氩弧焊技术.ppt

主讲人：张宇,焊工技术培训教程,氩弧焊技术,一、概述,氩弧焊是以氩气作为保护气体的电弧焊方法。按照电极结构的不同，可分为：,氩弧焊示意图,1熔池2一喷嘴3一钨极4一气体5一焊缝6一焊丝7一送丝滚轮,a)钨极氩弧焊b)熔化极氩弧焊,根据所用的电极材料可分为:,钨极氩弧焊(不熔化极)(用TIG表示),熔化极氩弧焊(用MIG表示),根据操作方式可分为:,手工氩弧焊,半自动氩弧焊,自动氩弧焊,根据采用的电源种类可分为:,直流氩弧焊,交流氩弧焊,氩弧焊的其它分类,二、氩弧焊适用焊接范围,适用于碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金，以及超薄板0.1mm，同时能进行全方位焊接，特别对复杂焊件难以接近部位等等。,三、氩弧焊的特点和应用,氩弧焊是以单原子惰性气体氩作为保护气体的一种电弧焊方法。它是用电弧的热量来熔化金属，用氩气保护熔池。氩弧焊的特点是用气保护代替了渣保护，容易实现机械化和自动化。此外，氩气是惰性气体，能充分保护熔池免受空气的影响，并压缩电弧使热量集中而获得高质量的焊接接头。它比电焊易于掌握，因此，广泛用于各种不同规格管子的根层焊（打底），以及铝和铝合金的焊接。,四、一般氩弧焊的优点：,(1)保护良好气保护代替了渣保护，焊缝干净无焊渣，无飞溅。惰性气体氩在熔池和电弧周围形成一个封闭气流，有效地防止了有害气体的侵入、从而获得高质量的焊接接头。它适用于各种合金钢和有色金属的焊接。(2)热量集中电弧在氩气流的压缩下，温度高，热量集中，速度快，热影响区小，焊件变形及裂纹倾向小。特别适用于焊接空淬倾向大的钢材。,(3)操作方便明弧焊接，熔池清晰可见，操作容易掌握。(4)容易实现自动化目前已推广钨极脉冲全位置氩弧焊来代替焊条电弧焊接管子。(5)能焊接除熔点非常低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。(6)交流氩弧焊能焊接化学性质比较活泼和易形成氧化膜的铝及铝镁合金。,(7)能进行全方位焊接，用脉冲氩弧焊可减小热输入，可焊0.1mm不锈钢。,五、氩弧焊的安全技术,（1）氩弧焊的有害因素,1、放射性,氩弧焊有时采用钍钨电极，钍钨极中的钍是放射性元素，但钨极氩弧焊时钍钨极的放射剂量很小，在通风良好情况下，危害不大；但若工作地点狭小，通风不好，焊接烟尘中放射剂量会超过规定值。放射性气体或微粒进入人体做为内放射源，则会严重影响身体健康,2、紫外线,氩弧焊产生的紫外线比一般手工焊强510倍。如果在焊接时不注意防护，就会发生电光性眼炎。皮肤露出部分会发生脱变、出现红斑等症状。因此，焊工操作时，应戴好口罩、面罩；穿戴好防护手套、脚盖、帆布工作服；应戴紫外线防护眼镜等。,3、高频电磁场,采用高频引弧时，产生高频电磁场强度在60110v/m之间，超过参考卫生标准（20v/m）数倍。但一般起弧时间很短，对人体影响不大。但如果频繁起弧或者把高频振荡器做为稳弧装置在焊接过程持续使用，则高频电磁场可成为有害因素之一。高频磁场对焊工影响，主要表现头昏、疲乏无力，造成白血球偏高或偏低。,4、有害气体臭氧和氮氧化合物,氩弧焊时，弧柱温度很高，紫外线辐射强度远大于一般电弧焊，因此在焊接过程中会产生大量的臭氧和氮氧化物，尤其臭氧其浓度远远超出参考卫生标准。臭氧可使焊工出现喉干、咳嗽、胸闷等呼吸道症状。氩弧焊产生另一种有害气体是氮的氧化物。其危害是引起肺部炎症。,（2）氩弧焊安全技术防护,1、射线防护尽可能采用放剂量极低的铈钨极。