氩弧焊操作方法及理论知识

手手工工氩氩弧弧焊焊工工艺艺 1 1 焊焊前前清清理理 氩弧焊不仅要求氩气有良好的保护效果 而且必须对被被焊工件的接头附近及 填充丝进行焊前清理 去除金属表面的氧化膜 油脂 油漆 等物质 以保证 焊接接头的质量 清理的方法因材料而异 A 机械清理 此法较简单 而且效果较好 对不锈钢可用砂布打磨 铝合金可 用钢丝刷或电动钢丝轮及用刮刀刮 用刮刀的方法对清理铝合金表面氧化膜是行之 有效的 而用锉刀则不能彻底去除氧化膜 机械清理后 可用丙酮去除油污 B 化学清理 对于铝 钛 镁及其合金 在焊前需进行化学清理 此法对工件 及填充焊丝都是适用的 由于化学清理对大工件不太方便 因此 此法大多用于清 理填充丝及小工件 2 2 焊焊接接参参数数选选择择 1 根据工件材质规格选择焊丝牌号规格和钨极牌号 选用焊丝太细不但生产率低 并且由于比表面积大 相应带入焊缝中的杂质也多 2 根据工件特性和焊丝规格确定钨极直径和端部形状 正确选用钨极直径 技能 提高生产率又能满足工艺上的要求和减少钨极的烧损 钨极直径选用过小则使 钨极熔化和蒸发 或引起电弧不稳和焊缝夹钨等现象出现 钨极直径选用过大 在用交流电源焊接时会出现电弧漂移而分散或出现偏弧现象 如果钨极直径选 用合适 交流焊接时一般端部会熔成圆球形 钨极直径一般应等于或大于焊丝 直径 焊接薄工件或熔点低的铝镁合金时钨极直径略小于焊丝直径 中厚工件 钨极直径等于焊丝直径 厚工件钨极直径大于焊丝直径 3 焊接电流 是GTAW 最重要的参数 取决于钨极种类和规格 电流太小 难 以控制焊道成形 容易形成未熔合和未焊透缺陷 同时电流太小造成生产效率 降低会浪费氩气 电流太大 容易形成凸瘤和烧穿缺陷 熔池温度过高时 会 出现咬边 焊道成形不美观 电流大小要适当 根据经验 电流一般为钨极直 径的 30 55 倍 交流电源选下限 直流正接选上限 当钨极直径小于 3mm 时 从计算值减去5 10A 当钨极直径大于4mm 时 计算值再加 10 15A 同时还需要注意的是焊接电流不能大于钨极的许用电流 4 喷嘴直径 气体保护区的大小与喷嘴直径相关的 喷嘴直径过大 散热快 焊 缝宽 焊速慢影响视线 在保证保护效果不变的情况下 随着喷嘴直径增大气 体流量也必须增大因而造成氩气浪费 喷嘴直径过小保护效果变差 又容易被 烧坏 满足不了大电流焊接要求 喷嘴直径一般为钨极直径的2 3 倍加 4mm 当然也应该考虑被焊金属的性质 被焊金属的性质活泼也有取系数2 5 3 5 的 当钨极直径小于3mm 时取 3 5 当钨极直径大于4mm 时取 2 5 5 气体流量 在保证保护效果良好的前提下尽量减小气体流量 以降低成本 单 流量钛小 喷出来的气流挺度差 轻飘无力 容易受外界气流的干扰 影响保 护效果 同时电弧也不能稳定燃烧 焊接中可以看到有氧化物在熔池表面漂移 焊缝发黑而无光亮 流量太大 不但会浪费保护气 还会是焊缝冷却过快 不 利于焊缝成形 同时容易形成紊流而卷入空气 破坏保护效果 气体流量Q 主 要取决于喷嘴直径和保护气体种类 也与被焊金属的性质 焊接速度 坡口形 式 钨极外伸长度和电弧长度有关 手工焊时可用经验公式Q 0 18 1 2 D 计算 D 为喷嘴直径 单位为mm Q 单位为 L mm 当 D 12mm 时系数取 1 2 D 12mm 时 系数取0 8 以达到挺度基本一直 6 焊接速度 焊接速度取决于工件材质和厚度 