、一次侧逆变器、 二次整流器为止与前述的逆变式直流 TIG 焊接电源相同，只是在二次整流之后又增加了二 次侧逆变器。如图 3.21 所示，一次侧逆变器是将直流变成高频交流，二次侧逆变器则是将 二次整流之后的直流变成适合于焊接所需的5

19、0100Hz低频。图 3.21 逆变式交流 TIG 焊接电源的基本电路在图3.19中，二次侧逆变器中的Tr1和Tr2处于OFF时得到焊枪侧接正、母材侧接负的 极性的电弧，当Tr3和Tr4处于ON （Tr3和Tr4处于OFF）时，得到焊枪侧接负、母材侧接 正的极性的电弧。通过重复这样的交互变化产生交流电弧。逆变式交流 TIG 焊接电源焊枪接正的时间比率为TIG 焊接电源焊枪接正的时间比率=焊枪接正的时间/（焊枪接正的时间+焊枪接正的 时间）即使焊枪接正的时间比例大大超过50%，也不会象可控硅式电源那样由于流经变压器、 电抗器等不平衡电流而产生过热现象。因此钨极接正和接负的比例可以随便调整。图 3

20、.22 表示逆变式TIG焊接电源的交流输出波形的一个例子。图3.22逆变式TIG焊接电源的交流输出波形例子在 TIG 焊接过程中，若钨电极为阳极母材为阴极时，电弧能去除铝等母材表面上的氧 化膜（阴极雾化作用），但由于钨极产生过热现象会加快钨极消耗, 为了充分加大逆变式交 流TIG焊接电源的洁净作用又使钨极的消耗变小，可把钨极为阳极（EP）的电流变为时间很短 的脉冲状，如图3.22所示，这样的输出波形是一般的交流TIG焊接电源所得不到的。逆变 式TIG电源钨极的消耗少，如图3.23所示，通过改变钨极为阳极的时间，能很方便地调整洁 净作用的宽度，因此逆变式交流TIG焊接电源的电弧集中性好，而且电极

21、的消耗也少。图 3.23 不同控制方式下钨极的消耗比较3.5.2.2TIG 焊枪焊枪的作用是夹持电极，传导焊接电流，喷出保护气体以把焊接部分与大气隔开。由于 钨电极发热，电弧又有辐射热，所以焊枪应能耐高温。焊枪由枪体、喷嘴、电极夹、焊枪帽、氩气软管、动力电缆和钨电极等构成，图 3.24 表示典型的焊枪结构。图3.24 TIG焊枪的结构（水冷式）图3.25表示焊接机器人用TIG焊枪的一个例子，分空冷式和水冷式两种。图3.25焊接机器人用TIG焊枪3.5.2.5 附属设备机器人用TIG焊机的附属设备有焊丝供给装置、气体流量调节器、冷却水循环装置等。 手工焊接和半自动焊接的TIG焊机还附有调节电流的

22、遥控器。(1)焊丝供给装置 使用卷筒焊丝，由类似于图3.26那样的焊丝供给装置自动地供给，图 3.26 焊丝供给装置(3) 气体流量调整器和压力调整器气体流量计安装在压力调整器的下流一侧，但大多数是把两者做成一体，如图3.27 所 示，流量计安装在气体流量调整阀的下流一侧，图3.28 表示流量计的工作原理，在园形剖 面透明锥管内安放一个球，当气体从下往上流动时，球就上升，通过管外的刻度指示球的位 置，该位置所在的刻度就代表气体的流量(L/分)。图 3.27 安装有流量计的减压阀图 3.28 气体流量计(4) 冷却水循环装置 水冷式焊枪使用的冷却水循环装置主要用于没有自来水源的地方，该装置如图3

