搅拌摩擦焊工艺研究.ppt

1 项目五钨极惰性气体保护焊 TIG 2 教学目标 识读储气罐的焊接施工图 了解钨极氩弧的原理 工艺特点及应用范围 合理选用钨极氩弧焊焊接材料 合理制定钨极氩弧焊工艺并正确实施 了解钨极氩弧焊新技术 3 项目工作描述 工作任务 钨极氩弧焊不锈钢管接头焊接 4 工作任务要求 1 了解钨极氩弧焊的基本原理 工艺特点及应用 2 熟悉钨极氩弧焊的冶金特性 3 合理选择焊接材料 4 编制不锈钢管对接钨极氩弧焊工艺 5 按照焊接工艺要求焊接试件 6 分析并完善焊接工艺 5 项目工作组 5名学生组成团队共同完成工作任务 识读不锈钢管焊接施工图 利用课堂 网络 资料室等学习储备相关知识 确定焊接材料 编制焊接工艺 交流讨论 完善焊接工艺 并填写工艺片 掌握钨极氩弧焊基本操作方法 按照工艺实施焊接 分析试件焊接质量 完善焊接工艺 信息收集处理 计划决策 实施完善 工作思路 6 1TIG焊的特点及应用 TIG焊 惰性气体保护 利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 或不加填充焊丝 形成焊缝 1 1TIG焊的原理 资讯 7 正极电缆 A 焊枪 气管 流量计 气瓶 工件 焊接电源 PanasonicPana TIGWP300 冷却水 开关 遥控盒 配电箱 焊接电流 收弧电流 负极电缆 1 1TIG焊的原理 8 高频发生器 TIG焊接电源 直流或交流 钨极熔点 3410 开口夹套 喷嘴 氩气 电弧 填充焊丝 工件 TIG焊工作原理用非熔化钨极在氩气的保护下与工件间产生电弧 实施焊接 1 1TIG焊的原理 9 TIG焊一般采用氩气作保护气体 在焊接不锈钢 镍基合金和镍铜合金时可采用氩一氦混合气作保护气体 在焊接厚板 高导热率或高熔点金属等情况下 也可采用氦气或氦氩混合气作保护气体 1 1TIG焊的原理 保护气体 10 1 气瓶 Ar为气态储存 瓶子表面涂成灰色并注有 氩 绿色字标志字样 最高工作压力为150 使用时应避免阳光的强烈照射或放置在热源旁边 焊接时要将气瓶稳固直立 不允许将其水平放置 2 纯度 纯度应为99 99 否则产生气孔 夹渣 焊接质量变差 3 性质 重量是空气的1 4倍 气体保护效果好 无脱氧或去氢作用 清理要求严格 保护气体 11 钨电极 1 作用 传导电流 引燃电弧和维持电弧正常燃烧 2 对钨极的要求 发射电子能力强 电流承载能力大 寿命长 抗污染性好 150mm 钨极 标志颜色 12 钍钨极 含有1 2 氧化钍 电流密度大 寿命长 抗污染能力强 引弧性能好 电弧稳定 成本高 有微量放射性 铈钨极 含有2 的氧化铈 引弧性能更好 电弧稳定 热量集中 寿命长 电流密度比钍钨高5 8 烧损率比钍钨低5 50 放射性低 推荐使用 钨电极 13 钨电极 14 钨极许用电流范围表 钍钨极 铈钨极 当焊接电流超过钨极的许用值时 会使钨极强烈发热 熔化和蒸发 电弧不稳 影响焊接质量 导致焊缝产生气孔 夹钨等缺陷 同时焊缝的外型粗糙不整齐 在许用电流允许的情况下应选用细直径的钨极以提高电流密度 钨极 15 16 焊矩 17 TIG焊分为手工和自动两种 填丝焊和不填丝焊接 焊接薄焊件时 一般不需开坡口和填充焊丝 还可采用脉冲电流以防止烧穿焊件 焊接厚大焊件时 填充焊丝在电弧前方添加 以提高熔敷速度 1 1TIG焊的原理 18 特点 焊接范围广 可适用0 3 以上不同板厚 6mm以下 