氩弧焊(迈赫培训)

1、 诸城市技工学校 制作人：付忠平 日期：2015.7.27 第一章：钨极氩弧焊的焊接过程、特点及分类 1.1 钨极氩弧焊的焊接过程（概念）： 是一种非熔化极惰性气体保护焊氩气保护下，通过钨极与工件之间 产生电弧，利用电弧产生的热量熔化工件的接头处而形成熔池，然后对熔池填 加焊丝（也可以不加焊丝）冷却后形成焊缝。是气体保护焊中常用的一种熔化 焊方法。钨极氩弧焊可用于几乎所有钢种、各种厚度和各种位置焊件的焊接， 可进行手工和自动焊接并获得高质量的焊缝。这种方法广泛应用于对焊缝质量 要求较高的高强度钢、高合金钢和有色金属的焊接。 钨极氩弧焊示意 1-喷嘴；2-钨极；3-电弧；4-焊缝； 5-工件（+

2、）；6-熔池；7-填充金 属；8-惰性气体；9-电极（-） 2 1 3 6 8 4 7 9 5 1.2钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊的特点又要有四点： 1.焊缝质量较高：由于氩气是惰性气体，可在空气与焊件间形成稳定的隔绝层， 保证高温下被焊金属中合金元素不会氧化烧损，同时氩气不溶解于液态金属， 故能有效的保护熔池金属，获得较高的焊接质量。 2.焊接变形与应力小：由于氩弧焊热量集中，电弧受氩气流的冷却和压缩作用， 使热影响区变窄，焊接变形和应力小，特别适宜于薄焊件的焊接。 3.可焊材料范围广：几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊，通常，多用于焊 接不锈钢、铜、铝等有色金属及其合金，有时还用于焊接结构

3、件的打底焊。 4.操作技术易于掌握：采用压起保护无熔渣，且为明弧焊，电弧、熔池可见性 好，适合各种位置的焊接，容易实现机械化和自动化生产。 1.3钨极氩弧焊的分类 1.氩弧焊的分类： 钨极氩弧焊根据所用的电极材料，可分为钨极氩弧焊（TIG）和熔化极氩 弧焊（MIG）;按操作方式可分为手工、半自动和自动氩弧焊；若在氩 弧焊电源装置中加入脉冲装置又可分为钨极脉冲氩弧焊和熔化极脉冲 氩弧焊。 2.钨极氩弧焊： （1）.钨极氩弧焊的概念：钨极氩弧焊是采用高熔点的钨棒，在氩气层 流保护下，利用钨极与焊件之间产生的电弧热量，来熔化填充焊丝和 母材，以形成焊缝。焊接过程中钨极本身不熔化，只起发射电子产生 电

4、弧的作用。 （2）.钨极氩弧焊的分类：钨极氩弧焊有手工和自动两种操作方式。 手工钨极氩弧焊时，焊工一手握焊枪，另一手持焊丝，随着焊枪的摆 动前进，逐渐将焊丝填入熔池之中（有时也可以不加丝）；自动钨极 氩弧焊是以传动机构带动焊枪移动，送丝机构尾随焊枪进行连续送丝 的焊接方法。 （3）.钨极氩弧焊的特点：为了防止钨极的熔化和烧损，对所用的焊 接电流有所限制，这样焊缝的熔深受到影响，只能焊接薄板，故生产 效率不高。为此，在钨极氩弧焊的基础上出现了熔化极氩弧焊的工艺 方法。 钨极氩弧焊的优缺点 优 点 缺 点 1:焊接过程稳定，电弧能量参 数可精确控制 2：焊接质量好 3：适于薄板焊接，全位置焊接 4

5、：焊接过程易于现自动化 5：焊缝区无熔渣，焊工可清楚地 看到熔池和焊缝成形过程 1：抗风能力差 3：成产率低，钨极 易烧损 2：对工件清理要求较高 3.熔化极氩弧焊 （1）.熔化极氩弧焊的概念：熔化极氩弧焊是以焊丝作为电极，在氩气层流的 保护下，电弧在焊丝与焊件间燃烧，并以一定的速度连续送给，不断熔化形 成熔滴过渡到熔池当中，最后形成焊缝。熔化极氩弧焊分为半自动和自动两 种。 （2）.熔化极氩弧焊的特点：可以使用大电流焊接，焊缝的熔深较大，适用 于中厚板的焊接；然后熔化极气体保护焊采用喷射过渡，喷射过渡具有过程 稳定、飞剑小、熔深大及焊缝成型好等特点。 通常情况下熔化极氩弧焊机是与CO2焊机为

