焊接方法与设备使用课件.pptx
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1、焊接方法与设备使用焊接方法与设备使用 2009.2国家重点培育院校国家重点培育院校焊接技术及自动化专业焊接技术及自动化专业精品课程精品课程任务任务5 5钨极惰性气体保护电弧焊钨极惰性气体保护电弧焊方法与设备使用方法与设备使用TIGTIG重点:重点:TIG焊的焊材:电极、焊丝;焊的焊材:电极、焊丝;TIG焊工艺;焊工艺;脉冲脉冲TIG焊焊难点:难点:交流交流TIG焊;焊;TIG焊工艺尤脉冲焊工焊工艺尤脉冲焊工艺艺学习建议:学习建议:应把应把TIG焊与其它焊接方法的特点进焊与其它焊接方法的特点进行比照,以促进理解、把握关键;行比照,以促进理解、把握关键;课本的内容不课本的内容不够完善,应注意所补充
2、的有关电极、工艺措施、脉够完善,应注意所补充的有关电极、工艺措施、脉冲冲TIG焊等有关内容;焊等有关内容;通过练习制订相应的焊接通过练习制订相应的焊接工艺等实践环节来培养和提高工艺能力和经验。工艺等实践环节来培养和提高工艺能力和经验。第一节第一节TIG焊的特点及应用焊的特点及应用几个概念:几个概念:钨极惰性气体保护电弧焊钨极惰性气体保护电弧焊tungsten inert-gas arc welding使用纯钨或活化钨钍钨、铈钨等作为电极使用纯钨或活化钨钍钨、铈钨等作为电极的惰性气体保护电弧焊,的惰性气体保护电弧焊,简称简称TIG焊焊,GB/T5185-1985的的标注代号是标注代号是141。钨
3、极气体保护电弧焊钨极气体保护电弧焊GTAWgas tungsten arc welding 钨极氩弧焊钨极氩弧焊argon tungsten arc welding141 氩弧焊氩弧焊 argon arc welding背景:背景:1930s,航空工业的大开展提出有色金属的焊接要,航空工业的大开展提出有色金属的焊接要求,而求,而MMA和和SAW不能很好地解决这个问题此前有原不能很好地解决这个问题此前有原子氢焊,但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题。为适应有子氢焊,但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题。为适应有色金属的焊接,钨极氩弧焊应运而生。色金属的焊接,钨极氩弧焊应运而生。一、一、TIG焊的原理如图焊的
4、原理如图二、TIG焊的特点焊的特点 优点优点 1几乎可以焊接所有的金属或合金几乎可以焊接所有的金属或合金 2焊接质量好焊缝纯洁、成形好、焊接质量好焊缝纯洁、成形好、热影响区小热影响区小 3适于薄板及打底全位置适于薄板及打底全位置4无飞溅无飞溅 缺点缺点 焊接效率低、成本高;对焊焊接效率低、成本高;对焊前清理要求严格;需要特殊的引弧前清理要求严格;需要特殊的引弧措施;紫外线强烈、臭氧浓度高;措施;紫外线强烈、臭氧浓度高;抗风能力差。抗风能力差。焊接过程动画焊接过程动画三、三、TIG焊的应用焊的应用 材料:多用于有色金属及其合金材料:多用于有色金属及其合金 厚度:多用于薄件从生产效率考虑,以厚度:
5、多用于薄件从生产效率考虑,以3mm以下为宜以下为宜 位置:多用于打底单面焊双面成形,薄件及管位置:多用于打底单面焊双面成形,薄件及管-管、管管、管-板也用于填充和盖面板也用于填充和盖面第二节第二节 TIG TIG焊的电流种类和极性焊的电流种类和极性TIG焊电流种类和极性计有焊电流种类和极性计有 直流:正接直流:正接 反接反接 交流:正弦交流交流:正弦交流 变极性方波交流变极性方波交流它们各有不同的特点和适用场合,应正确选择。它们各有不同的特点和适用场合,应正确选择。一、直流一、直流TIG焊焊 极性极性优点优点缺点缺点应用应用正接正接(DCEN)载流能力强、熔深大、烧损少、引弧易没有阴极清理作用