作业性好 明弧操作 便于观察和控制熔池 电弧稳定 无飞溅 成型好 变形小 焊接性能好 易于实现机械化自动化 适用于各种结构 形状的全位置焊接 可焊接所有工业用金属 合金 与手工焊比 焊接成本较高 抗风能力差 设备较复杂 1 2TIG焊的特点 19 1 2TIG焊的特点 钨极不熔化 容易维持电弧长度的恒定 电弧稳定 即使在很小的焊接电流下也能稳定燃烧 不会产生飞溅 焊缝成形美观 TIG焊过程中电弧还有自动清除焊件表面氧化膜的作用 因此 可成功地焊接其他焊接方法不易焊接的易氧化 氮化 化学活泼性强的有色金属 不锈钢和各种合金 20 热源和焊丝可分别控制 因而热输入量容易调节 特别适合于薄件 超薄件的焊接 可进行各种位置的焊接 易于实现机械化和自动化焊接 焊接生产率低钨极承载电流能力较差 过大的电流会引起钨极熔化和蒸发 其颗粒可能进入熔池 造成夹钨 生产成本较高由于惰性气体较贵 与其他焊接方法相比生产成本高 故主要用于要求较高产品的焊接 1 2TIG焊的特点 21 1 3TIG焊的应用 材料 几乎可用于所有钢材 有色金属及其合金的焊接 特别适合于化学性质活泼的金属及其合金 结构 一般只用于焊接6mm以下的焊件 主要用于薄件焊接或厚件的打底焊 易实现单面焊双面成形 22 1 4TIG焊的电流种类和极性 TIG焊的电流种类可分为直流正接 直流反接及交流三种 其特点如下 直流正极性的特点 钨极发射电子 带走大量的逸出功 钨极本身温度不高 烧损小 同样直径钨极可使用较大电流 电弧稳定而集中 熔深大 焊接质量好 23 直流反极性的特点 钨极吸收电子 钨极本身温度高 烧损大 同样大小直径的钨极许用电流要小的多 电流密度小 熔深浅而宽 阴极清理 在质量很大的氩正离子的高速撞击下可清除铝 镁等易氧化金属表面形成的氧化膜 有阴极清理即 清洁 作用 1 4TIG焊的电流种类和极性 24 1 4TIG焊的电流种类和极性 25 焊铝为什么要使用交流 通常情况下 铝板或镁板表面有一层很明显的氧化膜 即使工件金属熔化后 此膜也呈固体状浮在表面上 既不熔化 为达到良好的焊接效果 就需要清除此膜 26 清洁作用 TIG焊接工件为阴极时 阳离子 氩气正离子 加速冲向工件 破坏并分解表面的氧化膜 使氧化膜消失 这一作用是在氩气中进行的 一旦被破坏消除后 此膜不会再生 即可得到漂亮 光洁的铝等焊缝 焊铝为什么要使用交流 为了兼顾钨极和工件发热量的合理分配 对于铝 镁等金属一般都采用同时具有直流正接和直流反接特点的交流钨极氩弧焊 27 2 1接头形式的选择 决策与计划 2 TIG焊工艺 28 2 1TIG焊接头形式的选择 29 2 2焊前清理 清理目的 清除油污 清除氧化膜 油污 灰尘的清理方法 用汽油 丙酮等有机溶剂清洗焊件与焊丝表面 按焊接生产说明书规定的其他方法进行 30 2 2焊前清理 氧化膜的清理方法 a 机械方法 机械加工 吹砂 磨削及抛光等 焊件 不锈钢 高温合金焊件 用砂布打磨或抛光法 铝合金 用细钢丝轮 钢丝刷 d 0 15mm 或刮刀将焊件接头两侧一定范围的氧化膜除掉 清理范围 焊件接头两侧30 50mm宽度内 生产效率低 成批生产时常用化学法 31 b 化学法 对于铝 镁 钛及其合金等有色金属的焊件与焊丝表面氧化膜的清理效果好 且生产率高 2 2焊前清理严格要求 32 注意事项 清理后的焊件与焊丝必须妥善放置与保管 一般应在24h内焊接完 如果存放时间太长 其表面氧化膜仍会增厚并吸附水分 