还应与焊接电流和预热温度相配 合 以保证熔深和熔宽 7 喷嘴与工件间的距离 钨极外伸和电弧长度 在不影响气体保护效果和便于操 作的情况下 这些参数越短越好 七七 手手工工钨钨极极氩氩弧弧焊焊基基本本操操作作技技术术 手工 GTAW 的基本操作技术包括 引弧与熔池控制 运弧与焊炬运动方式 填丝 手法 停弧和熄弧 焊缝接头操作方法等 1 1 引引弧弧 我们用的引弧方式为击穿式 普通GTAW 电源均有高频或脉冲引弧和稳弧装置 手握焊炬垂直于工件 使钨极与工件保持3 5min 距离 接通电源 在高压高 频或高压脉冲作用下 击穿间隙放电 使保护气电离形成离子流而引燃电弧 该法 保证钨极端部完好 烧损小 引弧质量好 因此应用广泛 2 2 熔熔池池控控制制 控制熔池的形状和大小说到底就是控制焊接温度 温度对焊接质量的影响是很 大的 各种焊接缺陷的产生是温度不适当造成的 热裂纹 咬边 弧坑裂纹 凹陷 元素烧损 凸瘤等都是因为温度过高产生的 冷裂纹 气孔 夹渣 未焊透 未熔 合等都是焊接温度不够造成的 3 3 运运弧弧 运弧有一定的要求和规律 焊炬轴线与已焊表面夹角称为焊炬倾角 它直接影 响热量输入 保护效果和操作视野 一般焊炬倾角为70 85 焊炬倾角 90 时保护效果最好 但从焊炬中喷出的保护气流随着焊炬移动速度的增加而向后 偏离 可能使熔池得不到充分的保护 所以焊速不能太快 GTAW 一般采用左 焊法 4 4 焊焊炬炬握握法法 用右手拇指和食指握住焊炬手柄 其余三指触及工件作为指点 5 5 焊焊丝丝握握法法 左手中指在上 无名指在下夹持焊丝 拇指和食指捏住焊丝向前移动送入熔池 然后拇指食指松开后移再捏住焊丝前移 这样反复持续下去整根焊丝可不停顿的输 送完毕 焊丝送入角度 送入方式与熟练程度有关 它直接影响到焊缝的几何形状 焊 丝应低角度送入 一般为10 15 通常不大于20 这样有助于熔化端被 保护气覆盖并避免碰撞钨极 使焊丝以滴状过度到熔池中的距离缩短 送丝动作要 轻 不要搅动气体保护层 以免空气侵入 焊丝在进入熔池时 要避免与钨极接触 短路 以免钨极烧损落入熔池 引起焊缝夹钨 焊丝末端不要伸入弧柱内 即在熔 池和钨极中间 否则 在弧柱高温作用下 焊丝剧烈熔化滴入熔池 引起飞溅并发 出乒乒乓乓的响声 从而破坏了电弧的稳弧燃烧 结果会造成熔池内部污染 也使 焊缝外观不好 灰黑不亮 焊丝溶入熔池大致可分为五个步骤 A 焊炬垂直于工件 引燃电弧形成熔池 当熔池被电弧加热到呈现白亮并将发生 流动时 就要准备将焊丝送入 B 焊炬稍向后移动并倾斜10 15 C 想熔池强放内侧边缘约在熔池的1 3 处送入焊丝末端 靠熔池的热量将焊 丝接触溶入 不要像气焊那样搅拌熔池 BC 同时进行 D 抽回焊丝单其末端并不离开保护区 与熔池前沿保持者如分似离的状态准备再 次加入焊丝 焊炬前移至熔池前沿形成新的熔池 重复 CDE 动作直至焊接结束 6 6 送送丝丝 送丝可分为外填丝 内填丝和依丝法三种 我们使用的是外填丝法 外填丝法 是电弧在管壁外侧燃烧 焊丝从坡口一侧添加的操作方法 外填丝法又分为连续送 丝法和断续送丝法 我们补焊只需断续送丝法即可 断续送丝法有时也称为点滴送入法 是靠手的反复送拉动作将焊丝端头的熔滴 送入熔池 熔化后将焊丝拉回退出熔池 但不离开保护区 焊丝拉回时靠电弧吹力 将熔池表面的氧化膜排除掉 此法适用于各种接头特别是组对间隙小 有垫板的薄 板焊缝或角焊缝焊接 