鎢極氬弧焊焊接工藝[文字可編輯]

1、6,3,電流的種類(lèi)和極性,鎢極氬弧焊一般情況下，都采用直流正極性，而對(duì),Al,Mg,及,其合金則選用交流焊接為好，薄板時(shí)，亦可采用直流反接,一、直流鎢極氬弧焊,直流鎢極氬弧焊沒(méi)有極性變化，電弧燃燒很穩(wěn)定，當(dāng)采用直流,正極性時(shí)，鎢極是陰極，鎢極的溶點(diǎn)高，在高溫時(shí)電子發(fā)射能力強(qiáng),電弧燃燒穩(wěn)定性更好,1,直流反接,特點(diǎn),W,極受熱大,工件為陰極，溶點(diǎn)低，且面積大發(fā)射電子能力弱，電弧,穩(wěn)定性差,具有陰極破碎作用,直流反極性時(shí)，陰極斑點(diǎn)有自動(dòng)尋找氧化膜的性質(zhì)，這是因,為金屬氧化膜逸出功小，容易發(fā)射電子，所以氧化膜上容易形成陰,極斑點(diǎn)并產(chǎn)生電弧,陰極破碎作用實(shí)質(zhì)：陰極斑點(diǎn)的能量密度高，被質(zhì)量很,大的正離子

2、撞擊，致使氧化膜破碎,但是，直流反極性時(shí)，電子轟擊鎢極，放出大量的熱量,TIG,焊時(shí)。陽(yáng)極熱量多于陰極熱量，反極性的熱作用對(duì)焊接時(shí)不利的,放出的熱量很容易使鎢極過(guò)熱熔化，同時(shí)，由于在焊件上放出的能,量不夠，焊縫熔深淺寬，生產(chǎn)率低。而且只能焊接小于,3mm,的薄板,所以，鎢極氬弧焊中直流反接除焊接,Al,Mg,等薄板外很少采,用,2,直流正極性,直流正極性沒(méi)有陰極破碎的特點(diǎn)，因?yàn)椋宏?yáng)極斑點(diǎn)的密度為,200A/cm,2,而陰極斑點(diǎn)的電流密度為,10,6,A/cm,2,陽(yáng)極斑點(diǎn)的能量比,陰極斑點(diǎn)的能量小幾百倍；同時(shí)，陽(yáng)極只受到質(zhì)量很小的電子撞擊,所以，陽(yáng)極沒(méi)有去除氧化膜的作用,采用直流正極性有下列優(yōu)

3、點(diǎn),工件為陽(yáng)極，工件接受電子轟擊放出的全部能量，產(chǎn)生大量,的熱，因此熔池深而窄，生產(chǎn)率高，工件的收縮變形都小,鎢極不易過(guò)熱，鎢極接收正離子轟擊時(shí)放出的能量小，發(fā)射,電子付出大量的逸出功,鎢棒的熱發(fā)射能力很強(qiáng)，當(dāng)采用小直徑鎢棒時(shí)，電流密度大,有利于電弧穩(wěn)定，電弧穩(wěn)定性比反極性好,所以，除焊接,Al,Mg,等合金外一般都采用直流正接,二、交流鎢極氬弧焊,焊接,Al,Mg,合金一般都用交流電，這樣交流負(fù)極性的半波里,陰極有去除氧化膜的作用，它可以清除熔池表面的氧化膜。正極性,的半波里，鎢極得到冷卻，同時(shí)又發(fā)射足夠的電子，有利于電弧穩(wěn),定,但交流電源也存在如下問(wèn)題,1,直流分量,2,交流電弧的穩(wěn),弧措

4、施,1,直流分量,在交流電弧的情況下，由于電極和母材的電熱物理性能以及,幾何尺寸等方面存在差異，造成了交流電兩半周中的弧柱導(dǎo)電率,電場(chǎng)強(qiáng)度和電弧電壓不對(duì)稱(chēng)，如圖,6,3,所示,正半周內(nèi)，鎢極為陰極，弧柱電導(dǎo)率高，電場(chǎng)強(qiáng)度小，電弧電,壓低而電流大，而母材的情況剛好相反，電場(chǎng)強(qiáng)度大而電流小，造,成正負(fù)半周內(nèi)電流、弧壓不對(duì)稱(chēng),危害,a,使陰極去除氧化膜的作用減弱,b,直流磁通疊加在原來(lái)的交變磁通上，使鐵芯在一個(gè)方向上可能達(dá),到磁飽和狀態(tài)，導(dǎo)致變壓器的激磁電流大大增加，導(dǎo)致變壓器鐵損,銅損增大，效率降低，溫度升高。另一方面使焊接電流的波形嚴(yán)重畸,變,消除措施,a,在焊接回路中串接一蓄電池組，如圖,6,