6、一体机，但是往 往CO2气体保护焊焊机为定制机，不能直接用于熔化极氩弧 焊的使用。 （1）.脉冲氩弧焊概念：脉冲氩弧焊采用比较恒定的直流弧焊电源，加入脉冲 装置后恒定的直流转变为脉冲直流。整个焊接电流由基值电流和脉冲电流两部 分组成。基值电流用来维持电弧稳定燃烧和预热电极材料与工件。脉冲电流用 来熔化金属，是焊接的主要热源。 在焊接过程中，当电极通过脉冲电流时，焊件在电弧热的情况下形成熔池， 焊丝熔化滴入熔池；当只有基值电流时，由于热量减小，熔池凝固；下一个脉 冲电流作用时，原焊点的一部分与焊接接头处产生新的熔池，如此循环最后形 成点状鱼鳞纹焊缝。（基值电流和脉冲电流是可调节的） 4.脉冲氩弧

7、焊 脉冲氩弧焊的焊后成型 （2）.脉冲氩弧焊的焊接特点 脉冲钨极氩弧焊具有以下几个工艺特点。 1，焊接过程是脉冲式加热，熔池金属高温停留时间短，金属冷凝快，可减少热 敏感材料焊接时的热烈纹倾向，适合热敏材料焊接 2，焊件热输入小，电弧能量集中且挺度搞，便于控制热输入和熔池的大小，对 薄板、超薄板焊接尤为适宜。 4、高频电弧振荡作用有利于消除气孔、获得细晶粒的显微组织，提高焊接接 头的力学性能。 5、脉冲高频电弧挺度大、指向性强，适合高速焊。 3、每个焊点加热时间短，冷却迅速，适合于厚度差别较大和导热性能差别大 的焊件的焊接。 第二章：钨极氩弧焊的焊接特性 2.1氩弧的特性 1.引弧较困难：气体

8、电离是引燃电弧的必要条件之一，而氩气气体电离所需要 能量较高，即氩气电离点位较高，所以引燃电弧较困难。 保护气体保护气体电离点位电离点位0的比热容的比热容稳定性稳定性 氦气24.521.16良好 氩气15.70.5225最好 氮气14.51.0366满意 氢气13.514.212不好 几种常用气体的物理性能 2.电弧燃烧稳定：氩弧一旦引燃后，就能比较稳定的燃烧。这是因为氩气是 单原子气体，在高温下，氩气直接电离为正离子和电子，所以能量损耗低。 同时氩气的热容量与导热率小，所以将电弧空间加热到高温只需要较小的热 量，且电弧热量不易传失，者均有利于气体电离，是电弧燃烧稳定。 2.2“阴极破碎”作用

9、 在焊接铝、镁及其合金时，由于金属的化学性质活泼，极易氧化，形成熔点很 高的氧化膜（如三氧化二铝的熔点是2050，而铝的熔点是657），焊接时 氧化膜覆盖在熔池上，阻碍了基本金属和填充金属的良好结合，无法使焊缝很 好的成型。这时要通过电弧的阴极破碎作用去除氧化膜。 直流正接法直流反接法直流正接法直流反接法 钨极温度低 可通电流大 不能清 理氧化 膜 电弧非 常稳定 焊缝窄 而深 钨极温度高 可通电流小 可清理 氧化膜 电弧稳 定性不 好 焊缝浅 而宽 电子带 走热量 正离子撞 击氧化膜 钨极氩弧焊采用直流反接时，焊件是阴极，氩的正离子流向焊件，撞击金属 熔池表面，可将铝、镁等难熔的氧化膜击碎并

