第五章钨极氩弧焊

第五章钨极氩弧焊第1页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊2第五章钨极氩弧焊学习目标明确钨极氩弧焊的原理、特点及应用；掌握钨极氩弧焊的电流种类与极性的选择；了解钨极氩弧焊机的结构；了解钨极氩弧焊的焊接工艺和新型钨极氩弧焊方法。主要内容第一节钨极氩弧焊的原理与特点第二节钨极氩弧焊焊机

第三节钨极氩弧焊工艺第2页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊3第一节钨极氩弧焊的原理及特点一、钨极氩弧焊方法特征及应用简称GTAW（GasTungstenArcWelding）或TIG（TungstenInertGas）。以难熔金属钨或合金钨（铈钨、钍钨等）做电极，采用惰性气体Ar作为保护气体，利用电极与工件之间产生的电弧热作为热源，加热并熔化工件和填充金属的一种电弧焊方法。第3页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊4第一节钨极氩弧焊的原理及特点氩弧焊的引弧特性较差；直流钨极氩弧焊电弧稳定性良好；交流钨极氩弧焊则有引弧、稳弧和消除直流分量的问题。第4页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊5第一节钨极氩弧焊的原理及特点具有保护性良好、电弧能量集中、明弧焊接等优点。目前焊接有色金属及其合金、不锈钢、高温合金和难熔活性金属的理想方法，特别适合不开坡口、不加填充金属的薄板及全位置焊。钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于6mm的工件，或用于工件的打底焊，以保证单面焊背面成形。第5页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊6第一节钨极氩弧焊的原理及特点二、钨极氩弧焊焊枪作用：可靠的传输焊接电流和保护气体。要求：夹持可靠，导电性能良好；保护气体流态好；冷却效果好；操作性能好；结构简单、轻巧，通用性好。第6页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊7第一节钨极氩弧焊的原理及特点三、钨极氩弧焊的电极1、钨极氩弧焊对电极材料的要求

基本要求：耐高温，不易损耗；电流容量要大；引弧及稳弧性能好。

种类：纯钨：逸出功较高；大电流烧损明显。钍钨：Th有放射性。

铈钨：引弧和电流容量等优于钍钨电极。第7页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊8第一节钨极氩弧焊的原理及特点2、钨极直径和端部形状直径的选取主要取决于焊接电流大小、种类以及电源极性。5第8页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊9第一节钨极氩弧焊的原理及特点钨极端部必须磨光。薄板、小电流时，小直径钨极末端磨成尖锥角（约20°）；大电流时磨成钝锥角（大于90°）或带有平顶的锥形。第9页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊10第一节钨极氩弧焊的原理及特点直流反极性和交流钨极氩弧焊时一般将钨极磨成圆珠形；脉冲钨极氩弧焊在相同电极条件下可提高脉冲许用电流。返回第10页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊11第二节钨极氩弧焊焊机一、钨极氩弧焊机的一般结构

组成：焊接电源、焊枪、控制装置、供气及供水系统等。第11页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊12第二节钨极氩弧焊焊机分类：按焊接电源性质：直流氩弧焊机、交流氩弧焊机、脉冲氩弧焊机；按操作方式：手工氩弧焊机、半自动氩弧焊机、自动氩弧焊机第12页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊13第二节钨极氩弧焊焊机二、钨极氩弧焊电流种类和极性焊接铝、镁及其合金应优先选择交流电源，其它金属一般选择直流正极性。第13页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊14第二节钨极氩弧焊焊机（一）直流正极性工件为正极，熔池深宽比大，HAZ小，焊件变形小。钨棒为阴极，属热阴极型导电机构，电子发射能力较强，发热量较小而不易过热，可提高许用电流，电流密度大，有利于电弧稳定。阳极斑点不会自动寻找氧化膜，电子撞击工件表面的冲击力很小，故无破碎、清理工件表面氧化膜的作用。适用于除铝、镁及其合金外的其它各种金属材料。第14页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊15第二节钨极氩弧焊焊机（二）直流反极性钨棒为正极，工件接负极，属冷阴极型导电机构。氧化膜上容易形成阴极斑点并产生电弧，由于阴极斑点的能量密度很高，加之正离子轰击工件表面，使表面氧化膜破碎气化而除去。（阴极清理/雾化/破碎作用）钨极产热量大于工件产热，且散热条件差，容易过热熔化使电弧不稳，而不得不减小许用电流。只能用于焊接3mm以下的铝、镁及其合金的薄板构件。第15页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊16第二节钨极氩弧焊焊机（三）交流钨极氩弧钨极氩弧焊焊接铝、镁及其合金时，一般采用交流电源。在负极性半波，有阴极清理作用；在正极性区间，有冷却钨棒的作用。具有引弧、稳弧以及直流分量问题。第16页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊17第二节钨极氩弧焊焊机1、引弧、稳弧措施钨极氩弧焊通常采取非接触方式来引燃电弧，以防止焊缝夹钨和保持钨棒末端形状。引弧措施：

