氩弧焊(TIG)课件.ppt

1、 钨极氩弧焊是一种非熔化极惰性气体保护焊氩气保护下，通过钨极与工件之间产生电弧，利用电弧产生的热量熔化工件的接头处而形成熔池，然后对熔池填加焊丝（也可以不加焊丝）冷却后形成焊缝。是气体保护焊中常用的一种熔化焊方法。、钨极氩弧焊可用于几乎所有钢种、各种厚度和各种位置焊件的焊接，可进行手工和自动焊接并获得高质量的焊缝。这种方法广泛应用于对焊缝质量要求较高的高强度钢、高合金钢和有色金属的焊接。1、1钨极氩弧焊的分类 钨极氩弧焊（或称非熔化极惰性气体保护焊）是利用高熔点钨极作为一个电极，以工件作为另一个电极，并利用氩气（Ar）、氦气（He）或氩、氦混合气体（Ar+He）作为保护介质的燃烧与工件间的电弧

2、作为热源的电弧方法。我国通常只采用氩气做保护气体因此又称为钨极氩弧焊，简称TIG（Tungsten Iner-gas Arc Welding）或GTAW（Gas Tungsten Arc Welding ） 钨极氩弧焊示意1-喷嘴；2-钨极；3-电弧；4-焊缝；5-工件（+）；6-熔池；7-填充金属；8-惰性气体；9-电极（-）钨极氩弧焊分类：电流形式：按操作方式：保护气体成分：按填充焊丝的状态：直流氩弧焊交流氩弧焊脉冲氩弧焊手工氩弧焊自动氩弧焊氩弧焊氦弧焊Ar+He混合气体保护焊冷丝焊热丝焊双丝或多丝焊213684795 当利用基值电流维持主电弧的电离通道，并周期地加一同极性高峰值的脉冲电流

3、，产生脉冲电弧，以熔化金属并控制熔滴过渡，称为脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊的焊接电流时脉冲直流或脉冲交流。脉冲氩弧焊由基本电流维持电弧稳定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔化焊件。脉冲氩弧焊与一般氩弧焊的主要区别是采用可控的脉冲电流来熔化工件，而不是利用稳定的直流或交流。又可分为使用钨极的脉冲氩弧焊和使用熔化极的脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊（Pulsed-TIG）特别适合焊接薄板，且飞溅小。带脉冲功能的直流TIG焊机（OTC）1、2 钨极氩弧焊的工艺特点（1）普通钨极氩弧焊优点缺点1:焊接过程稳定，电弧能量参 数可精确控制2：焊接质量好3：适于薄板焊接，全位置焊接4：焊接过程易于现自动化5：焊缝区无熔渣，焊工可

4、清楚地看到熔池和焊缝成形过程1：抗风能力差2：对工件清理要求较高3：成产率低（1）脉冲钨极氩弧焊脉冲钨极氩弧焊具有以下几个工艺特点。1，焊接过程是脉冲式加热，熔池金属高温停留时间短，金属冷凝快，可减少热敏感材料焊接时的热烈纹倾向，适合热敏材料焊接2，焊件热输入小，电弧能量集中且挺度搞，便于控制热输入和熔池的大小，对薄板、超薄板焊接尤为适宜。4、高频电弧振荡作用有利于消除气孔、获得细晶粒的显微组织，提高焊接接头的力学性能。5、脉冲高频电弧挺度大、指向性强，适合高速焊，焊接速度可达到3m/min。3、每个焊点加热时间短，冷却迅速，适合于厚度差别较大和导热性能差别大的焊件的焊接。项目项目直流直流交流

