工艺-焊接8.1-TIG模板

工艺-焊接8.1-TIG模板第一页，共38页。8.1.1TIG焊的特点及应用一、TIG特点21、以Ar气做保护气，保护效果好。Ar特性：密度：1.7837kg/m3，空气中含量：0.935%.比空气重（1.2928kg/m3），保护效果好。沸点：－186℃，制氧副产品，纯度要求99.9~99.999%。惰性气体，不与气体元素发生化学反应，也不溶于熔池中。2、没有焊渣，焊缝成形美观。第二页，共38页。3、引弧较为困难，但燃烧起来却很稳定Ar：Ui＝15.7V电离电压高，引弧困难，一般TIG焊机空载电压较高。4、焊接能量集中，HAZ小，收缩变形小，宜于薄板焊接3比热容小，热传导系数小，散热能量低，且为单原子气体，较低的电场强度，即可稳定燃烧。TIG焊弧压8～15V，常规电弧中最低。5、规范稳定，参数容易控制，焊接质量稳定。6、成本较高，生产率低。氩气价格高，TIG设备复杂(δ＝2.0mm1Cr18Ni9Ti对接vW=14m/hI=140AU=10V)7、对焊件清理要求高Ar在焊接中既不脱氧，又不去氢，焊前彻底清理油、锈、污、水分。第三页，共38页。二、TIG焊的应用1、场所飞机制造、原子能、化工、纺织等42、材料Al、Mg、Cu及合金Ti及Ti合金难熔活泼金属Mo、Nb、Zr不锈钢高温合金3、板厚δ<6mm，一般δ＝3mm第四页，共38页。8.1.2气体保护焊焊炬结构一、焊枪结构及气体保护效果1、气体流态5

