氬弧焊焊接工藝

《焊接工藝》講授：邱葭菲教授衡陽財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術學院模塊三氬弧焊任務一認識手工鎢極氬弧焊及其設備了解氬弧焊的特點、類型及應用范圍認識鎢極氬弧焊的焊接設備能正確使用鎢極氬弧焊機相關知識1．氬弧焊的原理氬弧焊是使用氬氣作為保護氣體的一種氣體保護電弧焊方法

1—熔池2一噴嘴3一鎢極4一氣體5一焊縫6一焊絲7一送絲滾輪a)鎢極氬弧焊b)熔化極氬弧焊（1）焊縫質(zhì)量較高由于氬氣是惰性氣體，不與金屬產(chǎn)生化學反應，同時氬氣不溶解于液態(tài)金屬，將其作為氣體保護層，使高溫下被焊金屬中的合金元素不會氧化燒損，并且保護效果好，因此，能獲得較高的焊接質(zhì)量。（2）焊接變形與應力小，特別適宜于薄件的焊接。（3）可焊的材料范圍廣，幾乎所有的金屬材料都可進行氬弧焊。（4）操作技術易于掌握，容易實現(xiàn)機械化和自動化。2．氬弧焊的特點根據(jù)所用的電極材料可分為:鎢極氬弧焊(不熔化極)(用TIG表示)熔化極氬弧焊(用MIG表示)根據(jù)操作方式可分為:手工氬弧焊半自動氬弧焊自動氬弧焊根據(jù)采用的電源種類可分為:直流氬弧焊交流氬弧焊3．氬弧焊的分類 手工鎢極氬弧焊設備由焊接電源、焊槍、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等部分組成1-焊件2-焊槍3-遙控盒4-冷卻水5-電源與控制系統(tǒng)6-電源開關7-流量調(diào)節(jié)器8-氬氣瓶4．鎢極氬弧焊設備（1）焊接電源

鎢極氬弧焊要求采用具有陡降外特性的焊接電源，有直流電源和交流電源兩種。常用的直流鎢極氬弧焊機有WS-250型、WS-400型等；交流鎢極氬弧焊機有WSJ-150型、WSJ-500型等；交直流鎢極氬弧焊機有WSE-150型、WSE-400型等。（2）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是通過控制線路，對供電、供氣與穩(wěn)弧等各個階段的動作進行控制。手工鎢極氬弧焊控制程序（3））焊焊槍槍焊槍槍的的作作用用是是裝裝夾夾鎢鎢極極、、傳傳導導焊焊接接電電流流、、輸輸出出氬氬氣氣流流和和啟啟動動或或停停止止焊焊機機的的工工作作系系統(tǒng)統(tǒng)。。焊焊槍槍分分為為大大、、中中、、小小三三種種，，按按冷冷卻卻方方式式又又可可分分為為氣氣冷冷式式和和水水冷冷式式。。當當所所用用焊焊接接電電流流小小于于150A時時，，可可選選擇擇氣氣冷冷式式焊焊槍槍見見下下圖圖。。1-鎢鎢極極2-陶陶瓷瓷噴噴嘴嘴3-槍槍體體4-短短帽帽5-手手把把6-電電纜纜7-氣氣體體開開關關手手輪輪8-通通氣氣接接頭頭9-通通電電接接頭頭焊接接電電流流大大于于150A時時，，必必須須采采用用水水冷冷式式焊焊槍槍見見下下圖圖：：1-鎢鎢極極2-陶陶瓷瓷噴噴嘴嘴3-導導流流件件4、、8-密密封封圈圈5-槍槍體體6-鎢鎢極極夾夾頭頭7-蓋蓋帽帽9-船船形形開開關關10-扎扎線線11-手手把把12-插插圈圈13-進進氣氣皮皮管管14-出出水水皮皮管管15-水水冷冷纜纜管管16-活活動動接接頭頭17水水電電接接頭頭常見見的的焊焊槍槍噴噴嘴嘴形形狀狀示示意意圖圖a））圓圓柱柱帶帶錐錐形形b））圓圓柱柱帶帶球球形形c））圓圓錐錐形形（4））供供氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)供氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)由由氬氬氣氣瓶瓶、、氬氬氣氣流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器及及電電磁磁氣氣閥閥組組成成。。