23、.29 所示。图 3.29 冷却水循环装置(5) 压气瓶氩气瓶是3.6 焊接材料3.6.1 钨电极TIG所用的钨电极主要有纯钨极、钍钨极和铈钨极，日本JIS(日本工业标准Z 3233)增 加了镧钨电极(含La2O3l-2%),。各种电极种类和成分列于表3.4、3.5、3.6。当电极为阴极时, 由于发射电子, 对钨电极有冷却作用, 所以其末端不易熔化, 故能减小电极的消耗, 如图所 示。而在电极为阳极时, 即使在小电流时也易熔化, 所以电流的允许值比电极为阴极时要小 很多,(约1/10),如表3.7所示。纯钨极的缺点是要求空载电压较高，承载电流能力较小，加入 了氧化钍，可降低空载电压, 改善引弧

24、、稳弧性能, 增大许用电流范围，但有微量放射性。铈钨电极与钍钨极相比有更好的小电流的电弧起动性, 更小的钨极损耗, 放射性剂量也低得 多, 在机器人焊接中推荐使用这种钨极。各种电极材料可通过颜色来识别。如表3.8 所示。表 3.4 国产电极的种类和成分电极种类和牌号化学成分(%)Th02CeOSiO2Fe2O3+Al2O3CaOM0W钨W2323钍Wk70.7-0.99Wth-101.0-1.49-0.060.020.010.01余量钨Wth-151.5-2.0Wth-303.0-3.5铈W -5ce-0.5钨W -13ce-1.399.990.010.00150.000599.9970(pp

25、m)10(ppm)5(ppm)10(ppm)99.9氧体积0.002氢体积0.01水分mg/L0.02氮体积99.980.010.00599.90.040.0599.70.080.0150.073.6.5 焊接电流焊接电流的大小是决定焊缝熔深的最主要参数, 它主要根据工件材料厚度, 接头形式 焊接位置等来选择。3.6.6电极直径及端部形状根据电流种类及大小选择钨极直径(见表 3.19), 一般情况下, 直流正接采用钍钨极、铈 钨极, 交流采用纯钨极。钨极端部形状是一个重要的工艺参数，直流正接采用锥形，交流采用园弧形(如图 3.31)。 电极的不同端头形状与电弧燃烧稳定性及焊缝成形关系如表3.2

26、0 所示。图 3.31 钨极端部形状表3.19钨板尖端形状和电流范围(直流正接)钨极直径(mm)尖端直径(mm)尖端角度(C)电流(A)恒定直流脉冲电流1.00.125122-152-251.00.25205-305-601.60.5258-508-1001.60.83010-7010-1402.40.83512-9012-1802.41.14515-15015-2503.21.16020-20020-3003.21.59025-25025-350表 3.20 电极的不同端头形状与电弧燃烧稳定性及焊缝成形的关系钨极端头形状电弧燃烧稳定性焊缝成形钨极端头形状电弧燃烧稳定性焊缝成形好良好不太好焊缝

27、不 易平直好焊道 不均匀不好一般小电流焊接时，选用小直径钨极和小锥角，可使电弧容易引燃和稳定；在大电流焊接时， 增大锥角可避免尖端过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展，而影响阴极斑点的稳定性 钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响。减少锥角, 焊缝熔深减少熔宽增大, 反 之则熔深增大熔宽减少, 如图 3.32所示。图 3.32 钨极顶角对焊缝成形的影响3.6.7 气体流量和喷嘴直径根据焊接电流大小确定喷嘴直径 , 在一定条件下 , 气体流量和喷嘴直径有一个最佳范 围。此时气体保护效果最佳, 有效保护区最大。焊接电流和喷嘴直径、气体流量的关系见表 3.21, 通过观察焊缝表面色泽来判断气体保

28、护效果见表 3.22。表 3.21 焊接电流和喷嘴直径、气体流量的关系焊接电流(A)直流焊接交流焊接喷嘴直径(mm)气体流量(L/min)喷嘴直径(mm)气体流量(L/min)10-1004-9.54-58-9.56-8101-1504-9.54-79.5-117-10151-2006-136-811-137-10201-3008-138-913-168-15301-50013-169-1216-198-15注:金属喷嘴最大允许焊接电流500A，磁喷嘴最大允许焊接电流300A。表 3.22 焊缝表面色泽与气体保护效果焊接材料最好良好较好不良最坏不锈钢银白、金黄蓝色红灰灰色黑色钛合金亮银白色橙黄

