焊接方法与设备(钨极氩弧焊).ppt

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1、焊接方法与设备(钨极氩弧焊)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第五第五章章 钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊n定义：使用钨极或者活化钨极作为电极的非熔化极惰性气体保护焊方法（TIG）。2022/11/132022/11/132 2杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n历史提出于提出于19111911年年 问题：惰性气体造价太高问题：惰性气体造价太高实际应用于实际应用于19301930年用于镁合金的焊接年用于镁合金的焊接n n

2、比强度高比强度高n n镁合金易氧化镁合金易氧化目前适用于焊接铝合金、镁合金目前适用于焊接铝合金、镁合金2022/11/132022/11/133 3杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n钨熔点：熔点：33803380熔点最高的金属，耐热性好熔点最高的金属，耐热性好2022/11/132022/11/134 4杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n氩无色无味，比空气重无色无味，比空气重25%25%，有利于保护，有利于保护空气中含量约空气中含量约1%1%沸点：沸点：-186-186，（氧：，（氧：-183-183；氮：；氮：-196-196）焊接要求

3、焊接要求纯度纯度：99.999.999.999%99.999%惰性气体惰性气体n n不溶解，不反应：避免焊缝中合金元素的烧损不溶解，不反应：避免焊缝中合金元素的烧损（蒸发除外）（蒸发除外）n n无脱氧去氢作用（焊前准备）无脱氧去氢作用（焊前准备）2022/11/132022/11/135 5杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n燃烧稳定性最好（电压可以在8-15V）单原子气体单原子气体导热系数小导热系数小2022/11/132022/11/136 6杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n氦惰性气体惰性气体导热系数大，电弧温度高导热系数大，电弧温度

4、高太轻太轻n n混合气体He+Ar He+Ar 厚板、高热导、高熔点金属焊接厚板、高热导、高熔点金属焊接（双层保护气体）（双层保护气体）Ar+HAr+H2 2 不锈钢、镍基合金、镍铜合金不锈钢、镍基合金、镍铜合金2022/11/132022/11/137 7杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的原理n n原理：产热、保护原理：产热、保护n n薄件薄件 不开坡口不开坡口 不填丝不填丝 可采用脉冲焊可采用脉冲焊n n厚件厚件 填充焊丝填充焊丝 开坡口开坡口 热丝焊热丝焊2022/11/132022/11/138 8杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的特点n n可焊金属

5、多（惰性、阴极雾化）n n适应性强（电弧稳定、不飞溅、热源焊丝分别控制、全位置焊接、机械化自动化）n n生产效率低（钨极限制，电流小、熔深浅、熔敷速度小）n n成本高2022/11/132022/11/139 9杨建国杨建国第一节 TIG焊的特点及应用-TIG焊的应用n n各种金属，各个领域n n活泼金属n n金属基复合材料n n厚、薄件n n全位置n n自动、手工n n适合6mm以下，6mm以上用于打底2022/11/132022/11/131010杨建国杨建国第二节 TIG焊电流种类及极性2022/11/132022/11/131111杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性n nTI

6、G焊时，焊接电弧的正、负极的导电和产热机构与电极材料的热物理性能密切相关，对焊接工艺有显著影响。n n分类直流直流n n正接正接n n反接反接交流交流2022/11/132022/11/131212杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-直流正极性n n钨极作为阴极，熔点高，发射电子能力强，逸出的电子有冷却阴极的作用n n焊件为阳极，接受电子动能和逸出功，获得电弧热量的70%2022/11/132022/11/131313杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-直流正极性n n特点：熔深深而窄，生产效率高，应力与变形小熔深深而窄，生产效率高，应力与变形小钨极许用电流大，寿命长钨极许

7、用电流大，寿命长电弧阴燃容易，燃烧稳定电弧阴燃容易，燃烧稳定不适合焊接铝、镁及其合金不适合焊接铝、镁及其合金2022/11/132022/11/131414杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-直流反极性n n导电产热与正极性相反n n阴极雾化（阴极清理、阴极破碎）阴极金属熔点低阴极金属熔点低发射电子困难发射电子困难氧化物氧化物发射电子发射电子形成阴极斑点形成阴极斑点正离子撞击正离子撞击氧化物气化氧化物气化寻找新的氧化物寻找新的氧化物氧化铝熔点氧化铝熔点20502050，铝：，铝：6576572022/11/132022/11/131515杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-