1））氬氬氣氣瓶瓶外外表表涂涂灰灰色色，，并并用用綠綠漆漆標標以以““氬氬氣氣””字字樣樣。。氬氬氣氣瓶瓶最最大大壓壓力力為為15MPa，，容容積積為為40L。。2））電電磁磁氣氣閥閥是是開開閉閉氣氣路路的的裝裝置置，，由由延延時時繼繼電電器器控控制制，，可可起起到到提提前前供供氣氣和和滯滯后后停停氣氣的的作作用用。。3））氬氬氣氣流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器起起降降壓壓和和穩(wěn)穩(wěn)壓壓的的作作用用及及調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)氬氬氣氣流流量量。。氬氬氣氣流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的外外形形如如右右圖圖。。（5））冷冷卻卻系系統(tǒng)統(tǒng)用用來來冷冷卻卻焊焊接接電電纜纜、、焊焊槍槍和和鎢鎢極極。。如如果果焊焊接接電電流流小小于于150A可可以以不不用用水水冷冷卻卻。。使使用用的的焊焊接接電電流流超超過過150A時時，，必必須須通通水水冷冷卻卻，，并并以以水水壓壓開開關關控控制制。。鎢極極氬氬弧弧焊焊的的焊焊接接材材料料主主要要有有鎢鎢極極、、氬氬氣氣和和焊焊絲絲。。（1））鎢鎢極極氬氬弧弧焊焊時時鎢極極作為為電電極極起起傳傳導導電電流流、、引引燃燃電電弧弧和和維維持持電電弧弧正正常常燃燃燒燒的的作作用用。。目目前前所所用用的的鎢鎢極極材材料料主主要要有有以以下下幾幾種種。。1））純純鎢鎢極極其其牌牌號號是是Wl、、W2，，純純度度99.85%以以上上。。純純鎢鎢極極要要求求焊焊機機空空載載電電壓壓較較高高，，使使用用交交流流電電時時，，承承載載電電流流能能力力較較差差，，故故目目前前很很少少采采用用。。為為了了便便于于識識別別常常將將其其涂涂成成綠綠色色。。2．．鎢鎢極極氬氬弧弧焊焊的的焊焊接接材材料料2)釷釷鎢鎢極極其其牌牌號號是是WTh-10、、WTh-15，，是是在在純純鎢鎢中中加加入入1％％～～2%的的氧氧化化釷釷(ThO2)而而成成。。釷釷鎢鎢極極電電子子發(fā)發(fā)射射率率提提高高，，增增大大了了許許用用電電流流范范圍圍，，降降低低了了空空載載電電壓壓，，改改善善引引弧弧和和穩(wěn)穩(wěn)弧弧性性能能，，但但是是具具有有微微量量放放射射性性。。為為了了便便于于識識別別常常將將其其涂涂成成紅紅色色。。3)鈰鈰鎢鎢極極其其牌牌號號是是Wce-20，，是是在在純純鎢鎢中中加加入入2%的的氧氧化化鈰鈰(CeO)而而成成。。鈰鈰鎢鎢極極比比釷釷鎢鎢極極更更容容易易引引弧弧，，使使用用壽壽命命長長，，放放射射性性極極低低，，是是目目前前推推薦薦使使用用的的電電極極材材料料。。為為了了便便于于識識別別常常將將其其涂涂成成灰灰色色。。長度范圍圍供給，，在76～610mm之間；；常用的直直徑為0.5、、1.0、1.6、2.0、、2.4、3.2、4.0、、5.0、6.3、8.0、10mm多種。。鎢極端部部的形狀狀鎢極的規(guī)規(guī)格：a)圓圓錐形b)圓臺臺形c)球形形（2）氬氬氣惰惰性氣氣體，氬氬氣的密密度比空空氣大，，可形成成穩(wěn)定的的氣流層層，覆蓋蓋在熔池池周圍，，對焊接接區(qū)有良良好的保保護作用用。