焊后焊缝表面呈清晰均匀的鱼鳞状 断续送丝法容易掌握 初学者多采用这种送丝法 但只适用于小电流 慢焊速 表面波纹粗的焊缝 当间 隙较大或电流不合适时 用断续送丝法就难于控制焊接熔池 背面容易产生凹陷 7 7 停停弧弧 停弧就是由于某种原因而中途停下来 然后再继续进行焊接 正确的停弧方法 就是采用铸件加快运弧速度后 缩小熔池面积 再收弧的方法 这样可以没有弧坑 和缩孔 给下次引弧继续焊接创造了条件 加快运弧的长度为20mm 左右 再引弧焊接时 待熔池形成后 向后压1 2 个波纹 接头起点不加或少加焊丝 然后转入正常焊接 为了防止产生气孔 保证焊缝质量 起点或接头处应适当放慢 焊接速度 8 8 收收弧弧 收弧也称熄弧 是焊接终止的必须手法 收弧很重要 应高度重视 若收弧不 当 易引起弧坑裂纹 缩孔等缺陷 常用收弧方法有 A 焊接电流衰减法 利用衰减装置 逐渐减小焊接电流 从而使熔池逐渐缩小 以至母材不能熔化 达到收弧处无缩孔之目的 普通的GTAW 焊机都带有 衰减装置 B 增加焊速法 在焊接终止时 焊炬前移速度逐渐加快 焊丝的给送量逐渐减 少 直到母材不熔化时为止 基本要点是逐渐减少热量输入 重叠焊缝 20 30mm 此法最适合于环缝 无弧坑无缩孔 C 多次熄弧法 终止时焊速减慢 焊炬后倾角加大 拉长电弧 使电弧热主 要集中在焊丝上 而焊丝的给送量增大 填满弧坑 并使焊缝增高 熄弧后马 上再引燃电弧 重复两三次 便于熔池在凝固时能继续得到焊丝补给 使收弧 处逐步冷却 但多次熄弧后收弧处往往较高 需将收弧处增高的焊缝修平 D 应用熄弧板法 平板对接时常用熄弧板 焊后将熄弧板去掉修平 实际操作证明 有衰减装置用电流衰减法收弧最好 无衰减装置用增加焊速法 收弧最好 可避免弧坑和缩孔 熄弧后不能马上把焊炬移走 应停留在收弧处待2 5min 用滞后气保护高温下的收弧部位不受氧化 9 9 平平焊焊焊焊接接操操作作要要领领 焊接操作要领 平焊是比较容易掌握的焊接位置 效率高 质量好 生产中应 用得多 运弧时手要稳 钨极端头离工件3 5mm 约有钨极直径的1 5 2 倍 多为直线运弧焊接 较少摆动 但不能跳动 焊丝与工件间夹角10 15 焊丝与焊炬相互垂直 铝6mm 紫铜 3mm 碳钢和不锈钢4mm 在平焊位施焊 可以不开坡口 而在别的位置施焊则应开坡口 平焊位焊接 引弧形成熔池后仔细观察 视熔池的形状和大小控制焊接速度 若熔池表面呈凹形 并与母材熔合良好 则说明已经焊透 若熔池表面呈凸形且与 母材之间有死角 说明未焊透 应继续加温 当熔池稍有下沉的趋向时 应即时填 加焊丝 逐渐缓慢而有规律的朝焊接方向移动电弧 应尽量保持弧长不变 焊丝可 在熔池前缘内侧一送一收或停放在熔池前缘即可 视母材坡口形式而定 整个焊接 过程应保持这种状态 焊丝加早了 会造成未熔透 加晚了容易造成焊瘤甚至烧穿 熄弧后不可将焊炬马上提起 应在原位保持数秒至数分钟不动 以滞后气保护 高温下的焊缝金属和钨极不被氧化 焊完后检查焊缝质量 几何尺寸 熔透情况 焊道是否氧化咬边等 焊接结束 后 先关气 后关水 最后关闭焊接电源 八八 典典型型手手工工钨钨极极氩氩弧弧焊焊焊焊接接缺缺陷陷 问问题题及及防防止止措措施施 焊缝中若存在缺陷 它的各种性能将显著降低 以致影响产品的使用性能及 安全 GTAW 常用于焊接较重要的产品 故对焊接质量的要求就更严格 常见 的焊接缺陷及预防对策如下 1 1 几几何何形形状状不不符符合合要要求求 