钍钨极和铈钨极加工时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削。操作者应配戴口罩、手套等个人防护用品，加工后要洗净手脸，钍钨极和铈钨极应放在铅盒内保存。,2、通风措施,氩弧焊工作现场要有良好的通风装置，以排出有害气体及烟尘。除厂屋通风外，在焊接工作量大，集中的地方，应安装几台轴流式风机向外排风，在锅炉与容器内部焊接，必须采用局部通风措施，将电弧周围的有害气体抽走。,3、高频的防护,为了防护和削弱高频电磁场的影响。应采取如下措施：1）工件良好接地，焊抢电缆和地线要用金属编织线屏蔽；2）适当降低频率；3）尽量不要使用高频振荡器做为稳弧装置。减小高频电作用时间。,4、其它个人防护,氩弧焊时，由于臭氧和紫外线作用强烈，应穿戴帆布工作服。戴好工作面罩。在容器内焊接又不能采用局部通风的情况下，可以采用送风式头盔，送风口罩或防毒口罩等个人防护措施。,六、氩气的作用、流量大小与焊接关系、调节方法,1、氩气属于惰性气体，不易和其它金属材料、气体发生反应。而且由于气流有冷却作用，焊缝热影响区小，焊件变形小。是钨极氩弧焊最理想的保护气体。2、氩气主要是对熔池进行有效的保护，在焊接过程中防止空气对熔池侵蚀而引起氧化，同时对焊缝区域进行有效隔离空气，使焊缝区域得到保护，提高焊接性能。3、调节方法是根据被焊金属材料及电流大小，焊接方法来决定的：电流越大，保护气越大。活泼元素材料，保护气要加强加大流量。,具体见下表：,氩气太小，保护效果差，被焊金属有严重氧化现象。氩气太大，由于气流量大而产生紊流，使空气被紊流气卷入溶池，产生溶池保护效果差，焊缝金属被氧化现象。所以流量一定要根据板厚、电流大小、焊缝位置、接头型式来定。具体以焊缝保护效果来决定，以被焊金属不出现氧化为标准。,七、钨极,1、钨极是高熔点材料，熔点为341020（纯钨棒），在高温时有强烈的电子发射能力，并且钨极有很大的电流载流能力钨极载流能力见下表：,2、钨极表面要光滑，端部要有一定磨尖，同心度要好，这样焊接时高频引弧好、电弧稳定性好，溶深深，溶池能保持一定，焊缝成形好，焊接质量好。3、如果钨极表面烧坏或表面有污染物、裂纹、缩孔等缺陷时，这样焊接时高频引弧困难，电弧不稳定，电弧有漂移现象，熔池分散，表面扩大，熔深浅，焊缝成形差，焊接质量差。,4、钨极直径大小是根据材料厚度、材料性质、电流大小、接头形式来决定，见下表：,长度范围供给，在76610mm之间；常用的直径为0.5、1.0、1.6、2.0、2.4、3.2、4.0、5.0、6.3、8.0、10mm多种。,钨极端部的形状,钨极的规格：,a)圆锥形b)圆台形c)球形,八、焊丝,焊丝选择要根据被焊材料来决定，一般以母材的成分性质相同为准。焊接重要结构时，由于高温要烧损合金元素，所以选择焊丝一定要高于母材料，把焊丝熔入熔池来补充合金元素烧损。钨极氩弧焊，一种方法可以不添丝自熔，熔化被焊母材；另一种要添加焊丝，电极熔化金属，同时焊丝熔入熔池，冷却后形成焊缝。,不锈钢焊接时，焊丝与板厚和电流大小关系见下表：,九、直流氩弧焊与脉冲氩弧焊的区别,1、直流氩弧焊，即在直流正极性接法下以氩气为保护气，借助电极与焊件之间的电弧在一定的要求下（焊接电流），加热熔化母材，添加焊丝时焊丝也一同熔入熔池，冷却形成的焊缝。2、脉冲氩弧焊，除直流钨极氩弧焊的规范外，还可独立地调节峰值电流、基值电流、脉冲宽度、脉冲周期或频率等规范参数。,十、焊前准备和焊前清洗,十一、焊接规范参数钨极氩弧焊主要规范参数是电流、氩气流量、焊接速度、钨极直径、板的厚度、接头型式等。