6、用于大多数的焊接场合(除Al、Mg外)反接反接(DCEP)有阴极清理作用载流能力弱、熔深小、烧损严重、引弧难实际很少采用正接与反接正接与反接焊接效果图焊接效果图钨极电流承载能力及阴极清理作用阴极雾化作用的机理钨极电流承载能力及阴极清理作用阴极雾化作用的机理直流正、反接时带电粒子的运动如图:直流正、反接时带电粒子的运动如图:反接时如左图,工件为阴极,反接时如左图,工件为阴极,正离子向工件运动。因阴极区正离子向工件运动。因阴极区有很高的电压降,在电场作用有很高的电压降,在电场作用下正离子高速撞击工件上的下正离子高速撞击工件上的氧化膜,使氧化膜破碎、分氧化膜,使氧化膜破碎、分解而被清理掉。又由于阴极
7、斑解而被清理掉。又由于阴极斑点总是优先在氧化膜处形成点总是优先在氧化膜处形成那里电子逸出功低,阴极斑那里电子逸出功低,阴极斑点又在邻近氧化膜上发射电子,点又在邻近氧化膜上发射电子,继而氧化膜又被去除继而氧化膜又被去除正接时如右图,这时电子向工件运动,虽数量多,但体积、质量太小,不能击正接时如右图,这时电子向工件运动,虽数量多,但体积、质量太小,不能击碎氧化膜,没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射,带走大量能量对钨碎氧化膜,没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射,带走大量能量对钨极产生冷却作用,所以钨极烧损少、电流承载能力大。极产生冷却作用,所以钨极烧损少、电流承载能力大。但这时大量电子从
8、工件向钨极运动,把大量能量交给钨极,导致其温度升高而烧这时大量电子从工件向钨极运动,把大量能量交给钨极,导致其温度升高而烧损。要防止烧损,只有减小电流!损。要防止烧损,只有减小电流!电流承载能力通常只有正接的电流承载能力通常只有正接的1/101/10,电流太小,电流太小,无实用价值。无实用价值。二、交流二、交流二、交流二、交流TIGTIGTIGTIG焊焊焊焊 变极性方波交流变极性方波交流itit应用应用:用于焊接铝、镁、铝青铜等合金:用于焊接铝、镁、铝青铜等合金外表易氧化、氧化膜致密。外表易氧化、氧化膜致密。正半周电极烧损降低,负半周获得阴极清正半周电极烧损降低,负半周获得阴极清理作用熔深和钨
9、极的电流承载能力理作用熔深和钨极的电流承载能力介于介于DCEN与与DCEP之间左图。之间左图。DCENAC正弦波交流正弦波交流交流的电流形式变脉宽方波交流变脉宽方波交流ti正弦波交流:正弦波交流:设备简单,但电弧稳定性差要有特别稳弧措施、有直流分量要有设备简单,但电弧稳定性差要有特别稳弧措施、有直流分量要有特别措施消除。特别措施消除。变脉宽方波交流:变脉宽方波交流:设备复杂,但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少,比正弦波交设备复杂,但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少,比正弦波交流有优势。流有优势。变极性方波交流:变极性方波交流:特点与变脉宽方波交流相同,但更好因负半周电流大小对阴极清特点与变
10、脉宽方波交流相同,但更好因负半周电流大小对阴极清理作用影响更大理作用影响更大交流交流TIG焊由于电弧每秒焊由于电弧每秒100次过零点,加上电极钨与焊件钢、次过零点,加上电极钨与焊件钢、铝等的物理性质、体积差异巨大,导致正、负半波电流波形严重不铝等的物理性质、体积差异巨大,导致正、负半波电流波形严重不对称正半波大、负半波小,带来以下问题需要解决:对称正半波大、负半波小,带来以下问题需要解决:1、过零点复燃稳弧、过零点复燃稳弧解决方法:用高压脉冲解决方法:用高压脉冲1500V稳弧稳弧2、回路直流分量的消除、回路直流分量的消除解决方法:在回路中串接电容器隔直传交解决方法:在回路中串接电容器隔直传交i