因而为保证焊缝质量 必须在焊前重新清理 2 2焊前清理严格要求 33 2 3填充焊丝的选择 不填充焊丝法主要用于薄板焊接 如厚度在3mm以下的不锈钢板 可采用不留间隙的卷边对接 焊接时不加填充焊丝 而且可实现单面焊双面成形 TIG焊时 可采用填充焊丝或不填充的方法形成焊缝 34 焊接材料 钨极直径 端部形状 保护气体 焊丝牌号 焊丝规格 能量参数 焊接电流 电弧电压 焊接速度 保护效果 喷嘴孔径 喷嘴至焊件之间的距离 气体流量 电源极性 直流 正接 反接 交流 脉冲 2 4焊接参数的选择 35 2 4焊接参数的选择 TIG焊接参数的选择原则 36 37 焊接电流增大 凹陷深度a1 背面焊缝余高e 熔透深度s 焊缝宽度c增大 而焊缝余高h减小焊接电流太大 易引起焊缝咬边 焊漏等缺陷 焊接电流太小 易形成未焊透 2 4焊接参数的选择 38 电弧电压 弧长 增加 熔宽c增大 弧压过高 电弧热量分散使热效率下降 电弧力对熔池的作用减小 熔宽c和母材熔化面积均减小 弧压过高 气体保护效果降低 不加丝 弧长以控制在1 3mm 加丝焊 弧长约3 6mm L 1 1 5 应尽量采用短弧进行焊接 2 4焊接参数的选择 39 焊接速度减小 凹陷深度a1 熔透深度s 熔宽c增大 焊接速度过快 气体保护效果降低 易产生未焊透 气孔 夹渣和裂纹等 焊接速度过慢 焊缝易产生焊穿和咬边 自动高速焊时 为了扩大有效保护范围 可适当加大喷嘴孔径和保护气流量 2 4焊接参数的选择 40 提示 焊接铝及铝合金等高导热金属时 为了减少变形 应采用较快的焊接速度 焊接有裂纹倾向的合金时 不能采用高速焊接 非平焊位置焊接时 为保证较小的熔池 避免铁水下流 尽量选择较快的焊速 2 4焊接参数的选择 41 钨极直径 取决于焊件厚度 焊接电流的大小 种类和极性 当焊接电流超过钨极的许用值时 会使钨极强烈发热 熔化和蒸发 电弧不稳 导致焊缝产生气孔 夹钨等缺陷 焊缝的外型粗糙不整齐 原则上应尽可能选择小的电极直径 2 4焊接参数的选择 42 钨极的伸出长度 一般为5 10mm 对接 5 6 角接 7 8 过长钨极易氧化 2 4焊接参数的选择 43 钨极的端部形状 根据电流种类和大小选用不同的端部形状 小电流 小的钨极直径和锥角易引弧 电弧稳定 大电流焊接时 增大锥角可避免尖端过热熔化 减少损耗 直流正接 交流 2 4焊接参数的选择 44 钨极的端部形状 钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响 减小锥角 焊缝熔深增大熔宽减小 交流 直流正接 2 4焊接参数的选择 45 气体流量和喷嘴直径 影响气保护效果的重要因素 气体流量q与喷嘴直径D 在一定条件下 都有一个最佳值 M点 在这个最佳值时 气体保护有效直径Dy最大 其保护效果最佳 2 4焊接参数的选择 46 为了获得良好保护效果 气体流量与喷嘴直径匹配 对于一定直径的喷嘴 有一个获得最佳保护效果的气体流量 此时保护区范围最大 保护效果最好 如果喷嘴直径增大 气体流量也应随之增加才可得到良好的保护效果 流量为 I 100A6 7L min I 200A8 9L min I 300 500A10 15L min 2 4焊接参数的选择 47 填充焊丝 焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配 主要合金元素含量应比母材稍高 