10、去除，使焊接正常进行，这种现 象叫做“阴极破碎”。采用正接时焊件表面受到的撞击小，不能去除氧化膜， 因此没有“破碎”作用。 直流正接法直流反接法直流正接法直流反接法 钨极温度低 可通电流大 不能清 理氧化 膜 电弧非 常稳定 焊缝窄 而深 钨极温度高 可通电流小 可清理 氧化膜 电弧稳 定性不 好 焊缝浅 而宽 电子带 走热量 正离子撞 击氧化膜 2.3直流钨极氩弧焊 1）直流正接法 被焊工件与焊接电源的正极相连，钨极与焊接电源的负极相连。此方法焊接时钨 极烧损极少，但不能去除金属表面的氧化膜。除铝、镁合金外，一般都采用此方式。 采用直流正接有如下优点： a、工件作为阳极，接受电子轰击放出的全

11、部动能和逸出功，电弧比较集中，阳极 加热面积比较小，因此获得窄而深的焊缝。 b、钨极的热电子发射能力强，所以正接时电弧非常稳定 c、钨极发射电极的同时，具有很强的冷却作用，钨极不易过热，所以采用正接法 钨极容许通过的电流比反接时大很多。 2）直流反接法 工件与焊接电源的负极相连，钨极接到焊接电源的正极。此时工件表面的氧化膜 会自动地破碎被清除，即阴极清理作用。但同时，所以所容许的焊接电流很小。这 种方法生产率低，电弧稳定性不好，一般不推荐采用。(焊接铝、镁及其合金时尽可 能采用交流电进行焊接） 2.4交流氩弧焊 交流电流的极性在周期性的变换，相当于在每个周期里半波为直流正接，半 波为直流反接。

12、正接时钨极可以发射足够的电子而又不至于过热，有利于焊 接电弧的稳定。反接的半波周期工件表面生成的氧化膜很容易地被清理掉而 获得表面光亮美观、形成良好的焊缝。兼顾了阴极清理作用和钨极烧损少、 电弧稳定性好的效果。对活性强的铝、镁、铝青铜等金属及其合金一般都采 用交流氩弧焊。 在焊接过程中存在直流分量，他显著地降低了“阴极破碎”作用，影响 融化金属表面氧化膜的去除，并使电弧不稳定，焊缝易出现未焊透等缺陷。 同时还会使变压器产生磁通，损坏焊机。 所以采用交流氩弧焊时必须采取引弧、稳弧和消除直流分量的措施。 第三章：引弧和稳弧的措施及直流分量的消除 氩气的电离电位较高，引弧困难，提高焊机的空在电压虽能

13、改善引弧条件， 但对人体安全不利，因此，交流钨极氩弧焊一般使用高频震荡器协助引弧，还 要使用脉冲稳弧器，以保证重复引燃电弧。一般采用在焊接回路中串联电容的 方法消除交流电中的直流分量。 3.1高频震荡器 高频震荡器与焊接电源并联或串联使用，只供焊接时的第一次引弧，引弧 后即切断。 高频震荡器是一个高频高压发生器，可在焊接回路中加入3000V的高频电 压，使电弧空间产生很强的磁场，加强了阴极电子发射的能力，使引弧变得容 易。当钨极与工件距离2mm左右时就能引燃电弧，不必接触引弧。 3.2脉冲稳弧器 交流氩弧焊时，在负半波焊接电流经过零点的瞬间输送足够功率的脉冲， 保证电弧的稳定燃烧，从起到稳弧的

14、作用。目前常用的脉冲电压为200250V， 脉冲电流2A左右。 3.3串联电容消除直流分量 焊接回路中串联电容，是交流钨极氩弧焊消除直流分量的常用方法。 由于电容对交流电的阻抗较小，交流电可以顺利通过，同时可以隔绝直 流电，从而达消除直流分量的目的。所需要的电容根据焊接电流来计算，一般 按300F/A左右计算。经过消除的直流分量的交流电，可获得熔深良好，焊波 均匀的焊接效果。 第四章：钨极氩弧焊的焊接材料 4.1氩气 氩气是一种理想的保护气体，一般是将空气液化后采用分馏法制取，是制 氧过程的副产品。 氩气的密度大，可形成稳定的气流层，覆盖在熔池周围，对焊接区有良好 的保护作用。氩气在常温下与其