11、t 除以上的电流形式外,除以上的电流形式外,TIG焊还可以用脉冲电流形式包括直流脉焊还可以用脉冲电流形式包括直流脉冲和交流脉冲,将在第五节介绍冲和交流脉冲,将在第五节介绍第三节第三节TIG焊设备焊设备编号方法编号方法 如如WSJ-400、WSM-400、WSE-400等各项字母的意等各项字母的意义参见义参见GB/T10249-1988电焊机型号编制方法电焊机型号编制方法一、分类及组成一、分类及组成分类略分类略组成:组成:电源控制系统引稳弧装置焊枪供气系统电源控制系统引稳弧装置焊枪供气系统 水冷系统水冷系统自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置一焊接电源一焊接电
12、源直流电源、交流电源、交直流直流电源、交流电源、交直流电源均采用陡降或垂直下降外特电源均采用陡降或垂直下降外特性。性。陡降外特性的电源与普通电陡降外特性的电源与普通电弧焊的并无多大差异,原则上可弧焊的并无多大差异,原则上可以通用。以通用。多特性电源我国清华大学多特性电源我国清华大学1980s的专利的专利逆变电源开展方向逆变电源开展方向二焊枪及电极二焊枪及电极1、焊枪编号规则见、焊枪编号规则见P140水冷焊枪水冷焊枪QS大电流焊接用大电流焊接用I 100A 如:如:QS-75/400气冷焊枪气冷焊枪QQ小电流焊接用小电流焊接用I 100A如:如:QQ-85/100-C结构组成如右图,外观如以下图
13、。结构组成如右图,外观如以下图。喷喷嘴嘴内内径径DN、长长度度l0和和钨钨极极直直径径dw之之间的关系大致为单位间的关系大致为单位mm:DN=2.53.5dwL0=1.41.6DN+79喷喷嘴嘴有有陶陶瓷瓷、纯纯铜铜、石石英英喷喷嘴嘴。陶陶瓷瓷喷喷嘴嘴焊焊接接电电流流不不能能超超过过350A,纯纯铜铜喷喷嘴嘴使使用用电电流流可可达达500A。常常用用的的以以陶陶瓷瓷喷嘴比较多见。喷嘴比较多见。各种形状的喷嘴见右图。各种形状的喷嘴见右图。喷嘴孔径与钨极尺寸之间的相喷嘴孔径与钨极尺寸之间的相应数值关系大致为:应数值关系大致为:喷嘴孔径喷嘴孔径/mm/mm钨极直径钨极直径/mm/mm6.46.40.
14、50.58 81.01.09.59.51.61.6或或2.42.411.111.13.23.22 2 2 2、电极、电极、电极、电极 纯钨纯钨-应用最早,适用交流焊接,综合性能欠佳应用最早,适用交流焊接,综合性能欠佳 钍钨钍钨-传统电极,综合性能较好,国外多用,有放射性。传统电极,综合性能较好,国外多用,有放射性。铈钨铈钨-在低电流下有优良的起弧性能,维弧电流较小,常用于管道、不锈钢在低电流下有优良的起弧性能,维弧电流较小,常用于管道、不锈钢制品和细小精致部件的制品和细小精致部件的焊接。放射性剂量极低,在直流小电流时,是钍钨焊接。放射性剂量极低,在直流小电流时,是钍钨电极的首选替代品。电极的首
15、选替代品。镧钨镧钨-焊接性能优良,耐用电流高而烧损率低;导电性能接近于焊接性能优良,耐用电流高而烧损率低;导电性能接近于2 2钍钍钨无论交直流,对习惯了钍钨的焊工,无需改变任何焊接操作程序就钨无论交直流,对习惯了钍钨的焊工,无需改变任何焊接操作程序就能方便地使用这种钨极,以免受放射性危害。能方便地使用这种钨极,以免受放射性危害。锆钨锆钨-在交流条件下,焊接性能良好,尤其在高负载电流时,电极端在交流条件下,焊接性能良好,尤其在高负载电流时,电极端部能保持圆球状而减少渗钨现象,并有良好的抗腐蚀性。抗氧化性强,部能保持圆球状而减少渗钨现象,并有良好的抗腐蚀性。抗氧化性强,可用于空气等离子弧切割可用于