8、直流反极性n n缺点钨极过热、烧损（钨极过热、烧损（2/32/3热量）热量）荣深浅而宽、生产效率低，应力与变形大荣深浅而宽、生产效率低，应力与变形大应用范围窄应用范围窄2022/11/132022/11/131616杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n雾化作用雾化作用n n钨极冷却钨极冷却n n问题问题 电弧稳定性电弧稳定性 直流分量直流分量2022/11/132022/11/131717杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n交流过零电弧复燃困难电弧复燃困难工件作为阴极的半周问题更加突出工件作为阴极的半周问题更加突出n n措施提高空载电压提

9、高空载电压高频震荡高频震荡高压脉冲高压脉冲2022/11/132022/11/131818杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n提高空载电压（150-200V）n n问题：变压器容量大、成本高变压器容量大、成本高功率因素低功率因素低不安全不安全2022/11/132022/11/131919杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n高高频频振振荡荡（过过零零时时在在65V65V空空载载电电压压的的基基础础上上加加一一个个3000V3000V的的高频电压）高频电压）n n问题问题 相位问题相位问题 电磁辐射电磁辐射2022/11/132022/11

10、/132020杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n脉脉冲冲电电压压（负负半半周周 施施 加加 1500V1500V的的高压脉冲）高压脉冲）n n效果良好效果良好2022/11/132022/11/132121杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n直流分量及消除直流分量及消除n n产生原因产生原因 电极、工件的电、热电极、工件的电、热物理性能及尺寸的差物理性能及尺寸的差异异n n结果结果 正负半周电压、电流正负半周电压、电流不对称不对称 正负半周导电时间不正负半周导电时间不相等相等2022/11/132022/11/132222杨建国杨建国第

11、二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n电流分解交流电流交流电流直流分量，方向：工件流向钨极直流分量，方向：工件流向钨极n n后果消弱了阴极雾化作用消弱了阴极雾化作用变压器变热变压器变热2022/11/132022/11/132323杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n限制直流分量的方法串接一个直流电源串接一个直流电源电阻二极管法电阻二极管法电容法电容法2022/11/132022/11/132424杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n串接一个直流电源串接一个直流电源n n优点：易实现优点：易实现n n缺点：缺点：电势不能任意调

12、，不能完电势不能任意调，不能完全消除分量全消除分量 滇池体积庞大笨重滇池体积庞大笨重 经常充电经常充电n n现状：淘汰现状：淘汰2022/11/132022/11/132525杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n电阻二极管法电阻二极管法n n优点：简单、体积小、元优点：简单、体积小、元件少、效果好件少、效果好n n缺点：电阻耗电、二极管缺点：电阻耗电、二极管受高频影响易烧损受高频影响易烧损n n现状：很少使用现状：很少使用2022/11/132022/11/132626杨建国杨建国第二节 TIG焊的电流种类及极性-交流TIG焊n n串联电容串联电容n n优点：效果好

13、、不耗能优点：效果好、不耗能n n现状：广泛应用现状：广泛应用2022/11/132022/11/132727杨建国杨建国第三节 TIG焊设备2022/11/132022/11/132828杨建国杨建国第三节 TIG焊设备n n分类分类 操作方式分类操作方式分类n n手工手工n n自动自动 焊接电源分类法焊接电源分类法n n交流交流n n直流直流n n矩形波矩形波2022/11/132022/11/132929杨建国杨建国第三节 TIG焊设备2022/11/132022/11/133030杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊接电源n n外特性要求：陡降或者垂直下降特性2022/11/13202

14、2/11/133131杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊接电源2022/11/132022/11/133232杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n气冷气冷QQQQ（I100AI100AI100A）2022/11/132022/11/133333杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极焊枪的要求良好的导电气体良好的流态良好的冷却可达性好结构简单、重量轻、易维修2022/11/132022/11/133434杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n良好的流态良好的流态 层流层流 紊流紊流n n保证保证 气体镇静室气体镇静室 喷喷嘴嘴形形状状（形形状状、光光洁洁度度、出