29、色蓝紫(带乳白的蓝紫青灰色有一层白色氧化钛粉铝及铝合金银白、光亮白色无光-灰白灰黑紫铜金黄黄-灰黄灰黑低碳钢灰白有光亮灰-灰黑3.6.8焊接速度焊接速度的选择应与焊接电流相配合, 以获得所需的熔深和熔宽, 焊接速度对焊缝成形 有较大影响, 如图3.33所示。图 3.33 焊接速度对焊缝成形的影响3.6.9 喷嘴与工件的距离距离越大,气体保护效率越差,但距离太近容易使钨极与熔池接触，产生夹钨。一般喷嘴 端部与工件距离在8-14mm之间。36 10TIG焊接规范表3.23、3.24、3.25、3.26分别给出了铜合金、铝合金、钛合金和不锈钢的TIG焊接规范。表3.23铜合金TIG自动焊规范板厚电源

30、种类电流焊速氩气流量焊件材质(mm)及极性(A)(cm/min)L/min备注0.3-1.280-14090-1206-17硅青铜1.5-3直流正接90-21070-906-17325027-306-17加填充焊丝镍白铜3310-32022-2712-17加填充焊丝表 3.24 铝合金自动钨极氩弧焊规范板厚(mm)电流(A)焊速(m/h)填充焊丝直径(mm)送丝速度(m/h)钨极直径(mm)氩气流量(L/min)2170-180193-416-183200-22015220-244210-235114-518-206230-260*820-26*开60OV形坡口，焊两道。表3.25钛合金自动T

31、IG焊规范对接板厚(mm)填充焊丝直径(mm)焊接电流(A)焊速(m/h)氩气流量(L/min)电弧电压焊枪后拖背面0.8不用40-8020-406-83.52-312-151.0不用65-10025-406-83-52-312-151.2不用70-12025-406-83-52-312-151.5不用70-14025-406-83-52-314-161.8不用80-14025-406-93-52-314-162.0不用100-15025-406-95-73-414-162.5不用140-20025-307-105-73-414-163.0不用180-20025-307-105-72-314-

32、161.01.580-12025-406-83-52-31.21.5100-14025-406-83-52-31.51.5140-18025-406-83-52-32.01.5180-2025-286-85-72-33.21.5-2200-26022-257-105-72-3表3.26不锈钢自动(直流正接)板厚(mm)对接不加填充焊丝对接加填充焊丝焊接电流(A)氩气流量(L/min)焊速(m/h)焊接电流(A)氩气流量(L/min)电弧电压(V)焊速(m/h)0.312-203-430-455-60.530-404-50.830-5060-806-835-451.070-904-580-100

33、6-911-151.26-91.580-1105-620-358-102.0120-1307-810-123.0须加填充焊丝125-13514-163.7脉冲TIG工艺参数选择脉冲钨极氩弧焊的主要参数有Ip、Ib、tp、tb还有脉幅比Ra=Ip/Ib,脉宽比率Rw=(tp/tpftb) X100%，脉冲周期T=tp+tb，脉冲频率F=1/T，其中,Ip、Ib对交流脉冲TIG焊来说，分别指 脉冲电流和基值电流持续期间电流的有效值。参数选择原则及步骤如下:(1)首先根据材料种类选择Ip,然后由板厚决定tp,不同材料的Ip,、tp值可参考图3.34。 当焊接薄板时，Ip的值稍低于图示数值，同时适当延