钢焊丝时应尽量选专用焊丝 有色金属焊丝焊接铜 铝 镁 钛及其合金时应注意成分相符 可将与母材成分相同的薄板剪焊丝 焊丝在使用前应采用机械或化学方法清除其表面的油脂 锈蚀等杂质 并使之露出金属光泽 48 TIG焊可分为手工TIG焊和自动TIG焊两种 其操作技术的正确与熟练是保证焊接质量的重要前提 由于焊件厚度 施焊姿式 接头形式等条件不同 操作技术也不尽相同 下面主要介绍手工TIG焊基本操作技术 实施 49 焊枪与焊件角度的选择也应以获得好的保护效果 便于填充焊丝 平 横或仰焊 多采用左焊法 短弧焊接良好的气保护效果 不妨碍视线 3 1TIG焊操作技术 50 I形对焊要点 I形对焊要点 焊炬倾角过大易造成蛇行焊缝 焊接电流值应比其它形状时略低 3 1TIG焊操作技术 51 厚度小于4mm的薄板立焊时 采用向下焊或向上焊均可 板厚大于4mm的焊件 多采用向上焊 填充焊丝直径一般不得大于4mm 因为焊丝太粗易产生夹渣和未焊透现象 焊丝的端部应始终置于氩气保护区内 以免氧化 3 1TIG焊操作技术 52 加强保护效果的措施 加挡板 扩大正面保护区 反面采取保护 预先加挡板的方法 加大气体流量和灵活控制焊枪相对于焊件的位置等方法来提高气体保护效果 3 1TIG焊操作技术 53 扩大正面保护区焊接容易氧化的金属及其合金 如钛合金 时要求对处于高温的焊缝段及近缝区表面也需要进行保护 常在焊枪喷嘴后面安装附加喷嘴 也称拖斗 附加喷嘴里可另供气也可不另供气 3 1TIG焊操作技术 54 用于焊接较厚的不锈钢和耐热合金材料时 可不另供气 这种拖斗耗气不大 比较经济 用于焊接钛合金时 则需另供气 且在拖斗里安装气筛 使氩气在焊接区缓慢平稳地流动 以利于提高保护效果 3 1TIG焊操作技术 55 图3附加喷嘴 拖斗 的结构示意图a 附加喷嘴不通保护气b 附加喷嘴通保护气 图4保护气直接通入焊缝反面保护示意图 3 1TIG焊操作技术 56 反面保护焊接不锈钢或钛合金的小直径圆管或密闭的焊件时 可直接在密闭的空腔中送进氩气以保护焊缝反面 对于大直径筒形件或平板构件等 可用移动式充气罩 或在焊接夹具的铜垫板上开充气槽 以便送进氩气对焊缝反面保护 对于大直径筒形件或平板构件等 可用移动式充气罩 或在焊接夹具的铜垫板上开充气槽 以便送进氩气对焊缝反面保护 通常反面氩气流量是正面氩气流量的30 50 3 1TIG焊操作技术 收弧 收弧处应添加填充焊丝多使弧坑填满 这对于焊接热裂纹倾向较大的材料时 尤为重要 采用电流衰减方法和逐步提高焊枪的移动速度或工件的转动速度 以减少对熔池的热输入来防止裂纹 在焊接拼板接缝时 通常采用引出板将收弧处引出焊件 使得易出现缺陷的收弧处脱离焊件 3 1TIG焊操作技术 58 脉冲TIG焊采用可控的脉冲电流来加热焊件 以较小的基值电流来维持电弧稳定燃烧 当每一次脉冲电流 也称峰值电流 通过时 焊件上就产生一个点状熔池 当脉冲电流停歇时 点状熔池冷却结晶 能力拓展 合理地调节脉冲间歇时间 保证焊点间有一定的重叠量 就可获得一条连续气密的焊缝 59 脉冲TIG焊有交流 直流之分 而根据波形不同又有矩形波 正弦波 三角波三种基本波形 脉冲TIG焊具有以下的基本特点 脉冲TIG焊都具有以下的基本特点 电弧压力大 挺度好 可明显地改善电弧的稳定性 可控制对母材的热输入及控制焊缝成形 脉冲电流对熔池的搅拌作用可改善焊缝组织及外观成形 裂纹倾向小 电弧热输入低 61 应用 脉