15、出口口边边缘缘形形状状、同心度）同心度）2022/11/132022/11/133535杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n钨极的要求耐高温耐高温n n不易消耗不易消耗n n不夹钨不夹钨电子发射能力强电子发射能力强电流容量大电流容量大2022/11/132022/11/133636杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n分类：纯钨纯钨钍钨钍钨铈钨铈钨锆钨锆钨2022/11/132022/11/133737杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n纯钨n n电子发射能力差、易消耗n n便宜n n一般用于交流焊接中2022/11/132022/11/133838杨建

16、国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n钍钨n n在钨中加入1-2%的ThO2n n载流能力强，易引弧、寿命长n n直流正接n n直流反接、交流时效果不明显n n增加直流分量n n有放射性2022/11/132022/11/133939杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n铈钨n n1-2%CeO2n n放射性较强、使用较少（电极端头为蓝色）n n优点与钍钨相同n n弧柱细，温度集中2022/11/132022/11/134040杨建国杨建国第三节 TIG焊设备-焊枪及电极n n锆钨n n更好，烧损极少2022/11/132022/11/134141杨建国杨建国第三节 TIG

17、焊设备-焊枪及电极n n电极形状电极形状2022/11/132022/11/134242杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺2022/11/132022/11/134343杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊前清理n n惰性气体（优缺点）n n清理方法油污、灰尘（有机溶剂）油污、灰尘（有机溶剂）氧化膜氧化膜n n机械法机械法 硬材料（抛光、吹砂、砂轮、砂带）硬材料（抛光、吹砂、砂轮、砂带）软材料（钢丝论、钢丝刷、刮刀）软材料（钢丝论、钢丝刷、刮刀）n n化学法（化学法（AlMgAlMg）n n机械机械+化学化学2022/11/132022/11/134444杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参

18、数的影响及选择n n参数：电流、电参数：电流、电压、焊接速度、压、焊接速度、填丝速度、保护填丝速度、保护气流量、喷嘴孔气流量、喷嘴孔径、钨极直径形径、钨极直径形状状I、VvLv2022/11/132022/11/134545杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择n nIP可焊板材厚度n nI凹陷n nI熔透深度n nI背面余高n nI焊缝宽度n nI正面余高n nI咬边、焊漏n nI未焊透2022/11/132022/11/134646杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择n nU U熔宽熔宽n nU U熔宽熔宽距离选择原则：不短接条件下，越短越好。不 填 丝：

19、1-3mm;填丝：3-6mm2022/11/132022/11/134747杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择n n焊接速度焊接速度v v热输入热输入（凹陷、熔深、熔宽）（凹陷、熔深、熔宽）n nv v气孔、未焊透、裂纹、夹渣、保护效果气孔、未焊透、裂纹、夹渣、保护效果n nv v焊穿、咬边焊穿、咬边n n原则：采用比较低的焊速原则：采用比较低的焊速2022/11/132022/11/134848杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择n n填丝速度与直径填丝速度与直径n n直径直径填丝填丝n nI I填丝填丝n n间隙间隙填丝填丝n n填丝速度不当填丝速度不

20、当 未焊透、焊缝余高过大、表面成型不好未焊透、焊缝余高过大、表面成型不好 焊穿、凹陷焊穿、凹陷n n板厚板厚直径直径n n间隙间隙直径直径2022/11/132022/11/134949杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择2022/11/132022/11/135050杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-焊接参数的影响及选择n n电极直径选择原则：尽可能选用小的电极直径，承载所需要的电流2022/11/132022/11/135151杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术n n引弧直接直接间接（高频、脉冲、引弧板）间接（高频、脉冲、引弧板）n n提前送气2022/11/13

21、2022/11/135252杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术短弧焊左焊法不超过4mm2022/11/132022/11/135353杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术2022/11/132022/11/135454杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术2022/11/132022/11/135555杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术n n收弧（延时通气）（多加焊丝，填满弧坑）n n电流衰减n n提高焊枪n n引出板2022/11/132022/11/135656杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术n n夹具成形成形防止变形防止变形2022/11/132022/11/135757杨建国杨建国第四节 TIG焊工艺-操作技术n n混合气体保护2022/11/132022/11/135858杨建国杨建国