《電弧焊與電渣焊》第6章 鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)

電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TungstenInertGasArcWelding)

是使用純鎢或活化鎢作為非熔化電極，采用惰性氣體作為保護(hù)氣體的電弧焊方法，簡稱TIG焊。當(dāng)

采用氬氣作為保護(hù)氣體時(shí)，鎢極惰性氣體保護(hù)焊稱為

鎢極氬弧焊。本章將講述鎢極惰性氣體保護(hù)焊的原理

及應(yīng)用、焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝以及熱絲鎢

極惰性氣體保護(hù)焊和鎢極脈沖氬弧焊。School

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第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊§6.1

TIG焊原理、特點(diǎn)及應(yīng)用一、TIG焊工作原理1.鎢電極；2.惰性氣體；

3.噴嘴；4.電極夾；5.電??；6.焊縫；7.熔池；8.母材；9.填充焊絲；

10.焊接電源河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng(1)能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)焊接，得到優(yōu)良焊縫；(2)焊接電流的使用范圍通常為5～500

A,

適

合于薄板焊接；(3)TI

G

焊可以焊接各種金屬，如：鋼、鋁、鈦、鎂等；(4)其它優(yōu)點(diǎn)。電弧焊與電渣焊二、TIG

焊的特點(diǎn)1.TIG

焊的優(yōu)點(diǎn)第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng2.TIG

焊的缺點(diǎn)(1)焊接效率低；(2)焊前對(duì)準(zhǔn)備工作要求嚴(yán)格；

(3)可能會(huì)造成夾鎢缺陷；(4)生產(chǎn)成本較高。三、TIG焊的應(yīng)用1

可焊材料廣泛，2

焊接位置方面-適合與全位置焊接3

焊接厚度方面，6

mm

以下薄板焊接第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng電弧焊與電渣焊§6.2TIG焊用焊接材料一、保護(hù)氣體TIG

焊用的保護(hù)氣體主要是氬氣、氦氣或氬與氦混合的

惰性氣體。1.1.

氬氣(Ar)(1)比空氣重25%;(2)工業(yè)純氬的純度可達(dá)99.99%;(3)氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)很??；(4)高溫時(shí)不分解吸熱；(5)電弧容易擴(kuò)展，呈典型的鐘罩形，加熱不夠集中。電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊2.

氦氣(He)(1)氦弧不如氬弧容易引燃和穩(wěn)定；(2)氦弧較集中，具有較大的熔透能力；(3)適合于厚板、熱導(dǎo)率高或熔點(diǎn)較高的材料；(4)氦氣比氬氣昂貴而且輕，

成本很高

?；￠L4mm焊接電流/ASchool

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河

南

斜

技

大

學(xué)

材

料

料

學(xué)

與

工

握

學(xué)

院2mm4mm

2mm電弧電壓/V電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊3.

保護(hù)氣體種類的選擇(1)均能成功地應(yīng)用于焊接各種金屬材料；(2)從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)一般應(yīng)優(yōu)先選用氬氣；(3)當(dāng)焊接熱導(dǎo)率高的原材料(如鋁、銅)時(shí)，可以考慮選用氦氣；(4)焊接不銹鋼時(shí)可以在氬或氦中加入少量氫氣；(5)焊接銅及其合金時(shí)，有些情況下也加入少量氮?dú)?。School

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河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院Ar中含9H?

5%Ar中含9H?2.5%電弧電壓/V電弧長度/mm一、鎢

極1.對(duì)電極的要求及鎢極性能(1)對(duì)鎢極的要求，

一般應(yīng)滿足三個(gè)條件：(a)

引弧及穩(wěn)弧性能好；(b)

耐高溫、不易損耗；(c)電流容量大。(2)

鎢極性能：(a)

鎢(W)的電子逸出功為4.54

eV,但其熔點(diǎn)高，在高溫

時(shí)有強(qiáng)烈的電子發(fā)射能力，因此是一種目前最好的非

熔化電極的材料。(b)

當(dāng)在鎢中加入微量逸出功較小的稀土元素，或它們的氧化物，能顯著地提高電子發(fā)射能力。既易于引弧和

穩(wěn)弧，又可提高其電流的承載能力。電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊

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Engineenng2.鎢極材料(1)

純鎢電極一般在交流TIG焊中使用，當(dāng)鎢電極不需要保

持一定的前端角度形狀時(shí)可以使用純鎢極。(2)

釷鎢極一般用于TIG直流正接；由于釷元素具有一定的

放射性，因此應(yīng)用受到一定限制。(3)

鈰鎢極它的使用性能在某些方面優(yōu)于釷鎢極；其缺點(diǎn)