15、他物质不发生化学反应，高温时也不熔于液态 金属当中，所以有利于有色金属的焊接。氩弧焊对氩气的纯度要求比较高，按 我国现行标准规定，其纯度应达到99.99%。 焊接用的氩气以瓶装供应，其外表涂成灰色，并且注有绿色“氩气”字样。 氩气瓶的容积一般为40L，在温度20时满瓶压力为14.7Mpa。 4.2钨极材料 （1）钨极 氩弧焊时钨极作为电极起传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧的 作用。目前所用的钨极材料主要有以下几种。 1）纯钨极 其牌号是Wl、W2，纯度99.85%以上。纯钨极要求焊机空载电压较 高，使用交流电时，承载电流能力较差，故目前很少采用。为了便于识别常将 其涂成绿色。 2)钍钨极

16、其牌号是WTh-10、WTh-15，是在纯钨中加入12%的氧化钍 (ThO2)而成。钍钨极电子发射率提高，增大了许用电流范围，降低了空载电压， 改善引弧和稳弧性能，但是具有微量放射性。为了便于识别常将其涂成红色。 3)铈钨极 其牌号是Wce-20，是在纯钨中加入2%的氧化铈(CeO)而成。铈钨极 比钍钨极更容易引弧，使用寿命长，放射性极低，是目前推荐使用的电极材料。 为了便于识别常将其涂成灰色。 一些国家还采用锆钨、镧钨、钇钨作为电极使用，进一步提高钨极的性能。 名称名称空载电空载电 压压 电子溢电子溢 出功出功 许用电许用电 流流 放射性放射性 剂量剂量 化学稳定化学稳定 性性 大电流烧大电

17、流烧 损损 寿命寿命价格价格 纯钨高高小小好大短低 釷钨较低较低较大较大好较小较长较高 铈钨低低大大较好小长较高 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。 钨极端部的质量对焊接电弧稳定性及焊缝成型有很大的影响，因此在使用前对 钨极端部应进行磨削。使用交流电时，钨极端部应磨成球形，以减小极性变化 对电极的损耗；使用直流电时，因多采用直流正接，为使电弧几种燃烧稳定， 钨极端部多磨成圆台形，采用小电流焊接时也可磨成圆锥形。 磨削钨极时，应采用密闭式或抽风式砂轮机，焊工应戴口罩。磨削完毕，应洗净

18、 脸手 第五章：钨极氩弧焊设备 手工钨极氩弧焊（TIG）焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、水冷系统 及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个焊枪移动装置 （行走小车或机器人）和焊丝送进机构 5.1焊接电源（焊机） 1) 无论是直流或交流TIG焊，都要求使用具有陡降外特性或垂降特性的弧焊 电源。TIG焊的电源有直流、交流和脉冲电源三种。直流电源有旋转式焊发电 机、磁放大器式弧焊整流器、可控硅弧焊整流器、晶体管电源、逆变电源等几 种。交流电源有正炫波电源及方波交流电源。目前使用最广泛的是晶闸管式弧 焊电源和逆变电源。常用的直流钨极氩弧焊机有WS-250型、WS-400型等

19、； 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。 2). TIG焊机的型号编制方法 国标GB 10248-88电焊机型号编制方法规定钨极氩弧焊机的型号编制方法如下： 1 2 3 4-5 6 7 1、2、3、6用汉语拼音表示；4、5、7用阿拉伯数字表示。第6、7位分别表示派生 代号及改进序号。 第第1字位字位第第2字位字位第第3字位字位第第4字位字位第第5字位字位 大类 名称 代表 字母 小类 名称 代表 字母 附注特 征 代表 字母 系列序号数字 序号 基本规 格 单位 TIG 焊机 W 自动 焊 Z直流省略 焊车式省略

20、额定焊 接电流 A 全位置焊车式1 手工 焊 S交流J 横臂式2 机床式3 点焊D交直流E 旋转焊头式4 台式5 其他Q脉冲M 机械手式6 变位式7 真空充气式8 5.2氩弧焊控制装置 1、控制箱中主要安装焊接时序控制电路，主要任务是控制提前送气、滞后断气、 引弧、电源通断、电流衰减、冷却水流通断等。对于自动TIG焊机，还要控制 焊枪移动装置及送丝机构送丝。 2、引弧装置：a、接触引弧，引弧时首先使钨极与工件接触，此时短路电流较 小；钨极回抽后立即（几微秒内）将电流切换为焊接电流。此方法仅适合直流 正接的直流氩弧焊机 b、非接触引弧，大电流TIG焊机一般不采用接触引弧， 因为接触引弧时，强大的