氬弧弧焊對氬氬氣的純純度要求求很高，，按我國國現(xiàn)行標標準規(guī)定定，其純純度應達達到99.99%。焊接用氬氬氣以瓶瓶裝供應應，其外外表涂成成灰色，，并且標標注有綠綠色“氬氬氣”字字樣。氬氬氣瓶的的容積一一般為40L，，最高工工作壓力力為15MPa。使用用時，一一般應直直立放置置。（3）焊焊絲氬氬弧焊焊用焊絲絲主要分分鋼焊絲絲和有色色金屬焊焊絲兩大大類。焊焊絲可按按GB/T8110-1995《氣氣體保護護電弧焊焊用碳、、低合金金鋼焊絲絲》和YB/T5092-1996《焊接接用不銹銹鋼焊絲絲》選用。焊接有有色金屬屬一般采采用與母母材相當當?shù)暮附z絲。氬弧弧焊用焊焊絲直徑徑主要有有0.8、1.0、1.2、、1.4、1.5、1.6、、2.0、2.4、2.5、、4.0、5.0、6.0mm等十十余種規(guī)規(guī)格，多多選用直直徑2.0～4.0mm的焊焊絲。任務實施施參觀鎢極極氬弧焊焊操作，，加深對對鎢極氬氬弧焊的的工作過過程、焊焊接設備備、焊接接材料的的認識，，并按參參觀記錄錄下表內(nèi)內(nèi)容加以以總結。。參觀記錄錄表時間任務二手手工工鎢極氬氬弧操作作1、會正正確選用用鎢極氬氬弧焊工工藝參數(shù)數(shù)2、掌握握鎢極氬氬弧焊操操作技術術手工鎢極極氬弧焊焊薄板焊焊件圖相關知識識電源種類類和極性性鎢極直徑徑焊接電流流電弧電壓壓焊接速度度1．鎢極極氬弧焊焊焊接工工藝參數(shù)數(shù)氬氣流量量噴嘴直徑徑噴嘴與焊焊件間的的距離鎢極伸出出長度（1）焊焊接電源源的種類類和極性性鎢極氬弧弧焊可以以采用交交流或直直流兩種種焊接電電源，采采用哪種種電源與與所焊金金屬或合合金種類類有關；；采用直直流電源源時還要要考慮極極性的選選擇。a）直流流反接b）直流流正接采用直流流反接時時，焊件件是陰極極，質(zhì)量量較大的的氬正離離子流向向焊件，，撞擊金金屬熔池池表面，，可將鋁鋁、鎂等等金屬表表面致密密難熔的的氧化膜膜擊碎，，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱為為“陰極極破碎””作用。。但是直流流反接時時，鎢極極因接正正極溫度度較高，，容易過過熱或燒燒損。所所以，鋁鋁、鎂及及其合金金一般不不采用直直流反接接，而應應盡可能能使用交交流電進進行焊接接。采用直流流正接，，沒有““陰極破破碎”作作用，故故適用于于焊接不不銹鋼、、耐熱鋼鋼、鈦、、銅及其其合金。。（2）鎢鎢極直徑徑與焊接接電流鎢極直直徑應應根據(jù)據(jù)焊接接電流流大小小而定定，焊焊接電電流通通常根根據(jù)焊焊件的的材質(zhì)質(zhì)、厚厚度來來選擇擇。（3））電弧弧電壓壓電弧電電壓主主要由由弧長長決定定。電電弧長長度增增加，，容易易產(chǎn)生生未焊焊透的的缺陷陷，并并使保保護效效果變變差，，因此此應在在電弧弧不短短路的的情況況下，，盡量量控制制電弧弧長度度，一一般弧弧長近近似等等于鎢鎢極直直徑。。焊接速速度通通常是是由焊焊工根根據(jù)熔熔池的的大小小、形形狀和和焊件件熔合合情況況隨時時調(diào)節(jié)節(jié)。過過快的的焊接接速度度會使使氣體體保護護氛圍圍破壞壞，焊焊縫容容易產(chǎn)產(chǎn)生未未焊透透和氣氣孔；；焊接接速度度太慢慢時，，焊縫縫容易易燒穿穿和咬咬邊。。（4）焊焊接速速度噴嘴直直徑的的大小小，直直接影影響保保護區(qū)區(qū)的范范圍，，一般般根據(jù)據(jù)鎢極極直徑徑來選選擇。。