是不適合于大電流條件下使用。(4)

其他電極電弧焊與電渣焊河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊§6.3

TIG

焊焊接工藝一、接頭及坡口形式當(dāng)焊接厚度為3mm以下的薄板時(shí)，一般不需加工坡口和填充焊絲，所得到的焊縫表面實(shí)際上略有凹陷，如下圖(a)

所示，因此，有時(shí)也將焊件卷邊后裝配焊接。在焊接厚度為6mm以上的厚板時(shí)，通常需要焊件開有坡口，并需加填充金屬，形成的焊縫如下圖

(b)

所示。河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng無坡口，不填充焊絲開坡口，填充焊絲二、焊件和焊絲的焊前清理1.清除油污、灰塵2.清除氧化膜(1)機(jī)械清理法(2)化學(xué)清理法三、焊接參數(shù)的選擇1.

焊接電流焊接電流是決定焊縫熔深的最主要參數(shù)，要按照焊件

材料、厚度、接頭形式、焊接位置等因素來選定。

一般先

確定電流類型和極性，然后確定電流的大小。電弧焊與電渣焊

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Engineenng2.

電弧電壓3.

焊接速度4.

焊絲直徑與填絲速度5.

保護(hù)氣體流量6.鎢極直徑與形狀7.鎢極伸出長度電弧焊與電渣焊

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Engineenng直流正接(ThW極)直流反接(W

極)前端呈平頂錐形前端呈尖錐角250A以

上150A

以

上200A

以下100A

以下四、實(shí)際焊接時(shí)，確定焊接參數(shù)的順序根據(jù)被焊材料的性質(zhì)，先選定焊接電流的種類、極性和大小，然后選定鎢極的種類和直徑，再選定焊槍噴嘴直徑和保護(hù)氣體流量，最后確定焊接速度。

在施焊的過程中根據(jù)情況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整鎢極伸出長度和焊槍與焊件相對(duì)的位置。電弧焊與電渣焊

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Engineenng電弧焊與電渣焊§6.4

TIG焊設(shè)備一

、TIG

焊設(shè)備的組成第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊焊接電源、控制系

統(tǒng)、引弧裝置、穩(wěn)弧裝

置(交流焊接設(shè)備)、School

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河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院焊槍、供氣系統(tǒng)和供水

系統(tǒng)等部分。1.手工T1G焊設(shè)備組成電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊2.

自動(dòng)TIG

焊設(shè)備組成比手工TIG焊設(shè)備多了焊槍移動(dòng)裝置。如果需要添加絲，則

還包括一個(gè)送絲機(jī)構(gòu)。焊絲伸長Schoolof

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Engineenng河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院弧長(1)直流反接直流反接時(shí)電弧對(duì)母材表面的氧化膜具有陰極清理作用，這種作用也被稱為“陰極破碎”或“陰極霧化”作用。(a)

陰極清理作用機(jī)理：反接時(shí)，母材作為陰極承擔(dān)發(fā)射電子的任務(wù)。由于表面有氧化物的地方電子逸出功小，容易發(fā)射出電子，因此電弧有

自動(dòng)尋找金屬氧化物的性質(zhì)，在氧化膜上容易形成陰極斑點(diǎn)；

與此同時(shí)，陰極斑點(diǎn)受到質(zhì)量較大的正離子的撞擊，

因此能使

該區(qū)域內(nèi)的氧化膜被破壞掉。Schoolof

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河南斜技大學(xué)材料料學(xué)與工程學(xué)院電弧焊與電渣焊二、

焊接電源1.

直流電源第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊(b)

缺點(diǎn)：

鎢極易產(chǎn)生過熱，甚至熔化;電弧分散，加熱不集中。(c)

應(yīng)用：

TIG焊直流反接用得較少，只用于厚度約3mm以下的鋁、鎂及其合金焊接。(2)直流正接直流正接的TIG焊是所有電弧焊方法中電弧過程最為穩(wěn)定的焊接方法之一。(a)

缺點(diǎn)：

沒有陰極清理作用。(b)

應(yīng)用：

除焊接鋁、鎂及其合金以外的其它金屬材料焊接。TIG

焊電流種類與極性對(duì)焊縫形狀的影響Schoolof

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河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2.

交流電源(1)優(yōu)點(diǎn)：

在工件為陰極的半波里有去除工件表面氧化

膜的作用，在鎢極為陰極的半波里鎢極可以得到冷卻，

并能

發(fā)射足夠的電子以利于電弧穩(wěn)定。實(shí)踐證明，采用交流電源

能夠兩者兼顧，對(duì)于焊接鋁、鎂合金是很適合的。(2)缺點(diǎn)：

產(chǎn)生有害的直流分量；必須采取穩(wěn)弧措施。電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料料學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng焊件電流波形3.