提高空载电压（150~200V）：变压器容量大、成本高；功率因素低；不安全

高频振荡引弧（高频高压引弧）

脉冲叠加引弧（高压脉冲引弧）、稳弧第17页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊18第二节钨极氩弧焊焊机高频振荡引弧第18页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊19第二节钨极氩弧焊焊机脉冲叠加引弧、稳弧

在焊件为阴极且空载电压最高时，控制触发电路使串联或并联在焊接主回路中的脉冲变压器发出高压脉冲引燃电弧；当焊件从阳极转为阴极过零时

则发出稳弧高压脉冲。第19页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊20第二节钨极氩弧焊焊机2、直流分量的产生和消除方法

直流分量的产生及危害采用交流钨极氩弧焊时，钨极和焊件的电、热物理性能及几何尺寸等方面的差异，造成在交流两个半周中电弧导电率、电场强度、电弧电压以及焊接电流不对称。直流分量的危害削弱清除工件表面氧化膜的作用；焊接变压器铁芯单向磁饱和，励磁电流增大，铁损和铜损增加，效率降低；使焊接电流严重畸变，功率因数降低，影响电弧燃烧稳定性。第20页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊21第二节钨极氩弧焊焊机

直流分量的消除方法在焊接回路中串联隔直电容、串接反极性蓄电池组或串联电阻和二极管等。第21页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊22第二节钨极氩弧焊焊机三、钨极氩弧焊设备WSJ-500型手工交流TIG焊机返回第22页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊23第三节钨极氩弧焊工艺一、常规钨极氩弧焊工艺技术（一）接头及坡口形式接头形式：对接、搭接、角接、T型接、端接坡口：4mm以下对焊采用I形坡口，装配间隙为零不加焊丝，否则加焊丝或采用卷边接头；4～6mm对焊采用I形坡口双面焊；6mm以上开V、U或X形坡口，钝边高度和装配间隙小于3mm。第23页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊24第三节钨极氩弧焊工艺（二）工件和填充丝的焊前清理焊丝、工件坡口及两侧表面至少20mm范围清理干净。可采用机械方法和化学方法。（三）工艺参数的选择焊接电流和钨棒直径保护气体流量和喷嘴孔径喷嘴与工件的距离、弧长和电弧电压焊接速度第24页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊25第三节钨极氩弧焊工艺（四）操作技术第25页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊26第三节钨极氩弧焊工艺二、其他钨极氩弧焊工艺（一）脉冲钨极氩弧焊电流幅值按一定频率周期变化；脉冲电流时形成熔池，基值电流时熔池凝固，焊缝由多个焊点互相重叠而成。调节脉冲波形、脉冲电流幅值、基值电流大小、脉冲电流持续时间，可以控制焊接热输入，从而控制焊缝及热影响区的尺寸和质量。第26页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊27第三节钨极氩弧焊工艺

脉冲氩弧焊的工艺特点可精确控制工件的热输入和熔池尺寸，特别适合薄板(薄至0.1mm)、全位置焊接和单面焊双面成形。熔池金属冷凝快，结晶方向得以调整，焊缝金属组织致密。加之脉冲电流对熔池的搅拌作用，可减少热敏材料产生焊接裂纹的倾向，扩大可焊材料的范围。可以用较低的热输入获得较大的熔深，使焊接热影响区和焊件变形减小，同时由于加热和冷却迅速，特别适于导热性能和厚度差别大的两种工件焊接。第27页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章钨极氩弧焊28第三节钨极氩弧焊工艺（二）热丝钨极氩弧焊

热丝从电弧后面送入到熔池中，其熔敷速度可比常用的冷丝提高2倍。流过热丝的电流产生磁场，会导致电弧磁偏吹沿焊缝作纵向偏摆，影响焊接过程的稳定性。应采用交流电源加热填充丝，同时加热电流不得超过焊接电流的60％，填充丝的直径也限制为1.2mm以下。第28页，课件共29页，创作于2023年2月2024/3/23第五章