焊缝外形尺寸超出要求 高低宽窄不一 焊波脱节凸凹不平 成型不良 背面 凹陷凸瘤等 其危害是减弱焊缝强度或造成应力集中 降低动载荷强度 造成该缺 陷的原因是 焊接规范选择不当 操作技术欠佳 填丝走焊不均匀 熔池形状和大 小控制不准等 预防的对策 工艺参数选择合适 操作技术熟练 送丝及时位置准 确 移动一致 准确控制熔池温度 2 2 未未焊焊透透和和未未熔熔合合 焊接时未完全熔透的现象称为未焊透 如坡口的根部或钝边未熔化 焊缝金属 未透过对口间隙则称为根部未焊透 多层焊道时 后焊的焊道与先焊的焊道没有完 全熔合在一起则称为层间未焊透 其危害是减少了焊缝的有效截面积 因而降低了 接头的强度和耐蚀性 在GTAW 中为焊透是不允许的 焊接时焊道与母材或焊道 与焊道之间未完全熔化结合的部分称为未熔合 往往与未焊透同时存在 两者区别 在于 未焊透总是有缝隙 而未熔合则没有 未熔合是一种平面状缺陷 其危害犹 如裂纹 对承载要求高和塑性差的材料危害性更大 所以未熔合是不允许存在的 产生未焊透和未熔合的原因 电流太小 焊速过快 间隙小 钝边厚 坡口角度小 电弧过长或电弧偏离坡口一侧 焊前清理不彻底 尤其是铝合金的氧化膜 焊丝 焊炬和工件间位置不正确 操作技术不熟练等 只要有上述一种或数种原因 就有 可能产生未焊透和未熔合 预防的对策 正确选择焊接规范 选择适当的坡口形式 和装配尺寸 选择合适的垫板沟槽尺寸 熟练操作技术 走焊时要平稳均匀 正确 掌握熔池温度等 3 3 烧烧穿穿 焊接中熔化金属自坡口背面流出而形成穿孔的缺陷 产生原因与未焊透恰好相 反 熔池温度过高和填丝不及时是最重要的 烧穿能降低焊缝强度 一起应力集中 和裂纹而 烧穿是不允许的 都必须补好 预防的对策也使工艺参数适合 装配尺 寸准确 操作技术熟练 4 4 裂裂纹纹 在焊接应力及其它致脆因素作用下 焊接接头中部地区的金属原子结合力遭到 破坏而形成的新界面而产生的缝隙 它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征 裂纹有热裂纹和冷裂纹之分 焊接过程中 焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近 的高温区产生的裂纹叫热裂纹 焊接接头冷却到较低温度下 对于钢来说马氏体转 变温度一下 大约为230 时产生的裂纹叫冷裂纹 冷却到室温并在以后的一 定时间内才出现的冷裂纹又叫延迟裂纹 裂纹不仅能减少焊缝金属的有效面积 降 低接头的强度 影响产品的使用性能 而且会造成严重的应力集中 在产品的使用 中 裂纹能继续扩展 以致发生脆性断裂 所以裂纹是最危险的缺陷 必须完全避 免 热裂纹的产生是冶金因素和焊接应力共同作用的结果 预防对策 减少高温停 留时间和改善焊接时的应力 冷裂纹的产生是材料有淬硬倾向 焊缝中扩散氢含量 多和焊接应力三要素共同作用的结果 预防措施 限制焊缝中的扩散氢含量 降低 冷却速度和减少高温停留时间以改善焊缝和热影响区的组织结构 采用合理的焊接 顺序以减小焊接应力 选用合适的焊丝和工艺参数减少过热和晶粒长大倾向 采用 正确的收弧方法填满弧坑 严格焊前清理 采用合理的坡口形式以减小熔合比 5 5 气气孔孔 焊接时 熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的孔穴 常见的气 孔有三种 氢气孔多呈喇叭形 