气体在管内呈有规则的层状或流束状运动，此时的气体质点在层次分明的平行层中运动，质点之间不产生相互干扰或混杂称层流。

气体在管内流动时，气体质点之间相互干扰或搅混，在气体内部出现很多漩涡，称紊流。层流紊流长径比：

管子形状突然变化，层流转变为紊流，经过一段距离，转为层流。第五页，共38页。2、焊枪结构喷嘴出口的气流近壁为层流，中心为紊流1）气体镇静室6由于枪室程度不能满足将气体气流的压力、流速沿内腔横截面均匀化。同时配气筛装置。2）喷嘴圆柱形内壁光滑出口边缘成直角同心度好第六页，共38页。二、工艺因素对气体保护效果的影响1、气体流量气流过小，气流挺度差气流过大，近壁层流很薄72、喷嘴至工件的距离距离小，保护效果好，但操作不易，易污染喷嘴一般3、电弧功率电弧功率增大，效果变差，应增大喷嘴口径及气流量4、外界气流侧向风、穿堂风第七页，共38页。三、电极1、对电极的要求*1、耐高温。熔点、沸点高，焊接过程本身不熔化。8*2、电流容量大。发热小，烧损少。*3、电子发射能力强。引弧、稳弧性能好。2、电极种类1）纯钨极熔点：3387℃沸点：5900℃UW：4.54V电子发射能力略有不足2)钍钨极1～3.5%ThO2UW：2.63V电子发射能力提高50％3)铈钨极2％CeO电流容量及电弧性能都得到提高Th：放射性元素Ce：微放射性元素第八页，共38页。3、钨极对电弧的影响1）钨极直径9DCSP可增大电流20％以上一般尽量选用小直径电极钨极外伸长度5～10mm第九页，共38页。2)钨极形状小电流，尖锥角角度增大，熔深增大，熔宽减小10第十页，共38页。大电流，平顶锥11第十一页，共38页。8.1.3电流的种类和极性一、DC－TIGDC－TIG焊，没有极性变化，电弧燃烧很稳定121、DCSP①工件为阳极，产热量大，熔池深而窄，生产率高，工件的收缩和变形都小。设备固定接法特点：②钨极产热小，不易过热，电流容量大。③钨棒热发射力很强，采用小直径钨棒时，电流密度大，所以电弧稳定性也比反接时好。④阳极斑点电流密度小，没有去除氧化膜的作用，可用于焊接低碳钢、不锈钢、钛合金等，不可焊铝、镁易氧化材料。第十二页，共38页。2、DCRP特点：13①钨为阳极，产热量大，易过热，易烧损，电流容量小。②工件为阴极，电流小，焊缝浅而宽，生产率低。125A，钨极直径DCSP1.6mmDCRP6mm③工件为阴极，去除氧化膜。熔点：Al660℃Al2O32050℃阴极斑点破碎氧化膜，可用于焊接铝、镁第十三页，共38页。二、AC－TIGDCSP及DCRP焊接Al、Mg合金效果都不好，采用AC－TIG，可综合二者优点。14正半周：钨极得到冷却负半周：去除氧化膜注：△－最佳；○－良好；×－最差。产生问题：产生直流分量电弧过零，需稳弧第十四页，共38页。1、直流分量的产生及消除1）直流分量的产生15电性能热物理性能几何尺寸弧柱导电率电场强度电弧电压电流不对称I直的方向：工件钨极第十五页，共38页。2）直流分量的危害①阴极去除氧化膜作用减弱②焊接变压器铁芯上产生部分直流磁通，激磁电流大大增加16变压器铁损和铜损增加，效率降低，温度升高。电流波形严重畸变，功率因数降低。3）消除直流分量的措施①串蓄电池I＝500A，E＝6V问题：笨重难以完全消除第十六页，共38页。②串二极管问题：二极管容量R发热③串电容17R＝0.02Ω（5002*0.02=5000W)隔直通交300～1100μF/A第十七页，共38页。2、引弧、稳弧措施1）提高焊接电源空载电压（150～220V）变压器容量增加很多功率因数降低，成本增加不安全182）高频振荡器第十八页，共38页。振荡频率每次振荡维持时间约为1/10～1/3电源周期。振荡器串联或并联到焊接回路，可用于引弧。高频对人有一定的危害。19第十九页，共38页。3）引弧、稳弧相位要求20引弧脉冲：空载电压正半周或负半周最大值附近稳弧脉冲：电流由正半周转负半周的瞬间高频振荡器可用于引弧，但难以满足稳弧相位的要求。第二十页，共38页。8.1.4交流TIG设备一、AC－TIG焊机组成1、气路21Ar瓶压力16MPa减压阀流量计电磁气阀气流量12～15L/min2、水路小电流，空冷大电流，水冷水压开关第二十一页，共38页。3、焊接电源陡降电源外特性（手工控制，弧长波动时，电流变化小）空载电压较高，>80V（利于引弧）22（BX3－500）4、电气控制消除直流分量的隔直电容器脉冲引弧器脉冲稳定器电磁气阀水压开关指示灯延时继电器第二十二页，共38页。二、典型焊机（NSA－500－1）231、焊接主回路1）脉冲变压器B2引弧脉冲、稳弧脉冲2）高压脉冲旁路D9：只允许正向脉冲通过（工件为负时）C10：通高频，阻低频（焊接电流）3）消除直流分量C11：隔离直流分量D10：防引弧开始时，C11充电CJ2：C11放电，保安全第二十三页，共38页。2、引弧、稳弧脉冲回路1）脉冲发生器24B1：升压变压器380V800VC1：充电电容4μF，1000V充值800×1.4＝1120V充电常数：R1C1＝250Ω×6×4μF＝6000μs=0.006s放电常数：R2C1＝5Ω×4μF＝20μsSCR1、SCR2：可控硅，控制B2脉冲相B2：高压脉冲变压器（升压比1：4）次级2000～3000VB3：脉冲触发变压器，触发SCR第二十四页，共38页。2）引弧脉冲触发器R16、C8、R17、C9：移相90°电路C9：25通过移相电路，C9上电压与电源电压相差90°，当C9电压由正转负时，此时电源电压为90°，即最大值。即引弧脉冲产生于空载电压最大值处（此电路为负半波）第二十五页，共38页。3）稳弧脉冲触发器BG1、BG2、BG4：射极输出器工件为正：26工件为负：稳弧脉冲产生于工件由正半波转负半波的瞬间第二十六页，共38页。脉冲的相位关系第二十七页，共38页。3）气路控制27提前送气焊接：滞后停气停焊：第二十八页，共38页。全电路28第二十九页，共38页。3、焊接程序控制29第三十页，共38页。8.1.5TIG焊规范参数一、TIG规范参数选择焊接参数：电流种类、极性，焊接电流，电弧电压，焊接速度，送丝速度，钨极形状及直径，氩气流量，喷嘴孔径30不锈钢焊接：第三十一页，共38页。铝合金焊接：31第三十二页，共38页。二、TIG焊操作技术32钨极与工件表面的角度一般80～85°。垂直时保护效果最好，但影响焊工视线填充焊丝与工件夹角应尽量小，一般10°左右。正确的送丝为钨极的前方，边送边熔，非送入熔池中引弧时在引弧板上进行，然后把电弧移到焊接区域。收弧时多填加焊丝，使余高增大，焊后铲平，防止出现缩孔、裂纹。第三十三页，共38页。8.1.6PC－TIG一、PC－TIG工艺特点参数：33脉冲电流Im脉冲时间tm基值电流Ij基值时间tj1、电弧线能量低，可焊接超薄焊件2、便于精确控制电弧能量及其分布3、宜于焊接难焊金属材料0.1mm薄钢板较容易实现单面焊双面成形搅拌强、冷却快，枝晶不明显，可焊热敏感材料第三十四页，共38页。二、PC－TIG焊规范参数1、脉冲电流和脉冲持续时间

Im和tm是决定焊缝成形尺寸的主要参数34脉冲电流作用更大二者不同组合，可调节焊缝成形尺寸第三十五页，