5、4 a,b,在焊接回路中接入電阻和二極管如圖,6,4b,c,在焊接回路中串接電容如圖,6,4 c,2,引弧和穩(wěn)弧措施,交流電弧穩(wěn)定性差，且鎢極氬弧焊負(fù)半周時(shí)引弧更困難，解決,的辦法有,提高焊接電源的空載電壓,穩(wěn)弧效果好，但變壓器的容量增大很多，功率因素降低，成本,高，也不安全,采用高頻振蕩器,高頻振蕩器電路如圖,6,5,所示。實(shí)際上它是一個(gè),L,C,振蕩器,它由升壓變壓器,T,1,火花氣隙放電器,P,振蕩電容,C,k,高頻輸出變,壓器,T,2,等組成,T,1,的二次電壓為,2500,3000V,當(dāng)它對(duì),C,K,充電時(shí),將導(dǎo)致間隙為,0,1,一,1,0mm,的,P,擊穿而產(chǎn)生火花放電，這時(shí),C,

6、k,和,T,2,電感線圈,L,k,構(gòu)成的振蕩電路被,P,短路,P,被擊穿時(shí),T,1,二次繞組即被短接。為保護(hù),T,1,不致?lián)p壞,T,1,設(shè),計(jì)成高漏抗變壓器。此外,C,為保護(hù)電容,S,為門(mén)開(kāi)關(guān)，都是為了,防護(hù)操作者觸及,2500-3000V,工頻高壓造成人身傷害,用脈沖引弧、穩(wěn)弧,它可以與高頻振蕩器聯(lián)合使用，振蕩器在保證第一次引弧后,即行切斷，以后用脈沖放電保證重復(fù)引燃，也可以第一次引與以,后的穩(wěn)弧都用脈沖放電,6,4,交流鎢極氬弧焊機(jī),一,鎢極氬弧焊機(jī)的一般結(jié)構(gòu),TIG,焊機(jī)一般結(jié)構(gòu)由焊接電源、焊炬、供氣及供水系統(tǒng)及焊接,控制裝置。若是自動(dòng)焊還有送絲機(jī)構(gòu)、小車(chē)行走機(jī)構(gòu),一）焊接電源,TIG,

7、焊機(jī)采用直流、交流或交直流兩用電源，鋁及鋁合金用交流,電，若進(jìn)行不銹鋼等金屬的焊接，則用直流正接,鎢極氬弧焊機(jī)，無(wú)論是直流還是交流都采用陡降外特性或垂直,外特性，弧長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，引起電流變化極小,二）供氣及供水系統(tǒng),1,供氣系統(tǒng),主要由氬氣瓶、減壓器、流量計(jì)及電磁氣閥等組成,2,焊炬結(jié)構(gòu)及氣體保護(hù)效果,1,氣體保護(hù)效果,氣體保護(hù)焊時(shí)，要達(dá)到保護(hù)的效果，即要求氣體從噴嘴噴出后,能排除空氣，那么，保護(hù)氣體要有合適的流態(tài),流體有兩種流態(tài),一種是層流；一種是紊流,保護(hù)氣體的保護(hù)作用主要是依靠噴嘴外端近壁層流層的作用,猶如保護(hù)膜一樣，包圍著氬氣流，近壁層流層越厚，其保持穩(wěn)定氣,層的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，保護(hù)效果越好