5、交流正接反接正玹波矩形波电流波形两极热量近似比例焊件70%:钨极30%焊件30%；钨极70%焊件50%；钨极50%通过占空比可调熔深特点深、窄浅、宽中等较深阴极（破碎）清理作用无有有（工件为负半周时）有电弧稳定性很稳定不稳定很不稳定稳定消除直流分量装置不需要不需要需要（方波电源不需要）不需要适用范围除铝、镁及其合金、铝青铜的几乎所有金属焊接厚度小于3mm的铝，镁及其合金铝、镁及其合金、铝青铜等铝、镁及其合金、铝青铜等IIII1.3.钨极氩弧焊电流种类及极性1 .直流钨极氩弧焊1）直流正接法 被焊工件与焊接电源的正极相连，钨极与焊接电源的负极相连。此方法焊接时钨极烧损极少，但不能去除金属表面的氧

6、化膜。除铝、镁合金外，一般都采用此方式。采用直流正接有如下优点： a、工件作为阳极，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、钨极发射电极的同时，具有很强的冷却作用，钨极不易过热，所以采用正接法钨极容许通过的电流比反接时大很多。2）直流反接法 工件与焊接电源的负极相连，钨极接到焊接电源的正极。此时工件表面的氧化膜会自动地破碎被清除，即阴极清理作用。但同时，所以所容许的焊接电流很小。这种方法生产率低，电弧稳定性不好，一般不推荐采用。一般金属均采用直流正接法一般不推荐采用，焊接铝、镁及合金可

7、采用交流电源焊接直流正接法直流反接法直流正接法直流反接法钨极温度低可通电流大不能清理氧化膜电弧非常稳定焊缝窄而深钨极温度高可通电流小可清理氧化膜电弧稳定性不好焊缝浅而宽电子带走热量正离子撞击氧化膜 交流电流的极性在周期性的变换，相当于在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接时钨极可以发射足够的电子而又不至于过热，有利于焊接电弧的稳定。反接的半波周期工件表面生成的氧化膜很容易地被清理掉而获得表面光亮美观、形成良好的焊缝。兼顾了阴极清理作用和钨极烧损少、电弧稳定性好的效果。对活性强的铝、镁、铝青铜等金属及其合金一般都采用交流氩弧焊。2.交流钨极氩弧焊 采用可控的电流来加热工件。当每一脉冲电

8、流通过时，工件被加热熔化形成一个点状熔池，基值电流通过时是熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃烧。因此脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个一个点状熔池叠加而成。脉冲电流频率超过5KHz后，电弧具有强烈的电磁收缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，电弧具有很强的稳定性和指向性，因此很适合薄板焊接。此外，高频电弧具有很强的穿透力，增加焊缝熔深。高频电弧也有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的焊接接头。1.4 钨极氩弧焊的应用范围 (1) 适合的材料 氩气的保护效果好，不溶于液态金属，也不与金属发生化学反应。钨极氩弧焊可用于几乎所有的金属和合金的焊接。但由于其成本较高，生产中通常用于焊接易氧化的

9、有色金属及其合金（Al、Mg、Ti等），及不锈钢、高温合金、难熔的活性金属（如Mo、Nb、Zr）等。对于低熔点和易蒸发的金属（如Pd、Sn、Zn），焊接困难，一般不采用。对于已经镀锡、锌、铝等低熔点金属的碳钢，焊前须去除镀层，否则熔入焊缝金属中生成的中间合金会降低接头性能。钨极氩弧焊一般适合焊接3mm以下的板材。（2) 适合的接头位置与产品结构 常规的对接、搭接、T形接头和角接等接头处在任何位置，只要结构上具有可到大性均能焊接。钨极氩弧焊特别适用于对焊接接头质量要求较高的场合。对于某些厚壁重要构件，如压力容器、管道、汽轮机转子等。手工钨极氩弧焊适合用于结构形状复杂的焊件和难以接近的部位或间断的