不锈钢氩弧规范列表如下：,手工钨极氩弧焊设备由焊接电源、焊枪、供气系统、控制系统和冷却系统等部分组成。,1-焊件2-焊枪3-遥控盒4-冷却水5-电源与控制系统6-电源开关7-流量调节器8-氩气瓶,十二、焊接设备,（1）焊接电源（电源的种类和极性）电源的种类和极性可根据焊件材质进行选择。,特点：钨棒容易过热而烧损，许用电流小，电弧不稳定，同时熔深浅，焊接生产效率低，很少采用。但具有“阴极破碎”作用，如下图；,应用：适用于铝、镁及其合金的焊接。,特点：钨极不易过热烧损，许用电流大，电弧稳定性好，生产效率高。,直流反接：即钨极为正极，焊件为负极。,直流正接：即钨极为负极，焊件为正极。,但没有“阴极破碎”作用。适用于焊接表面无致密氧化膜的金属材料。,兼顾了直流钨极氩弧焊正、反接的优点，是焊接铝、镁及其合金的最佳方法。各种材料的电源种类与极性的选用见下表：,交流钨极氩弧焊,钨极直径及端部形状,钨极直径根据焊件厚度、焊接电流、电源极性来选择。,交流钨极氩弧焊时，一般将钨极端部磨成圆柱形；直流小电流施焊时，钨极磨成尖锥形；直流大电流时，钨,极磨成钝角。如图所示：,钨极一端常涂颜色以便识别：钍钨极为红色，铈钨极为灰色，纯钨极为绿色。,焊接电流,根据焊件厚度、钨极直径和焊缝空间位置来选择。,氩气流量和喷嘴直径,通常氩气流量在320L/min范围内，一般喷嘴直径随着氩气流量的增大而增大，一般为514。,焊接速度,应选择合适的焊接速度，否则影响气体保护效果，易产生未焊透、咬边、烧穿等焊接缺陷。,电弧电压,应尽量采用短弧焊，电弧电压一般为1024V。,其它因素,包括喷嘴到焊件的距离、钨极的伸出长度。,电弧电压增加，焊缝厚度减小，熔宽增大，气体保护效果变差，并且易产生未焊透、气孔等缺陷。,喷嘴到焊件的距离为515为宜。,焊接电源,总而言之，钨极氩弧焊要求采用具有陡降外特性的焊接电源，有直流电源和交流电源两种。常用的直流钨极氩弧焊机有WS-250型、WS-400型等；交流钨极氩弧焊机有WSJ-150型、WSJ-500型等；交直流钨极氩弧焊机有WSE-150型、WSE-400型等。（W钨极；S多用。）,（2）控制系统,控制系统是通过控制线路，对供电、供气与稳弧等各个阶段的动作进行控制。,手工钨极氩弧焊控制程序,（3）焊枪,焊枪的作用是装夹钨极、传导焊接电流、输出氩气流和启动或停止焊机的工作系统。焊枪分为大、中、小三种，按冷却方式又可分为气冷式和水冷式。当所用焊接电流小于150A时，可选择气冷式焊枪见下图。,1-钨极2-陶瓷喷嘴3-枪体4-短帽5-手把6-电缆7-气体开关手轮8-通气接头9-通电接头,焊接电流大于150A时，必须采用水冷式焊枪见下图：,1-钨极2-陶瓷喷嘴3-导流件4、8-密封圈5-枪体6-钨极夹头7-盖帽9-船形开关10-扎线11-手把12-插圈13-进气皮管14-出水皮管15-水冷缆管16-活动接头17水电接头,常见的焊枪喷嘴形状示意图,a）圆柱带锥形,b）圆柱带球形,c）圆锥形,（4）供气系统供气系统由氩气瓶、氩气流量调节器及电磁气阀组成。,1）氩气瓶外表涂灰色，并用绿漆标以“氩气”字样。氩气瓶最大压力为15MPa，容积为40L。,2）电磁气阀是开闭气路的装置，由延时继电器控制，可起到提前供气和滞后停气的作用。,3）氩气流量调节器起降压和稳压的作用及调节氩气流量。氩气流量调节器的外形如右图。,（5）冷却系统用来冷却焊接电缆、焊枪和钨极。如果焊接电流小于150A可以不用水冷却。使用的焊接电流超过150A时，必须通水冷却，并以水压开关控制。