8、,2,焊炬及噴嘴的結(jié)構(gòu),TIG,焊焊炬的作用在于夾持電極、導(dǎo)電、輸送保護(hù)氣體。焊炬一,般可分為大、中、小型三種，小型的最大電流可為,100A,不用水冷,大型的可為,400600A,采用水冷,焊槍的結(jié)構(gòu)一般可分為兩大部分：氣體鎮(zhèn)靜寶和氣體噴嘴,a,氣體鎮(zhèn)靜室,從焊槍進(jìn)氣口到噴嘴入口的部分，其作用是將進(jìn)入焊槍的氣體,氣流的壓力、流速沿內(nèi)腔截面均勻化。一般在鎮(zhèn)靜室下面裝設(shè)節(jié)流,裝置，常用的有鋼絲網(wǎng)或金屬隔板也可用耐熱透氣塑料或纖維填料,等,b,噴嘴,噴嘴的結(jié)構(gòu)形式、尺寸對(duì)噴嘴氣體的流態(tài)及保護(hù)效果有很大的,影響，經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)靜室的氣流，能否在噴嘴內(nèi)形成近壁層流，取決于噴,嘴形狀和尺寸,實(shí)驗(yàn)證明：圓柱形噴嘴保

9、護(hù)效果好，圓錐形的噴嘴由于出口處,截面減小，氣流速度變快，這是氣流的挺度雖好一些，但容易造成,紊流，故保護(hù)效果較差，但這種噴嘴操作方便，熔池可見(jiàn)性好，生,產(chǎn)中常用。噴嘴的長(zhǎng)度越長(zhǎng)保護(hù)效果越好，但由于使用不方便，很,少采用,3,供水系統(tǒng),主要用來(lái)冷卻焊接電纜、焊炬、鎢棒等,三）焊接程序控制,TIG,焊工藝需要在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)下列程序控制,1,提前送氣和滯后停氣，以保護(hù)鎢極及引弧、熄弧處的焊縫,2,自動(dòng)控制引弧器、穩(wěn)弧器的動(dòng)作和切除,3,能自動(dòng)接通和切斷焊接電源,4,焊接電流能自動(dòng)衰減，尤其是焊接環(huán)縫或裂縫敏感性強(qiáng)的材料,二,NSA,500,1,型交流手工鎢極氬弧焊機(jī),一）特點(diǎn),額定焊接電流為,5

10、00A,采用陡降外特性，空載電壓為,80V,和,88V,兩檔，可通過(guò),500,380,和,150A,焊接電流,二）工作原理,1,焊接主回路,1,電源,NSA,500,1,型焊機(jī)主要用來(lái)焊接,Al,Mg,及其合金，選用,BX3,1,500,型交流弧焊機(jī)，采用陡降外特性,2,消除直流分量電路,由隔直流電容、二極管、電阻組成,3,高壓脈沖旁路,高壓脈沖旁路由二極管、電阻和電容組成。其作用是避免高壓脈,沖電流通過(guò)焊接回路造成對(duì)電源設(shè)備的損壞以及脈沖損耗,2,脈沖引弧與脈沖穩(wěn)弧電路,圖,6,6,所示的為兩種晶閘管脈沖引弧及穩(wěn)弧電路，其中圖,a,為并,聯(lián)式，依靠串聯(lián)在焊接回路中的脈沖變壓器,T,2,獲得焊

11、件將成為陰極,前電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)使,VT,觸發(fā)的同步觸發(fā)信號(hào)，在這之前被充電的,C,1,兩,端電壓經(jīng),VT,放電產(chǎn)生所需之穩(wěn)弧脈沖，脈沖幅值降取決于,T,1,的二次,電壓及,R,2,大小。而,R,1,則應(yīng)保證,C,1,在小于,時(shí)間內(nèi)充完電,圖,b,為串聯(lián)式晶閘管脈沖引弧及穩(wěn)弧電路。若,T,1,二次邊為,800V,C,1,可充電至,1100V,當(dāng),VT,1,VT,2,導(dǎo)通時(shí)利用,1,4,的,T,2,升壓可在其兩次,邊形成,23KV,高壓脈沖，這種電路在,NSA,400,1,型手工鎢極氬弧,焊中采用，為了有效的利用這一高壓脈沖引弧和熄弧，觸發(fā)控制電,路應(yīng)使,VT,1,VT,2,在焊件為陰極且電壓最大時(shí)