按生生產(chǎn)經(jīng)經(jīng)驗：：2倍倍的鎢鎢極直直徑再再加上上4mm即即為選選擇的的噴嘴嘴直徑徑。流量合合適時時，熔熔池平平穩(wěn)，，表面面明亮亮無渣渣，無無氧化化痕跡跡，焊焊縫成成形美美觀；；流量量不合合適，，熔池池表面面有渣渣，焊焊縫表表面發(fā)發(fā)黑或或有氧氧化皮皮。氬氬氣的的合適適流量量為0.8～1.2倍的的噴嘴嘴直徑徑。（5）氬氬氣流流量與與噴嘴嘴直徑徑噴嘴與與焊件件間的的距離離以8～14mm為為宜。。距離離過大大，氣氣體保保護效效果差差；若若距離離過小小，雖雖對氣氣體保保護有有利，，但能能觀察察的范范圍和和保護護區(qū)域域變小小。（6））噴嘴嘴與焊焊件間間的距距離（7））鎢極極伸出出長度度為了防防止電電弧熱熱燒壞壞噴嘴嘴，鎢鎢極端端部應應突出出噴嘴嘴以外外，其其伸出出長度度一般般為3～4mm。伸伸出長長度過過小，，焊工工不便便于觀觀察熔熔化狀狀況，，對操操作不不利；；伸出出長度度過大大，氣氣體保保護效效果會會受到到一定定的影影響。。操作提提示：：具體的的方法法是在在鋁板板上點點焊。。電弧弧引燃燃后焊焊槍固固定不不動，，待燃燃燒5～10s后斷斷開電電源。。這時時鋁板板上焊焊點周周圍因因受到到“陰陰極破破碎””作用用，出出現(xiàn)銀銀白色色區(qū)域域，這這就是是氣體體有效效保護護區(qū)域域，稱稱為去去氧化化膜區(qū)區(qū)，其其直徑徑越大大，說說明保保護效效果好好。用焊點試驗驗法來判斷斷氣體保護護效果1—鎢極、、2—焊槍槍、3—焊焊件在生產(chǎn)實際際中也可以以通過直接接觀察焊縫縫表面色澤澤和是否存存在氣孔來來判定氣體體保護效果果如何，見見下表。（1）引弧弧通常常手工鎢極極氬弧焊機機本身具有有引弧裝置置（高壓脈脈沖發(fā)生器器或高頻振振蕩器），，鎢極與焊焊件并不接接觸保持一一定距離，，就能在施施焊點上直直接引燃電電弧。如沒沒有引弧裝裝置操作時時，可使用用純銅板或或石墨板作作引弧板，，在其上引引弧，使鎢鎢極端頭受受熱到一定定溫度（約約1s），，立即移到到焊接部位位引弧焊接接。這種接接觸引弧，，會產(chǎn)生很很大的短路路電流，很很容易燒損損鎢極端頭頭。2．手工鎢鎢極氬弧焊焊操作要點點（2）持槍槍姿勢和焊焊槍、焊件件與焊絲的的相對位置置平焊時持槍槍的姿勢焊槍、焊件件與焊絲的的相對位置置一般焊槍與與焊件表面面成70°°～80°°左右的夾夾角，填充充焊絲與焊焊件表面為為15°～～20°（3）右焊焊法與左焊焊法右焊法適用用于厚件的的焊接，焊焊槍從左向向右移動，，電弧指向向已焊部分分，有利于于氬氣保護護焊縫表面面不受高溫溫氧化。左焊法適用用于薄件的的焊接，焊焊槍從右向向左移動，，電弧指向向未焊部分分有預熱作作用，容易易觀察和控控制熔池溫溫度，焊縫縫形成好，，操作容易易掌握。一一般均采用用左焊法。。（4）焊絲絲送進方法法一種方法是是以左手的的拇指、食食指捏住，，并用中指指和虎口配配合托住焊焊絲便于操操作的部位位。需要送送絲時，將將彎曲捏住住焊絲的拇拇指和食指指伸直如下下b圖，即即可將焊絲絲穩(wěn)穩(wěn)地送送入焊接區(qū)區(qū)，然后借借助中指和和虎口托住住焊絲，迅迅速彎曲拇拇指、食指指，向上倒倒換捏住焊焊絲如下a圖，如此此反復的填填充焊絲。。另一種方法法如下圖所所示夾持焊焊絲，用左左手拇指、、食指、中中指配合動動作送絲，，無名指和和小手指夾夾住焊絲控控制方向，，靠手臂和和手腕的上上、下反復復動作，將將焊絲端部部的熔滴送送入熔池，，全位置焊焊時多用此此法。