10、短焊缝，自动钨极氩弧焊适于较长焊缝，包括纵缝、环缝和曲线焊缝。 第二章 钨极氩弧焊设备2.1.钨极氩弧焊设备的分类及型号 (1) 钨极氩弧焊设备的分类 按操作方式：按引弧方式：接触式TIG焊机非接触式TIG焊机交流TIG焊机交直流两用TIG焊机按电源类型：脉冲TIG焊机直流TIG焊机自动TIG焊机手工TIG焊机(2) TIG焊机的型号编制方法 国标GB 10248-88电焊机型号编制方法规定钨极氩弧焊机的型号编制方法如下：1 2 3 4-5 6 71、2、3、6用汉语拼音表示；4、5、7用阿拉伯数字表示。第6、7位分别表示派生代号及改进序号。第第1字位字位第第2字位字位第第3字位字位第第4字位

11、字位第第5字位字位大类名称代表字母小类名称代表字母附注特征代表字母系列序号数字序号基本规格单位TIG焊机W自动焊Z直流省略焊车式省略额定焊接电流A全位置焊车式1手工焊S交流J横臂式2机床式3点焊D交直流E旋转焊头式4台式5其他Q脉冲M机械手式6变位式7真空充气式8 手工钨极氩弧焊（TIG）焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、水冷系统及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个焊枪移动装置（行走小车或机器人）和焊丝送进机构。手工钨极氩弧焊设备的组成 无论是直流或交流TIG焊，都要求使用具有陡降外特性或垂降特性的弧焊电源。TIG焊的电源有直流、交流和脉冲电源三种。直流电源有旋转

12、式焊发电机、磁放大器式弧焊整流器、可控硅弧焊整流器、晶体管电源、逆变电源等几种。交流电源有正炫波电源及方波交流电源。目前使用最广泛的是晶闸管式弧焊电源和逆变电源。 (1) 焊接电源 (2) 控制箱及引弧装置 1、控制箱中主要安装焊接时序控制电路，主要任务是控制提前送气、滞后断气、引弧、电源通断、电流衰减、冷却水流通断等。对于自动TIG焊机，还要控制焊枪移动装置及送丝机构送丝。 2、引弧装置：a、接触引弧，引弧时首先使钨极与工件接触，此时短路电流较小；钨极回抽后立即（几微秒内）将电流切换为焊接电流。此方法仅适合直流正接的直流氩弧焊机 b、非接触引弧，大电流TIG焊机一般不采用接触引弧，因为接触引

13、弧时，强大的短路电流不但使钨极熔化烧损，而且还极易使液态钨进入熔池中，造成焊缝夹钨，影响焊缝力学性能。非接触引弧有两种：高频振荡器引弧和高压脉冲引弧。(3) 焊枪、行走小车及送丝机 钨极氩弧焊（TIG）焊炬又称TIG焊枪，其主要作用是夹持钨极、传导焊接电流和输送并喷出保护气体。根据冷却方式可分为水冷式，有专门的冷却设备；气冷式，冷却作用主要有保护气体的流动来完成。非接触式引弧（高频引弧）接触式引弧步骤冷却装置 喷嘴：喷嘴的形状和尺寸对气流的保护性能影响很大，焊嘴出口形式有三种：等截面形、收敛形、扩散形。其中等截面形喷出的气流不会因截面变化而引起流速变化，易建立层流流态，有效保护区区域最大，应用

14、最广泛；收敛形可见度较好，便于操作，应用也很普遍；扩散形一般用于熔化极气体保护焊。 喷嘴的材料有陶瓷、紫铜和石英等。高温陶瓷既绝缘又耐热，应用广泛，但焊接电流一般不能超过350A。紫铜喷嘴使用电流可达500A，但需用绝缘套将喷嘴和导电部分隔离。石英喷嘴焊接时可见度好，但价格较贵。目前较普遍应用的是Al2O3陶瓷喷嘴，它的特点是喷嘴烧红后也不易裂、使用寿命长。（a）收敛形（b）圆柱等截面形（c）扩散形流速不变，有效保护区最大，应用最广可见度较好，便于操作，应用普遍一般用于熔化极气体保护焊钨极氩弧焊气路示意图气路钨极卡子电流表第三章 钨极氩弧焊的焊接材料3.1.电极材料 钨极氩弧焊（TIG）电极的