,（1）引弧通常手工钨极氩弧焊机本身具有引弧装置（高压脉冲发生器或高频振荡器），把焊枪的钨极端部对准焊缝起焊点，钨极与工件之间距离为13mm按下焊开关，提前送气，高频放电引弧，钨极与焊件并不接触保持一定距离，就能在施焊点上直接引燃电弧。,十三、手工钨极氩弧焊操作要点,如没有引弧装置操作时，可使用纯铜板或石墨板作引弧板，在其上引弧，使钨极端头受热到一定温度（约1s），立即移到焊接部位引弧焊接。这种接触引弧，会产生很大的短路电流，很容易烧损钨极端头。,（2）焊接焊枪保持7080倾角，焊丝倾角为1120焊枪作直线匀速移动，并在移动过程中观察熔池，焊丝的送进速度与焊接速度要匹配，焊丝不能与钨极接触，以免烧坏钨极，焊枪。同时根据焊缝金属颜色，来判定氩气保护效果的好坏。,（3）持枪姿势和焊枪、焊件与焊丝的相对位置,平焊时持枪的姿势,焊枪、焊件与焊丝的相对位置,一般焊枪与焊件表面成7080左右的夹角，填充焊丝与焊件表面为1520。,（4）右焊法与左焊法右焊法适用于厚件的焊接，焊枪从左向右移动，电弧指向已焊部分，有利于氩气保护焊缝表面不受高温氧化。左焊法适用于薄件的焊接，焊枪从右向左移动，电弧指向未焊部分有预热作用，容易观察和控制熔池温度，焊缝形成好，操作容易掌握。一般均采用左焊法。,（5）焊丝送进方法,一种方法是以左手的拇指、食指捏住，并用中指和虎口配合托住焊丝便于操作的部位。需要送丝时，将弯曲捏住焊丝的拇指和食指伸直如下b图，即可将焊丝稳稳地送入焊接，然后借助中指和虎口托住焊丝，迅速弯曲拇指、食指，向上倒换捏住焊丝如下a图，如此反复的填充焊丝。,另一种方法如下图所示夹持焊丝，用左手拇指、食指、中指配合动作送丝，无名指和小手指夹住焊丝控制方向，靠手臂和手腕的上、下反复动作，将焊丝端部的熔滴送入熔池，全位置焊时多用此法。,（6）收弧一般氩弧焊机都配有电流自动衰减装置，收弧时，通过焊枪手柄上的按钮断续送电来填满弧坑。若无电流衰减装置时，可采用手工操作收弧，其要领是逐渐减少焊件热量，如改变焊枪角度、稍拉长电弧、断续送电等。收弧时，填满弧坑后，慢慢提起电弧直至熄弧，不要突然拉断电弧。熄弧后，氩气会自动延时几秒钟停气，以防止金属在高温下产生氧化。,十四、注意事项,十五、焊缝表面颜色与气体保护效果,十六、钨极氩弧焊特有的工艺缺陷及防止措施,十七、技术指导,问题1.操作过程中，若不慎焊丝与钨极相触碰怎么办？回答：如果焊丝与钨极相触碰，发生瞬间短路造成焊缝污染和夹钨。应立即停止焊接，用砂轮磨掉被污染处，直至露出金属光泽，被污染的钨极要重新磨尖后，方可继续施焊。,问题2.手工钨极氩弧焊的氩气流量大小对焊缝质量有何影响？回答：如果氩气流量过小，容易产生气孔、焊缝被氧化等缺陷；若氩气流量过大，则会产生紊流，使空气卷入焊接区，降低保护效果。在生产实践中，孔径在1220mm的喷嘴，最佳氩气流量范围为816L/min。,问题3.手工钨极氩弧焊时，如何判断焊接电流是否合适？回答：焊接电流合适时，钨极端部的电弧呈半球状（下图a），此时电弧稳定，焊缝成形良好；焊接电流过小时，钨极端部电弧偏移，此时电弧飘动（下图b）；焊接电流过大时，钨极端部发热，钨极的部分熔化脱落到熔池中（下图c）形成夹钨等缺陷，并且电弧不稳，焊接质量差。,a）焊接电流正常b）焊接电流过小c）焊接电流过大,问题4.手工钨极氩弧焊过程中应该注意哪些事宜？回答：打底焊时，应尽量采用短弧焊接，填丝量要少，焊枪尽可能不摆动，当焊件间隙较小时，可直接进行击穿焊接；如果定位焊缝有缺陷，必须将缺陷磨掉，不允许用重熔的办法来处理定位焊缝上的缺陷。盖面焊时，填充焊丝要均匀，快慢适当。过快焊缝余高大；过慢则焊缝下凹和咬边。焊至收尾处焊件温度会提