一氧化碳气孔呈链状 氮气孔多呈蜂窝状 焊丝焊 件表面的油污 氧化皮 潮气 保护气不纯或熔池在高温下氧化等都是产生气孔的 原因 气孔的危害是降低焊接接头强度和致密性 造成应力集中时可能成为裂纹的 气源 预防的对策 焊丝和焊件应清洁并干燥 保护气应符合标准要求 送丝及时 熔滴过度要快而准 移动平稳 防止熔池过热沸腾 焊炬摆幅不能过大 焊丝焊炬 工件间保持合适的相对位置和焊接速度 6 6 夹夹渣渣和和夹夹钨钨 由焊接冶金产生的 焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质如氧化物硫化物等称 为夹渣 钨极因电流过大或与工件焊丝碰撞而使端头熔化落入熔池中即产生了夹钨 产生夹渣的原因 焊前清理不彻底 焊丝熔化端严重氧化 夹渣和夹钨均能降低接 头强度和耐蚀性 都必须加以限制 预防对策 保证焊前清理质量 焊丝熔化端始 终处于保护区内 保护效果要好 选择合适的钨极直径和焊接规范 提高操作技术 熟练程度 正确修磨钨极端部尖角 当发生打钨时 必须重新修磨钨极 7 7 咬咬边边 沿焊趾的母材熔化后未得到焊缝金属的补充而留下的沟槽称为咬边 有表面咬 边和根部咬边两种 产生咬边的原因 电流过大 焊炬角度错误 填丝慢了或位置 不准 焊速过快等 钝边和坡口面熔化过深使熔化焊缝金属难于充满就会产生根部 咬边 油漆在横焊上侧 咬边多产生在立焊 横焊上侧和仰焊部位 富有流动性的 金属更容易产生咬边 如含镍较高的低温钢 钛金属等 咬边的危害是降低了接头 强度 容易形成应力集中 预防的对策 选择的工艺参数要合适 操作技术要熟练 严格控制熔池的形状和大小 熔池要饱满 焊速要合适 填丝要及时 位置要准确 8 8 焊焊道道过过烧烧和和氧氧化化 焊道内外表面有严重的氧化物 产生的原因 气体的保护效果差 如气体不纯 流量小等 熔池温度过高 如电流大 焊速慢 填丝迟缓等 焊前清理不干净 钨 极外伸过长 电弧长度过大 钨极和喷嘴不同心等 焊接铬镍奥氏体钢时内部产生 菜花状氧化物 说明内部充气不足或密封不严实 焊道过烧能严重降低接头的使用 性能 必须找出产生的原因而制定预防的措施 9 9 偏偏弧弧 产生的原因 钨极不笔直 钨极端部形状不精确 产生打钨后未修磨钨极 焊 炬角度或位置不正确 熔池形状或填丝错误等 1 10 0 工工艺艺参参数数不不合合适适所所产产生生的的缺缺陷陷 工艺参数不合适所产生的缺陷 电流过大 咬边 焊道表面平而宽 氧化和烧 穿 电流过小 焊道宽而高 与母材过度不圆滑且熔合不良 为焊透和未熔合 焊 速太快 焊道细小 焊波脱节 未焊透和未熔合 坡口未填满 焊速太慢 焊道过 宽 过高的余高 凸瘤或烧穿 电弧过长 气孔 夹渣 未焊透 氧化 九九 钨钨极极氩氩弧弧焊焊设设备备与与工工艺艺禁禁忌忌 1 1 钨钨极极氩氩弧弧焊焊设设备备禁禁忌忌 1 1 1 1 钨钨极极氩氩弧弧焊焊焊焊铝铝合合金金忌忌选选用用直直流流弧弧焊焊电电源源 在铝合金的TIG 焊工艺中 两个物理现象影响着焊接 一是铝合金工件高温 状态时形成的熔池表面的氧化铝阻焊膜的破碎现象 二是TIG 焊时钨电 极的 高温烧损现象 铝合金的TIG 焊接工艺能否进行 焊接质量的好坏 都与这两 个现象相关 而两个物理现象的产生 与焊接电弧中正离子与电子的 行为 分不开 从物理学中得知 虽然正离子所携带的电荷与电子的电荷量相当 可是前者的 质量却远大于后者 这就决定了焊接电弧中 导电 