15、作用是导通电流，引燃电弧并维持电弧稳定燃烧。钨极作为氩弧焊的电极应具有：保证引弧性能好、焊接过程稳定，发射电子能力强，耐高温而不易熔化烧损，有较大的许用电流、较小的引燃电压。 钨极是TIG焊枪中的易耗材料。钨具有高熔点（3410）和沸点（5900）、高强度（可达8501100MPa）、热导率小和高温挥发性小、在高温时有强烈的电子发射能力等特点，是目前最适合的一种非熔化电极材料。常用的电极材料有纯钨极、铈钨极及釷钨极，一些国家还采用锆钨、镧钨、钇钨作为电极使用，进一步提高钨极的性能。名称名称空载电空载电压压电子溢电子溢出功出功许用电许用电流流放射性放射性剂量剂量化学稳定化学稳定性性大电流烧大电流

16、烧损损寿命寿命价格价格纯钨高高小小好大短低釷钨较低较低较大较大好较小较长较高铈钨低低大大较好小长较高按电极直径推荐的焊接电流范围电极电极直径直径/mm直流直流/A交流交流/A正接（电极为负）正接（电极为正）纯钨釷钨、铈钨纯钨釷钨、铈钨纯钨釷钨、铈钨0.5220220-2152151.010751075-155515701.64013060150102010204590601252.0751801002001525152565125851602.513023017025017301730801401202103.2160310225330203520351501901502504.0275450

17、350480355035501802602403505.0400625500675507050702403503304606.35506756509506510065100300450430575（a） 小电流（b） 大电流（c）交流电流TIG焊接不同金属材料时推荐用的钨极金属种类金属种类厚度厚度电源类型电源类型电极电极铝及铝合金所有厚度交流纯钨或铈钨极厚板直流正接釷钨极薄板直流反接釷钨极或铈钨极铜及铜合金所有厚度直流正接釷钨极薄板交流纯钨或铈钨极低碳钢、低合金钢所有厚度直流正接釷钨极薄板交流纯钨或铈钨极不锈钢所有厚度直流正接釷钨极薄板交流纯钨或铈钨极3.2.保护气体 保护气体不仅是焊接区域的

18、保护介质，也是产生电弧的气体介质。保护气体的特性直接影响电弧的引燃、焊接过程的稳定性、焊缝成形质量。钨极氩弧（TIG）一般采用氩气（Ar）、氦气（He）、氩氦混合气体（Ar+75%He）或氩氢混合气体（Ar+15%H2）作为保护气体。 1） 氩气是一种无色无味的单原子惰性气体，密度为空气的1.4倍，能很好地覆盖在熔池及电弧的上方，形成良好的保护。氩气几乎不与任何金属发生化学反应，也不溶于金属中。氩气特别适合焊接活泼金属，氩气具有较低的热导率，对电弧冷却作用小，因此电弧稳定性好，电弧电压较低。焊接过程中通常使用瓶装氩气，容积为40L，瓶体颜色为灰色，并用绿色漆标以“氩气”。我国生产的焊接用氩气有

19、99.99%及99.999%两种纯度。 2） 氦气是一种无色无味的单原子惰性气体，密度较低大约为空气的1/7，因此焊接时所用流量通常比氩气高12倍。氦气的热导率较高，对电弧的冷却作用大，因此电弧的产热功率大且集中，适合于焊接厚板、高热导率或高熔点金属、热敏感材料及高速焊。在同样条件下，钨极氦弧焊的焊接速度比钨极氩弧焊提高30%40%。钨极氦弧焊一般用直流正接，在焊接铝镁及其合金时也不采用交流电源。不同材料钨极氩弧弧焊保护气体的选用3.3.填充金属材料材料厚度厚度/mm采用的保护气体采用的保护气体手工焊自动焊铝及其合金3Ar(交流电、高频)Ar(交流电、高频)、HeAr-He、He碳钢3ArAr