34、长tp,焊接厚板时，Ip稍高于图 3.34所示数值，并适当缩短tp。图3.34脉冲TIG焊主要参数的选择Ib 一般为Ip的10-20%, tb为tp的1-3倍,Ib与tb相互匹配应保证电弧不灭及熔池,tb 期间得以凝固。(3) Ra,Rw 值较大时，脉冲特点较显著,有利于克服热裂纹，但过大会增大咬边倾向，焊 接过程中通过调节Ra,Rw和焊接速度，在一定程度上可控制熔透率，避免产生热裂 纹和咬边。图一说明了 Ip、tb的组合对焊缝成形的影响。(4) 焊速和脉冲效率要相互匹配 ,以满足焊点间距的要求 ,它们之间的关系如下：Lw=Vm/2.16f, L为焊点间距(mm), Vw为焊速(cm/min)

35、，f脉冲频率，为了获得连 续致密的焊缝，要求焊点之间应有一定的重叠量。表3.27给出了几种材料的脉冲TIG焊接参数。表3.27几种材料的脉冲TIG焊接参数材 料L板厚度(mm)根部间隙(mm)模 式脉冲基值焊丝直径(mm)送丝速度(m/min)接火类开寸申流(A)时间(sec)申流(A)时间(sec)碳钢1.001800.25-0.6400.25-0.61.235I-对接3.21.011500.5400.51.21.0I-对接3.2011800.5400.51.295横角焊缝不锈钢1.501700.25300.51.225I-对接2011600.5500.51.280横角焊铝合金1.00170

36、0.5400.51.675I-对接1.501900.5400.51.675I-对接3.2011700.5400.51.6170I-对接6.03.200131801500.5400.51.61.6260110V坡口,1,2层横角焊6.003220-1.6170横角焊3.8TIG 点焊规范参数选择TIG点焊工艺参数主要有点焊电流，电流持续时间及电弧长度。为了防止焊点产生弧抗 裂纹，在点焊结束前使电流自动衷减，或进行二次电流加热。图3.25为TIG点焊程序，通过调节电流值和电流持续时间控制焊点尺寸。增大电流和电流持续时间都会增加熔深和焊点直 径, 如图 3.35 和图 3.36 所示。电弧长度也是一

37、个重要参数，电弧过长, 熔池过热并可能产生 咬边，电弧太短，母材膨胀后会接触钨极，造成污染。图 3.35 TIG 点焊程序图 3.36 TIG 电弧点焊时间对焊核直径和强度的影响图 3.33 焊接电流对焊核直径和强度的影响表 3.28 列出了不锈钢钨极氩弧点焊的焊接条件表 3.28 1Cr18Ni9Ti 钢 TIG 点焊的焊接工艺被焊材料厚度焊接电流焊接时间二次脉冲电流二次脉冲时间）保护气体流量焊点直径(mm)(A)(S)(A)(S)(L/min)(mm)0.5+0.5801.03800.577.54.50.5+0.51001.031000.577.55.52+216093000.477.58

38、2+21907.51800.577.593+3180182800.697.5103+3200182800.697.511注:1.加入二次脉冲电流前电弧熄灭一段时间;2.电弧长度约 0.5-1.0mm。3.9 安全技术3.9.1 氩弧焊的有害因素1. 放射性 钍钨极中钍是放射性元素。2. 高频电磁场高频起弧时,可产生60-110V/m的电磁场强度，远远超过卫生标准。3 有害气体 臭氧、氮氧化物及大量有毒金属蒸气。4. 强烈的紫外线和红外线 氩弧弧柱温度高,紫外线、红外线大于一般电弧焊。3.9.2安全保护措施1 通风，除厂房通风外,在焊机集中的地方,安装轴流风机向外排风,在局部采用排烟 罩、小风机

39、。2 采用铈钨极代表钍钨极,钨极加工时,应采用密封式轴式砂轮磨削 ,操作者应配戴口 罩、手套等。加工后要洗净手脸,电极应放在铅盒内保存。3 防高频措施主要有:工件良好接地,焊枪电缆和地线要用金属编织线屏蔽。4 为防止射线须戴好头面罩、手套、穿棉布工作服、工作鞋。3.10 工艺缺陷钨极氩弧焊出现的工艺缺陷与被焊材料、工装夹具、焊接设备、规范参数等因素有关。 其中一些缺陷如咬边、烧穿、未焊透、满溢、表面成形不规则等同一般电弧焊方法相似,钨 极氩弧焊中出现的工艺缺陷,产生原因及防止措施见表3.29。表 3.29 钨极氩弧焊接有的工艺缺陷缺陷产生原因防止措施夹钨1. 接触引弧2. 钨电极有熔化1. 米