的主因是电子而 捣毁 阻焊膜的主因是正离子 质量巨大的正离子在电场 直流反接 的作用下 冲击熔 池表面的氧化铝阻焊膜 就造成氧化膜的破碎 而只是在阻焊膜破碎的前提下 才 能使铝合金的焊接进行下去 在同一电场作用下 大量带电负电荷的电子涌向表面 积很小的钨电极尖端 这造成了钨电极尖端温度的急剧上升 结果钨电极急剧烧损 而钨电极烧损过快 焊接过程也无法进行下去 当电弧电场与前相反时 直流正接 虽然此时也有正离子冲击钨电极尖端 但冲击钨电极尖端正离子的数量太少 因质量巨大的正离子运动速度很慢 因此钨电极不会烧损 于此同时 大量带负电荷的电子涌向表面积比钨电极尖端大 很多倍的工件熔池 而质量太小的电子群已不能 捣毁 熔池表面的氧化铝阻 焊膜 为此 铝合金TIG 焊时 只有采用交流电源 才能达到即要阻焊膜破碎 即通常专业术语所指 阴极破碎 又要减少钨电极烧损的目的 即在相当 直流正接的交流半周是 阴极破碎 而在相当直流反接的交流半周时缓和一下 钨电极的烧损 2 2 钨钨极极氩氩弧弧焊焊工工艺艺禁禁忌忌 2 2 1 1 在在一一般般焊焊接接中中忌忌使使用用直直流流反反接接焊焊法法 直流钨极氩弧焊时阳极的发热量远大于阴极 所以用直流正接 工件接正 焊 接时 钨极因发热量小不易过热 同样直径的钨极可以采用较大电流 此时 工件 发热量大 熔深也大 生产率高 钨极热电子发射能力比工件强 使 电弧稳定而 集中 因此 大多数金属 除铝 镁及其合金外 宜采用直流正接焊接 直流反接 焊接时情况与上述相反 一般不推荐使用 2 2 2 2 矩矩形形波波交交流流钨钨极极氩氩弧弧焊焊负负半半波波通通电电时时间间比比例例忌忌过过大大 矩形波交流钨极氩弧焊可通过改变正负半波通电时间的比例来一致直流分量和 调节阴极清理作用的强弱 但应根据焊接条件选择适当的最小的比例 使其既可满 足清理氧化膜的需要 又能获得最大熔深和最小的钨极损耗 比例过大虽可 获得较轻的阴极清理作用 但会使钨极烧损严重 熔池变得浅而宽 对焊接不利 2 2 3 3 焊焊接接电电流流过过大大时时忌忌采采用用尖尖锥锥角角钨钨极极 焊接电流较大时使用细直径尖锥角钨极 会使电流密度过大 造成钨极末端过 热熔化并增加烧损 同时 电弧半点也会扩展到钨极末端锥面上 使弧柱明显扩展 飘荡不稳 影响焊缝成型 因此 自大电流焊接时应选用直径较粗的钨极 并将其 末端磨成钝锥角或待用平顶的锥形 2 2 4 4 气气体体流流量量和和喷喷嘴嘴直直径径忌忌超超过过应应有有范范围围 在一定条件下 气体流量和喷嘴直径有一个最佳配合范围 对手工氩弧焊而言 当流量为 5 25L min 时其对应的喷嘴口径为5 20mm 在此范围内 气流过小 或喷嘴口径过大 会使气流挺度差 排除周围空气的能力弱 保护效果不佳 若气 流太大或喷嘴直径过小 会因气流速度过高而形成紊流 这样不仅缩小了保护范围 还会使空气卷入 降低保护效果 2 2 5 5 气气体体保保护护焊焊忌忌采采用用过过大大的的焊焊速速 焊接速度的大小主要由工件厚度决定 并和焊接电流 预热温度等配合 以保 证获得所需的熔深和熔宽 但在高速自动焊时 还要考虑焊接速度对气体保护效果 的影响 不宜采用过大的焊接速度 因为焊接速度过大 保护气流严重偏后 可能 是钨极端部 弧柱和熔池暴露在空气中 从而影响保护效果 2 2 6 6 喷喷嘴嘴到到工工件件的的距距离离忌忌过过大大或或过过小小 喷嘴到工件的距离体现了电极外伸长度和