12、觸發(fā)引弧，然后在焊件成,為陰極時(shí)在次觸發(fā)以產(chǎn)生穩(wěn)弧脈沖,2,引弧脈沖和穩(wěn)弧脈沖的相位要求,一般的氬弧焊機(jī)引弧和穩(wěn)弧脈沖是由同一個(gè)電路提供的，但是,兩個(gè)脈沖由不同觸發(fā)電路控制的，不僅兩者在相位上不一樣而且兩,者不能共存，即在引弧之前只產(chǎn)生引弧脈沖，而當(dāng)電弧引燃之后,則只產(chǎn)生穩(wěn)弧脈沖,3,焊接程序控制,NSA,500,1,型焊機(jī)是用簡(jiǎn)單的電容充放電延時(shí)電路來(lái)控制,氣體的提前或滯后，其他程序是由繼電器來(lái)控制的，沒(méi)有電流衰減,裝配,6,5,熔化極氬弧焊,一,熔化極氬弧焊的特點(diǎn),1,熔化極氬弧焊采用焊絲作電極，電流密度可大大提高。因而母,材熔深大、焊絲熔化速度快、比,TIG,焊具有更高的生產(chǎn)率，適用于,

13、中等厚度和大厚度板材的焊接,2,采用惰性氣體保護(hù)，電弧燃燒穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡平穩(wěn)，無(wú)激烈,飛濺，焊接質(zhì)量好,3,和,TIG,焊一樣，幾乎可焊接所有的金屬，尤其適合于焊接鋁及,鋁合金，銅及銅合金以及不銹鋼等材料,4,熔化極氬弧焊焊接鋁及鋁合金時(shí)，一般采用直流反接，具有良,好的陰極霧化作用?？蓪?shí)現(xiàn)亞射流過(guò)渡，其電弧具有很強(qiáng)的固有自,調(diào)節(jié)作用,二,熔化極氬弧焊的應(yīng)用,根據(jù)采用保護(hù)氣體的類(lèi)型，熔化極氬弧焊分為,MG,焊和,MAG,焊。以,Ar,或,Ar+He,作保護(hù)氣體時(shí)稱(chēng)為,MIG,焊，主要用于焊接鋁及鋁,合金。而用,Ar,與少量氧化性氣體混合作為保護(hù)氣體時(shí)，如,Ar+O,2,Ar+CO,2,或,Ar+

14、CO,2,O,2,稱(chēng)為,MAG,焊，主要用于焊接各種鋼材,熔化極氬弧焊的熔滴過(guò)渡主要采用連續(xù)噴射過(guò)渡、脈沖噴射,過(guò)渡和短路過(guò)渡這幾種形式,焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題,1,噴射過(guò)渡焊接時(shí),U,a,應(yīng)選擇稍低一點(diǎn)，使電弧略帶輕微爆聲,此時(shí)熔低形式屬于噴射過(guò)渡中的射滴過(guò)渡,2,在中等電流范圍內(nèi)，可將弧長(zhǎng)控制在噴射過(guò)渡區(qū)與短路過(guò)渡,區(qū)之間，進(jìn)行亞射流電弧焊接，特別在焊接,Al,及,Al,合金時(shí),亞射流電弧的弧長(zhǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為：等速送絲焊機(jī)匹配恒流,特性電源,如圖,6,8,當(dāng)弧長(zhǎng)由,l,0,變?yōu)?l,1,時(shí)，工作點(diǎn)由,O,變?yōu)?O,1,圖中,C,C,是電源外特性，因是恒流，弧壓增大，弧長(zhǎng)增加，熔化速度減小

15、,V,熔,V,f,O,1,回到,O,點(diǎn),用亞射流焊鋁有以下優(yōu)點(diǎn),1,與射流電弧相比，出于弧長(zhǎng)減小，電弧呈碟形，所以陰極,霧化區(qū)大，降低了鋁及鋁合金焊接時(shí)的焊縫起皺及形成黑粉的傾,向,2,采用恒流外特性電源，當(dāng)弧長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，焊接電,流始終不變。因此焊縫成形比較均勻,3,射流電弧焊縫的熔深為“指形”，而亞射流電弧為“碗形,避免了指形熔深引起的熔透不足等缺陷,采用亞射流過(guò)渡電弧焊接時(shí)，弧長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍不寬,例如,1,6mm,鋁焊絲，在,Ar,氣中弧長(zhǎng)約,2,8mm,對(duì)于一定的焊接電,流，最佳送絲速度范圍較窄，如圖,6,9,所示。送絲速度過(guò)小，易,引起焊絲回?zé)凰徒z速度過(guò)大，又會(huì)使焊絲粘著在焊件