方波(矩形波)交流電源(1)方波電流過零后增長快，再引燃容易，大大提高了穩(wěn)弧性能。(2)選擇最小而必要的K,使其既能滿足清除氧化膜的需要，又能獲得最小的鎢極損耗和可能的最大熔深。(3)正、負(fù)半波電流幅值可調(diào)，焊接鋁、鎂及其合合時(shí)，

無需另加消除直流分量裝置。電弧焊與電渣焊

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Engineenng三、

引弧裝置和穩(wěn)弧裝置1.高頻高壓引弧和穩(wěn)弧裝置電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊

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Engineenng高頻振蕩電壓波形與

電流波形的相位關(guān)系高頻振蕩器的連接方式高頻振蕩器電路原理圖電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院Schoolef

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Enginecning高壓脈沖發(fā)生器電路+2.

高壓脈沖引弧和穩(wěn)弧裝置相位關(guān)系十電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊四

、焊

槍1.1.

作用與要求2

.

(1)作用夾持鎢極、傳導(dǎo)焊接電流和輸送并噴出保護(hù)氣體。(2)要求(a)噴出的保護(hù)氣體具有良好的流動(dòng)狀態(tài)和一定的挺度，以

獲得可靠的保護(hù)；(b)槍體有良好的氣密性和水密性(用水冷時(shí)),傳導(dǎo)電流

的零件有良好的導(dǎo)電性；(c)槍體能被充分冷卻，以保證持久地工作；(d)噴嘴與鎢極之間絕緣良好，以免噴嘴和工件不慎接觸

而發(fā)生短路、打?。?e)重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，可達(dá)到性好，裝拆維修方便。School

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河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院水冷式TIG

焊焊槍結(jié)構(gòu)1.鎢電極；2.陶瓷噴嘴；3.導(dǎo)氣套管；4.電

極夾頭；5.搶體；6.電極冒；7.進(jìn)氣管；8.

冷卻水管；9.控制開關(guān)；10.焊槍手柄Schoolof

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河南斜技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院電弧焊與電渣焊2.

類

型氣冷式和水冷式第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊五、供氣系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)1.

供氣系統(tǒng)一般鎢極氬弧焊時(shí)，供氣系統(tǒng)由氣源(高壓氣瓶)、氣體減壓閥、氣體流量計(jì)、電磁氣閥和軟管等組成。2.水冷系統(tǒng)用來冷卻焊接電纜、焊槍和鎢棒。當(dāng)焊接電流小于150

A時(shí)不需要水冷，但當(dāng)焊接電流大于150

A

時(shí)，則需要使用水冷式焊槍。河南斜技大學(xué)材料斜學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng電弧焊與電渣焊六、程序控制系統(tǒng)1.起弧前，必須用焊槍向起始

焊點(diǎn)提前1.5～4s送氣。滅弧

后應(yīng)滯后5～15s停氣。焊槍

須待停氣后才離開終焊處。2.

焊接時(shí)，在接通焊接電源的同時(shí)，就起動(dòng)引弧裝置。

應(yīng)自動(dòng)控制引弧器、穩(wěn)弧

器的啟動(dòng)和停止。手工TIG焊氬氣焊接電流焊接小車手

工TIG

焊焊接高頻焊接第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊氬氣高頻焊接電流河

南

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斜

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與

工

程

學(xué)

院School

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Engineenng停止

時(shí)間停止

時(shí)間3.焊接開始時(shí)，使電流從較小的引弧電流逐漸上升到焊

接電流。焊接即將結(jié)束時(shí)，焊接電流應(yīng)能自動(dòng)地衰減，

直至電弧熄滅。4.電弧引燃后即進(jìn)入焊接，焊槍的移動(dòng)和焊絲的送進(jìn)應(yīng)

同時(shí)協(xié)調(diào)地進(jìn)行。5.水冷式時(shí)，送水與送氣應(yīng)同步進(jìn)行。電弧焊與電渣焊

第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊河南斜技大學(xué)材料料學(xué)與工程學(xué)院Schoolof

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Engineenng電弧焊與電渣焊§6.5TIG

焊的其它方法一、熱絲TIG

焊O熱絲TIG

焊是利用附加

電源預(yù)先加熱填充焊絲，從

而提高焊絲的熔化速度，增

加熔敷金屬量，達(dá)到高效率目的的一種TIG焊方法。第6章鎢極惰性氣體保護(hù)焊弧