（5）收弧弧一般氬弧焊焊機都配有有電流自動動衰減裝置置，收弧時時，通過焊焊槍手柄上上的按鈕斷斷續(xù)送電來來填滿弧坑坑。若無電電流衰減裝裝置時，可可采用手工工操作收弧弧，其要領領是逐漸減減少焊件熱熱量，如改改變焊槍角角度、稍拉拉長電弧、、斷續(xù)送電電等。收弧弧時，填滿滿弧坑后，，慢慢提起起電弧直至至熄弧，不不要突然拉拉斷電弧。。熄弧后，氬氬氣會自動動延時幾秒秒鐘停氣，，以防止金金屬在高溫溫下產(chǎn)生氧氧化。1．焊前準準備（1）焊接接設備WS-300型鎢鎢極氬弧焊焊機。（2）氬氣氣瓶及氬氣氣流量調(diào)節(jié)節(jié)器（AT-15型型）（3）鈰鎢鎢極Wce-20，直徑徑為2.4mm。（4）氣冷冷式焊槍QQ-85°/150-1型。（5）焊件件Q235-A，長×寬寬×厚為300×100×3mm。（6）焊絲絲H08A，直直徑為2.0mm。。（7）焊件件與焊絲清清理。（8）裝配配及定位焊焊。任務實施2、調(diào)試焊焊機1）分別開開啟氣閥和和電源開關關，若無無無異常情況況，可調(diào)節(jié)節(jié)焊接電流流為70～～100A，氬氣流流量為6～～7L/min。2）正式操操作前，通通過短時焊焊接，對設設備進行一一次負載檢檢查，檢查查氣路和電電路系統(tǒng)工工作是否正正常。3、確定焊焊接工藝參參數(shù)（1）打底底層焊接采用左焊法法，焊絲、、焊槍與焊焊件之間的的角度，見見下圖所示示.4、焊接操操作起焊時，將將穩(wěn)定燃燒燒的電弧移移向定位焊焊縫的邊緣緣，用焊絲絲迅速觸及及焊接部位位進行試探探，當感到到該部位變變軟開始熔熔化時，立立即填加焊焊絲，焊絲絲的填充一一般采用斷斷續(xù)點滴填填充法，同同時，焊槍槍向前作微微微擺動。。焊接過程中中，若焊件件間隙變小小時，則應應停止填絲絲，將電弧弧壓低1～～2mm，，直接進行行擊穿；當當間隙增大大時，應快快速向熔池池填加焊絲絲，然后向向前移動焊焊槍。一根焊絲用用完后，焊焊槍暫不抬抬起，按下下電流衰減減開關，左左手迅速更更換焊絲，，將焊絲端端頭置于熔熔池邊緣之之后，啟動動正常焊接接電流，繼繼續(xù)進行焊焊接。（2）蓋面面焊蓋面層焊接接應適當加加大焊接電電流，可選選擇比打底底層焊接時時稍大些的的鎢極直徑徑及焊絲。。操作時，，焊絲與焊焊件間的角角度盡量減減小，焊槍槍作小鋸齒齒形橫向擺擺動。（3）焊后后關閉氣路路和電源，，并清理操操作現(xiàn)場任務評價焊接質(zhì)量評評定表續(xù)前表技術指導問題1.操操作過程程中，若不不慎焊絲與與鎢極相觸觸碰怎么辦辦？回答：如果焊絲與與鎢極相觸觸碰，發(fā)生生瞬間短路路造成焊縫縫污染和夾夾鎢。應立立即停止焊焊接，用砂砂輪磨掉被被污染處，，直至露出出金屬光澤澤，被污染染的鎢極要要重新磨尖尖后，方可可繼續(xù)施焊焊。問題2.手工鎢極氬氬弧焊的氬氬氣流量大大小對焊縫縫質(zhì)量有何何影響？回答：如果氬氣流流量過小，，容易產(chǎn)生生氣孔、焊焊縫被氧化化等缺陷；；若氬氣流流量過大，，則會產(chǎn)生生紊流，使使空氣卷入入焊接區(qū)，，降低保護護效果。在在生產(chǎn)實踐踐中，孔徑徑在12～～20mm的噴嘴，，最佳氬氣氣流量范圍圍為8～16L/min。問題3.手工鎢極氬氬弧焊時，，如何判斷斷焊接電流流是否合適適？回答：焊接電流合合適時，鎢鎢極端部的的電弧呈半半球狀（下下圖a），，此時電弧弧穩(wěn)定，焊焊縫成形良良好；焊接接電流過小小時，鎢極極端部電弧弧偏移，此此時電弧飄飄動（下圖圖b）；焊焊接電流過過大時，鎢鎢極端部發(fā)發(fā)熱，鎢極極的部分熔熔化脫落到到熔池中