40、用高效振荡或高压脉冲发生器的引弧。2. 减小焊接电流或加大钨极直径，旋紧钨电极 夹头和减小钨电极伸出长度。3调换有裂纹或撕裂的钨电极。气体保护效果差氢、氮、空气、水气等有 害气体污染1. 米用纯度为99.99%的氩气。2. 有足够的提前送气和滞后停气时间。3. 正确连接气管和水管，不可混淆。4做好焊胶清理工作。5.正确选择保护气体流量，喷嘴尺寸，电极伸出 长度。电弧不够1. 焊件上有油污2. 接着坡口太窄3. 钨电极污染4. 钨电极直径过大5. 弧长过长1. 做好焊前清理工作。2. 加宽坡口，缩短弧长。3. 去除油污部分。4使用正确尺寸的钨电极及夹头。5.压低喷嘴距离。钨极损耗过剧1. 气保护

41、不好,钨电极氧 化2. 反极性连接3. 夹头过热4. 钨电极直径过小5. 停焊时钨电极被氧化1.清理喷嘴,缩短喷嘴与工件距离，适当加大氩 化流量。2增大钨电极直径或改为正接法。3. 磨光钨电极，调换夹头4. 调大直径5. 增加滞后停气时间，不少于1S/10A铝及铝合金焊接缺陷产生的原因及防止办法一气孔在铝及铝合金焊接的焊接中产生气孔是常见的事。原因 是：1工件年个清洗不好或表面有水分。2电流小，温度低（焊接速度太快），气候冷。3氩气不纯或保护不好。4电弧不稳或电弧太长。防止方法：1选择较纯的氩气。2彻底清理工件。3增大焊接电流。4调整焊速。5适当预热。二裂纹铝及铝合金的焊接，由于工艺措施不当或

42、其他原因，都会出现裂纹，常见的有焊缝纵向 裂纹和收弧处（火口）了；裂纹。原因是：1电流小，温度低，未焊透。2焊丝选择不当。3电流过大，合金元素烧损多。4应力集中。5受弧的位置不当。防止方法：1可适当预热。2选择合理的焊接规范。3改变熄弧的方法及位置。三未焊透原因是：电流小温度低，速度快。 防止方法： 1预热或加大电流。 2减慢速度。四焊透熔合不好原因是：接头断面清洗不好。 防止方法：彻底清洗。五烧穿原因是：电流大，速度慢。 防止方法：降低电流，提高速度六缩孔原因是：熄弧、停弧的方法不当，电弧突然中断。 防止方法：改变熄弧、停弧的方法。七夹杂及氧化膜夹层在焊接过程中熔池表面有微小的斑点漂浮着，焊道表面不光划，并有明显的黑斑，特别 是靠近焊透的一面有明显的氧化层夹层。原因是：1氩气纯度低或流量小。2焊件、焊丝不干净。防止方法：1更换氩气（纯度高的），加大氩气流量。2彻底清理焊件和焊丝。八熔池表面有严重的氧化膜原因是：1钨极与喷嘴不同心。2氩气流量小。3气路中有水分。4冷却水流量不够。防止方法：检查上述各部是否有毛病，然后调整或更换九焊缝表面有斑点原因是：电流大、焊速慢、温度高。 防止方法：调整电流和焊接速度。十焊道波纹不整齐原因是：焊接速度和送丝速度不匀。 防止方法：焊接速度和送丝速度要均匀。焊缝的背面焊瘤多原因是：电流大、焊速慢、温度高。防止方法：调整电流和焊接速度。