20、Ar-He、He不锈钢3ArAr-He、HeAr、Ar-H2、Ar+HeAr-He铜3Ar、Ar-HeHe、ArAr、Ar+HeHe、Ar4.1 TIG焊接过程的一般步骤 1) 起弧前必须用焊枪向始焊点提前1.54s输送保护气，以驱赶管内和焊接区的空气。 2）熄弧后应滞后一定时间（510s）停气，以保护尚未冷却的钨极和熔池。焊枪需待停气后才能离开终焊点，从而保证焊缝始末端的质量。 3）接通焊接电源的同时，即启动引弧装置。电弧引 燃后即进入焊接，焊枪的移动和焊丝的送进也同时协调地进行。 4）自动接通、切断引弧和稳弧电路，控制电源切断。 5）焊接即将结束时，焊接电流应能自动地衰减，直至电弧熄灭，以

21、消除和防止弧坑裂纹。对于环缝焊及热裂纹敏感材料尤其重要。 6）用水冷式焊枪时，送水与送气同步进行。第四章 钨极氩弧焊工艺钨极氩弧焊的一般控制程序常见的五种基本接头形式4.2 焊前准备 1） 接头及坡口形式 钨极氩弧焊常用的接头形式有对接、搭接、角接、T形接头、卷边对接、端接及夹条对接 坡口形式及尺寸根据材料类型、板厚等来选择。一般情况下，板厚小于3mm，可开I形坡口；板厚312mm，可开V或Y形坡口。下图给出了铝及铝合金焊接接头的坡口形状及尺寸。(a) 对接接头(b) 搭接接头(c) 角接接头(d) T形接头(e) 端接接头铝及铝合金焊接接头的坡口形式及尺寸接头及坡口形式接头及坡口形式简图简图

22、板厚板厚 t/mm间隙间隙b/mm钝边钝边 p/mm坡口角度坡口角度 a/()对接接头卷边(a)20.5101.53246070 2） 焊前清理 TIG焊对材料表面质量要求很高，为了保证焊接质量，焊前必须清理工件坡口及坡口两侧表面至少20mm范围内的氧化膜、油脂及水分。否则焊接过程中将影响电弧稳定性，恶化焊缝成形，并可能导致气孔、夹杂、未熔合等缺陷。清理方法主要有机械清理,对工件采用钢丝刷、刮刀、砂布、喷砂或喷丸等等方法去除工件表面的氧化膜、油污等；化学清理，靠化学反应去除工件及焊丝表面的氧化膜及油污，特别适合铝合金、钛合金、镁合金目材积焊丝的焊前处理。3） 装配 采用钨极氩弧焊制造的产品多为

23、薄壁件，控制焊接变形和保证熔透而不烧穿是制造过程中的关键技术。琴键式薄板对接焊的夹紧装置 设计焊接夹具时，可参考右图结构。箭头方向表示可调整的方向。图中参数参考下表进行设计 焊接垫板准备的情况（设计夹具时特别注意）t/mmg/mmt/mmP/Nmm-10.80.50.082.00.1100.52.0341.0t2.0(1.52)t3.0更高的力薄板对接剪切边的装配正确错误4.3 TIG焊工艺参数及选择1） TIG焊的工艺参数 钨极氩弧焊的工艺参数主要有：电流的种类及极性、焊接电流、焊接电压、钨极直径及端部形状、保护气体流量等。对于自动焊还包括焊接速度和送丝速度。 电流及极性选择电流类型交流电流