21、短路电流不但使钨极熔化烧损，而且还极易使液态钨 进入熔池中，造成焊缝夹钨，影响焊缝力学性能。非接触引弧有两种：高频振 荡器引弧和高压脉冲引弧。 非接触式引弧（高频引弧） 接触式引弧步骤 5.3供气及冷却系统 1).供气系统： 气瓶：前面已将讲过 氩气流量调节器：它不仅能起到降压和稳压的左右，而且可方便的调节氩气 流量。 电磁气阀：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。 2）.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 的焊接电流大于150A时，必须通水冷却，并以 水压开关进行控制。 5.4焊枪 1）. 钨极氩弧

22、焊 （TIG）焊炬又称 TIG焊枪，其主要 作用是夹持钨极、 传导焊接电流和输 送并喷出保护气体。 根据冷却方式可分 为水冷式，有专门 的冷却设备；气冷 式，冷却作用主要 有保护气体的流动 来完成； 2）.焊枪主要由枪体、钨极夹、进气管、电缆、喷嘴、按钮开关等组成。焊枪喷 嘴是决定氩气保护性能优劣的重要部件。 圆柱带球形圆柱带锥形圆锥形 圆柱带锥形或圆柱带球形的喷嘴，保护效果最佳，氩气流速均匀，容易保 持层流。圆锥形的喷嘴，因氩气流速变快，保护效果较差，但操作方便， 熔池可见性好，也经常使用。 喷嘴的材料有陶瓷、紫铜和石英等。高温陶瓷既绝缘又耐热，应用广泛，但焊 接电流一般不能超过350A。紫

23、铜喷嘴使用电流可达500A，但需用绝缘套将喷 嘴和导电部分隔离。石英喷嘴焊接时可见度好，但价格较贵。目前较普遍应用 的是Al2O3陶瓷喷嘴，它的特点是喷嘴烧红后也不易裂、使用寿命长。 （a）收敛形（b）圆柱等截面形（c）扩散形 流速不变， 有效保护 区最大， 应用最广 可见度较 好，便于 操作，应 用普遍 一般用于 熔化极气 体保护焊 焊嘴出口形式有三种：等截面形、收敛形、扩散形。其中等截面形喷出的气流不 会因截面变化而引起流速变化，易建立层流流态，有效保护区区域最大，应用最 广泛；收敛形可见度较好，便于操作，应用也很普遍；扩散形一般用于熔化极气 体保护焊。 第六章：钨极氩弧焊的焊接工艺 参数

24、 手工钨极氩弧焊的焊接工艺参数主要包括：钨极直径、焊接电流、电弧 电压、焊接速度、电源种类及极性、氩气流量、喷嘴直径、喷嘴与焊件间的距 离、钨极伸出长度等。 6.1钨极直径与焊接电流 通常根据焊件的材质、厚度来选择焊接电流，钨极直径应根据焊接电流的大 小而定。 6.2电弧电压 电弧电压主要由弧长决定，电弧长度增加，容易产生未焊透的缺陷，并使氩气 保护效果变差，因此应在电弧不短路的情况下，尽量的控制电弧长度，一般弧 长近似等于钨极直径。 6.3焊接速度 焊接速度通常由焊工根据熔池的大小、形状和焊件熔合情况随时调节。 过快的焊接速度会使气体保护氛围破坏，容易产生未焊透和气孔；焊接速度 过慢，焊缝容易烧穿和咬边。 6.4焊接电源的种类和极性 钨极氩弧焊可以采用交流或直流两种焊接电源，采用哪种电源与所焊 金属或合金种类有关；采用直流电源时还要考虑极性的选择。 a）直流反接 b）直流正接 采用直流反接时，焊件是阴极，质量较大的氩正离子流向焊件，撞击金属熔池 表面，可将铝、