16、上。因此,采用普通的等速送絲焊機(jī)是很難用亞射流過(guò)渡電弧來(lái)進(jìn)行焊接,要求焊機(jī)必須帶有特殊的控制系統(tǒng)，即送絲速度與焊接電流同步,控制系統(tǒng)，以保證電弧在圖,6,9,中陰影部分的中心線上燃燒,3,粗絲大電流,MIG,焊方法,在平焊厚板時(shí)，具有熔深大，生產(chǎn)效率高，缺陷少，變形小,等優(yōu)點(diǎn)。但由于熔池尺寸大，為加強(qiáng)對(duì)熔池的保護(hù)通常采用雙層,保護(hù)焊槍?zhuān)@樣即擴(kuò)大了保護(hù)區(qū)域又改善了熔深形狀。電流比較,大時(shí)，為保護(hù)熔池后面的焊道，還需要在雙層噴嘴后面再安裝附,加噴嘴,三,保護(hù)氣體的選擇,通常熔化極氬弧焊時(shí)，應(yīng)用各種混合氣體的目的是：可以控,制焊接電弧的形態(tài)和能量密度、提高電弧燃燒及熔滴過(guò)渡的穩(wěn)定,性、穩(wěn)定陰極斑點(diǎn)

17、、改善焊縫成形、減少焊接缺陷、提高焊縫接,頭的綜合性能、增大電弧的熱功率等,下面是較為典型和常用的混合氣體,1 Ar+O,2,純,Ar,焊接不銹鋼等材料時(shí)，存在以下一些問(wèn)題,l,液體金屬的粘度及表面張力較大，易產(chǎn)生氣孔。焊縫金屬,潤(rùn)濕性差，焊縫兩側(cè)易形成咬肉等缺陷,2,電弧陰極斑點(diǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)生所謂陰極飄移現(xiàn)象。電弧根部這,種不穩(wěn)定，會(huì)引起焊縫熔深及焊縫成形的不規(guī)則,3,容易產(chǎn)生指狀熔深，容易產(chǎn)生氣孔及未焊透現(xiàn)象等,實(shí)踐證明，在,Ar,中加入甚至,1,的,O,2,便可有效地克服陰極,斑點(diǎn)飄移現(xiàn)象,在混合氣體中加入,20,左右,O,2,后可提高電弧溫,度，從而提高生產(chǎn)率。其接頭性能，如抗氣孔性能，

18、缺口韌性等,比加,20,的,CO,2,焊接時(shí)要好，同時(shí)還可改善純氬焊接時(shí)的指狀熔,深。由于這種氣體具有很強(qiáng)的氧化性，故只適于焊接低碳鋼和低,合金鋼，并應(yīng)配以含,Si,Mn,等脫氧元素較多的焊絲,2 Ar+CO,2,這種混合氣體被廣泛用來(lái)焊接碳鋼及低合金鋼。它既具有,Ar,弧的特點(diǎn)，如電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小、容易獲得軸向噴射過(guò),渡等，又克服了用單一氬氣焊接時(shí)產(chǎn)生的陰極飄移、氣孔、咬邊,及焊縫成形不良等問(wèn)題,Ar,與,CQ,的比例，通常為,70,一,80,30,一,20,這種比例即可,用于噴射過(guò)渡電弧又可用于短路過(guò)渡及脈沖噴射過(guò)渡。而當(dāng),CO,2,含量大于,30,時(shí)，不能獲得噴射過(guò)渡，另外，這種氣體還可用來(lái)焊,接不銹鋼，但要控制,CO,2,的比例不超過(guò),5,否則焊縫金屬有滲,碳的可能，從而降低接頭的抗腐蝕性能,3.Ar+CO,2,O,2,實(shí)驗(yàn)證明,80%Ar+15%CO,2,5%O,2,混合氣體對(duì)于焊接低碳,鋼、低合金鋼是最佳的，無(wú)論焊縫成形、接頭質(zhì)量還是熔滴過(guò)渡,和電弧穩(wěn)定性方面都比采用其它混合氣體更好。焊縫截面如圖,6,10,所示,4.Ar+He,