24、：焊接铝、镁及其合金，焊接带氧化膜的铜直流电流：正极性时可以焊接几乎所有的钢铁材料，反极则很少采用。脉冲电流：可以控制和改善焊根和焊道成形，改善熔深、晶粒尺寸及特殊位置焊接下表是OTC机电（青岛）有限公司给出的焊接参数（供参考）材质材质板厚板厚(mm电极直径电极直径(mm)填充焊丝直径填充焊丝直径(mm)电流电流(A)氩气流量氩气流量(min)层数层数坡口坡口形状形状不锈钢（直流，焊枪接负极）0.61,1.601.6204041(a),(b)1.01,1.601.6306041(a),(b)1.61.6,2.401.6306041(b)2.41.6,2.41.62.4306041(b)3.22

25、.4,3.22.43.2306051(b)4.02.4,3.22.43.2306051(d),(c)4.82.4,3.2,42.44.0306051d),(c)6.43.2,4,83.24.03060512(a),(c)脱氧铜（直流，焊枪接负极）0.61,1.601.63060341(a),(b)1.01.601.63060341(a),(b)1.62.41.62.43060341(b)2.42.4,3.22.43.2306041(b)3.23.2,43.24.83060451(c)4.03.2,4,4.84.04.83060451(d),(c)4.84,4.84.86.43060561(d)

26、,(c)6.44.84.86.430605612(d),(c)4.4 钨极氩弧焊操作技术1）一般操作 焊接时，焊枪、焊丝和工件之间必须保持正确的相对位置，焊直缝时通常采用左向焊法。钨极氩弧焊送丝方式有三种:手工送丝、送丝机自动送进、焊钳预置填充金属。手工焊接时，送丝可采用断续送进和连续送进两种方式。角接焊对接焊平对接自动焊环缝自动焊钨极氩弧焊的工艺缺陷、产生原因及防止措施缺陷缺陷产生原因产生原因防治措施防治措施夹钨接触引弧钨电极熔化采用高频振荡器或高压脉冲发生器引弧减小焊接电流或加大钨极直径，减小钨极伸出长度调换有裂纹或撕裂的钨电极气体保护效果差氢、氮、空气、水等有害气体污染采用纯度为99.9

27、9%（体积分数的氩气）有足够的提前送气和滞后停气时间正确连接气管和水管，不可混淆做好焊前清理工作正确选择保护气体流量、喷嘴尺寸、电极伸出长度等缺陷缺陷产生原因产生原因防治措施防治措施电弧不稳焊件上有油污接头坡口太窄钨电极污染钨电极直径过大弧长过长做好焊前清理工作加宽坡口，缩短弧长去除污染部分使用正确尺寸的钨电极及夹头压低喷嘴距离钨极损耗过多气保护不好，钨电极氧化反极性连接夹头过热钨极直径过小停焊时钨电极被氧化清理喷嘴，缩短喷嘴距离，适当增加氩气流量增大钨极直径或改为正接法磨光钨极端头，调换夹头调大钨极直径增加滞后停气时间，不少于1s/10A4.1 热丝和双电极氩弧焊第五章 特种钨极氩弧焊技术热

28、丝钨极氩弧焊原理示意图 热丝TIG焊是利用附加电流预热填充焊丝，以提高焊丝的熔化速度，增加填充金属量，达到高效率。这种方法的熔敷速度比通常的冷丝TIG焊提高一倍以上双电极钨极氩弧焊示意图 双电极钨极氩弧焊是一种高速TIG焊的高效焊接方法。焊接时两个电极电流相互错开，因此可以选用较大的焊接电流，提高焊接速度改善焊缝成形。4.1 钨极氩弧点焊1 - 钨极 2 - 喷嘴 3 - 出气孔 4 - 母材 5 - 焊点 6 - 电弧 7 - 氩气钨极氩弧点焊原理示意图焊接速度慢焊接费用高可从单面进行点焊更易于点焊厚度相差 悬殊的工件 并且可进 行多层叠加板材点焊。焊点尺寸易于控制， 焊接强度可调性较大需施加的压力较小， 无须加压装置设备费用低，耗电量较少与电阻点焊相比：说明完毕说明完毕,请指正请指正并提宝贵意见并提宝贵意见,谢谢谢谢!The end. Thank you and wait for your advice!