1.1.13钨极氩弧焊I.doc

钨极氩弧焊I IWE-1/1.137/61、焊接方法原理根据ISO标准，钨极氩弧焊数字代号为141。（德文符号为WSG，WIG，英文符号为TIG）将钨电极装夹在焊枪内，焊接电流将流过钨电极，并在钨极与工件之间产生电弧，使母材和填充的焊棒熔化，保护气体从焊枪流出，并保护钨极和焊接熔池免受空气侵入。2、焊接设备与工艺见图1 网络 焊接电源 焊接电缆（电极） 焊接电缆（工件） 工件夹具 带有减压阀和气体流量计的保护气体瓶 保护气体软管 焊枪 焊棒 工件11钨极12夹紧套筒和导电咀13电弧14液态焊缝15固态焊缝16保护气罩图1 TIG焊接装置及焊接工艺3、保护气体的应用钨极惰性气体保护焊只能使用惰性气体作为保护气体，因为灼热的钨极是不允许产生化学反应的，所使用的惰性气体为氩气（Ar），氦气（He），氩气和氦气以及氢气（H2）的混合气体。采用钨极惰性气体保护焊可对钢和有色金属在所有位置上进行焊接，较为经济的使用是构件厚度在0.5到5，对于较厚工件在焊接工艺上只用于封底焊接。钨极惰性气体保护焊可应用于重要领域中，例如空间技术、精密机械、化工设备及压力容器等方面。4、脉冲TIG焊接脉冲TIG焊接采用专用焊接电源，所输出时焊接电流为正弦波或方形波或者带有可调节脉冲参数（脉冲幅度、脉冲频率、占空比）的直流脉冲（见图2）。图2 TIG脉冲焊电流波形原理（J1=基值电流，J2=脉冲电流，t1=脉冲电流时间，t2=基值电流时间）脉冲电流时，将较高的热输入量输送到所焊部位，使工件熔化，在脉冲间歇时，低的焊接电流只将少量热量送给工件，焊接熔池相对热量较低（见图3）。 图3 TIG焊时的热输入通过对脉冲时间和电流值的调整可明显改变热输入量，在极端情况下，焊缝可以由相邻的脉冲焊点的叠加而形成。脉冲TIG焊与直流TIG焊相比较有以下优缺点：优点：较低的能量输入在厚板焊接时具有良好的深/宽比稳定的电弧均匀的封底成形良好定位性工件变形小熔池容易控制良好的弥隙性能缺点：焊接设备昂贵设备调整较复杂5、TIG焊枪（结构）TIG焊时，根据电弧容量（焊接电流）大小，焊枪可分为气冷和水冷式，焊枪的结构原理见图4。结构原理：1、按钮开关2、手柄3、钨极4、喷嘴5、水冷套6、夹紧套筒7、枪体8、焊枪帽图4 TIG焊枪结构5.1焊接电流250安培气冷TIG焊枪结构见图5图5 TIG焊气冷式焊枪（额定电流250A）5.2高电流和持续焊接时的TIG焊水冷焊枪见图6图6 TIG焊水冷却焊枪结构5.3气冷和水冷TIG焊枪的结构型式图7和图8给出了气冷和水冷TIG焊枪的结构型式，图8右上角为带有送丝机构的机械式焊枪。图7 气冷式TIG焊枪图8 水冷式焊枪6、钨电极TIG焊焊缝的质量在很大程度上取决于钨极的种类和电极形状，纯钨极与含有氧化物钨极的区别在于它们的电子逸出功不同（见图9）明显的是纯钨电极比钍钨电极高出约1000，以便使电弧能稳定燃烧，而此时所需要的电流密度是纯钨极液化，对于钍钨极而言此时仍为固态。Tth：焊接时钍电极的温度Tr ：焊接时纯钨极的温度图9 纯钨极与钍钨极的温度和电流密度关系表1为推荐的电弧电流值与电极直径，电流种类和极性的关系。电极直径直流（A）交流（A）电极负极性电极正极性纯钨含氧化物钨纯钨含氧化物钨纯钨含氧化物钨0.52202202152151.010751075155515701.64013060150102010204590601252751801002001525152565125851602.513023017025017301730801401202103.2160310225330203520351501901502504275450350480355035501802602403505400625500675507050702403503304606.35508756509506510065100300450430575865083010表1 推荐的电流范围与电极直径的关系（本表摘自EN26840 TIG焊和等离子切割钨极标准）6.1电极端部形式钨电极端部形状可对电弧形状以及对工件热输入产生影响（见图10）。电极端部主要由电流种类、极性以及电流大小来确定，在直流负极性时，在一定的电流范围内，电极端部可以是锥形，在较高电流下，锥形端部将产生液化，故可改用带球形端部的钨极。图10 在直流TIG焊时，电极形状对熔深的影响含其它氧化物时的电极端部形状与此类似图11 不同电流时电极端部的形状6.2钨电极标记及所含氧化物重量百分比见表2标记组成成份色标氧化物杂质-%钨-%重量种类WP-0.2099.8绿WT41）0.350.55ThO20.20其余淡兰WT 100.801.20ThO20.20其余黄WT 201.702.20ThO20.20其余红WT 302.803.20ThO20.20其余紫WT 403.804.20ThO20.20其余桔黄WZ 31）0.150.50ZrO20.20其余棕WZ 80.700.90ZrO20.20其余白WL 100.901.20La2O30.20其余黑WC 201.802.20CeO20.20其余灰WL 202）1.802.20La2O30.20其余深兰WS 22）混合氧化物绿松石1） 非商业用2） 非标准表2 钨电极的标记和组成成份（EN26848）7、保护气体对熔深的影响不同保护气体由于其不同的物理性能，热传导性能亦不同，活性气体参见1.1.12，图12给出不同保护气体TIG焊时对熔深的影响。图12 不同保护气体对熔深的影响试验条件：在厚度5的板上使用不同的保护气体进行TIG焊接的熔池剖面，材料