16、空气等离子弧切割 钇钨钇钨-焊接时弧束细长,压缩程度大,在中、大电流时其熔深最大。目焊接时弧束细长,压缩程度大,在中、大电流时其熔深最大。目前主要用于前主要用于 事工业和航空航天工业。事工业和航空航天工业。复合电极复合电极-在钨基中添加两种以上稀土氧化物,全面提高电极的综在钨基中添加两种以上稀土氧化物,全面提高电极的综合性能。目前未见定型产品,已列入国家新产品开发方案,应密切关合性能。目前未见定型产品,已列入国家新产品开发方案,应密切关注。注。注意:不同的电极在端部有不同的颜色标记,可据此判断电极的种类注意:不同的电极在端部有不同的颜色标记,可据此判断电极的种类点击看附表补充:补充:1、钨极的
17、端部形状、钨极的端部形状 为适应不同场合的焊接要求,钨极端部要磨成不同的形状,常见为适应不同场合的焊接要求,钨极端部要磨成不同的形状,常见的有如图:的有如图:1尖锥状尖锥状适用于直流正接,交流亦可适用于直流正接,交流亦可锐角通常为锐角通常为30左右尖锥状左右尖锥状-适用于小直径钨极、小电流焊接的适用于小直径钨极、小电流焊接的场合场合钝角尖锥状通常钝角尖锥状通常90-适用于大直径钨极、大电流焊接的场合适用于大直径钨极、大电流焊接的场合不同的锥角时电弧的形态和焊缝熔深见上图。不同的锥角时电弧的形态和焊缝熔深见上图。尖锥状的电极为防止尖端烧损,可把尖端磨成一个小平台。尖锥状的电极为防止尖端烧损,可把
18、尖端磨成一个小平台。2半球状半球状 适用于交流焊接适用于交流焊接打磨钨极应注意使端部形状均匀一致、磨痕方向正确。打磨钨极应注意使端部形状均匀一致、磨痕方向正确。威特仕深圳焊接威特仕深圳焊接代理的钨极磨尖机代理的钨极磨尖机国外的钨极磨尖机国外的钨极磨尖机2 2、气体、气体1 1、氩气、氩气-应符合应符合GBT4842-1995GBT4842-1995纯氩的要求,纯度纯氩的要求,纯度99.9999.99VVVV 焊接用的氩气常以气态形式装于气瓶中。气瓶的最高工作压力焊接用的氩气常以气态形式装于气瓶中。气瓶的最高工作压力为为15MPa15MPa,瓶身涂色为灰色并注有绿色,瓶身涂色为灰色并注有绿色“氩
19、字样。氩字样。2 2、氦气、氦气-应符合应符合GB4844.2-1995GB4844.2-1995纯氦的要求,纯度纯氦的要求,纯度99.9999.99VVVV合格品合格品以上均为惰性气体惰性在此的意义:以上均为惰性气体惰性在此的意义:既不与金属发生反响,既不与金属发生反响,也不溶解于液态金属中也不溶解于液态金属中TIGTIG焊既可以用纯氩气,也可以用氦气电弧热量大但价格昂焊既可以用纯氩气,也可以用氦气电弧热量大但价格昂贵,同时也可以用混合气体包括惰性混合气如贵,同时也可以用混合气体包括惰性混合气如Ar-HeAr-He混合气和混合气和活性混合气如活性混合气如Ar-COAr-CO2 2等。等。详细
20、详细3 3、焊材、焊材TIGTIG焊的焊材主要为实芯焊丝焊的焊材主要为实芯焊丝焊棒焊棒。1 1钢类焊丝钢类焊丝可用的焊丝包括:可用的焊丝包括:实芯焊丝实芯焊丝GB/T14957-1994GB/T14957-1994熔化焊用钢丝熔化焊用钢丝 YB/T5092-1996 YB/T5092-1996焊接用不锈钢丝焊接用不锈钢丝 GB/T8110-1995 GB/T8110-1995气体保护电弧焊用碳钢、气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝低合金钢焊丝都可选用,其中都可选用,其中GB/T8110-1995GB/T8110-1995被推荐用于钨极气体保护电弧被推荐用于钨极气体保护电弧焊。焊。药芯焊丝包括药
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