企業(yè)培訓(xùn)_鎢極惰性氣體保護(hù)焊tig知識(shí)培訓(xùn)

鎢極惰性氣體保護(hù)焊 學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過本單元的學(xué)習(xí) 要使學(xué)生明確鎢極惰性氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 掌握鎢極惰性氣體保護(hù)焊的電流種類與極性的選擇 熟悉鎢極惰性氣體保護(hù)焊焊接工藝等內(nèi)容 并對(duì)鎢極惰性氣體保護(hù)焊的其他方法有一定的了解 綜合知識(shí)模塊一TIG焊的原理及特點(diǎn) 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊是指使用純鎢或鎢合金作電極的非熔化極惰性氣體保護(hù)焊方法 簡(jiǎn)稱為TIG焊 TIG焊可用于幾乎所有金屬及其合金的焊接 可獲得高質(zhì)量的焊縫 但由于其成本較高 生產(chǎn)率低 多用于焊接鋁 鎂 鈦 銅等非鐵金屬及合金 以及不銹鋼 耐熱鋼等材料 能力知識(shí)點(diǎn)一TIG焊的基本原理 TIG焊是在惰性氣體保護(hù)下 利用鎢極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲 也可以不加填充焊絲 形成焊縫的焊接方法 焊接時(shí)保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出 在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣 保護(hù)電極和焊接熔池以及臨近熱影響區(qū) 以形成優(yōu)質(zhì)的焊接接頭 TIG焊分為手工和自動(dòng)兩種 焊接時(shí) 用難熔金屬鎢或鎢合金制成的電極基本上不熔化 故容易維持電弧長(zhǎng)度的恒定 填充焊絲在電弧前方添加 當(dāng)焊接薄工件時(shí) 一般不需開坡口和填充焊絲 還可采用脈沖電流以防止燒穿工件 TIG焊一般采用氬氣作保護(hù)氣體 稱為鎢極氬弧焊 在焊接厚板 高導(dǎo)熱率或高熔點(diǎn)金屬等情況下 也可采用氦氣或氦氬混合氣作保護(hù)氣體 能力知識(shí)點(diǎn)二TIG焊的特點(diǎn) TIG焊與其他焊接方法相比有如下主要特點(diǎn) 1 焊接質(zhì)量好2 可焊金屬多3 適應(yīng)能力強(qiáng)4 焊接生產(chǎn)率低5 生產(chǎn)成本較高 能力知識(shí)點(diǎn)三TIG焊的應(yīng)用 TIG焊幾乎可用于所有鋼材 非鐵金屬及其合金的焊接 特別適合于化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬及其合金 常用于不銹鋼 高溫合金 鋁 鎂 鈦及其合金以及難熔的活潑金屬和異種金屬的焊接 TIG焊容易控制焊縫成形 容易實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形 主要用于薄件焊接或厚件的打底焊 脈沖TIG焊特別適宜于焊接薄板和全位置管道對(duì)接焊 但是 由于鎢極的載流能力有限 電弧功率受到限制 致使焊縫熔深淺 焊接速度低 TIG焊一般只用于焊接厚度在6mm以下的工件 綜合知識(shí)模塊二TIG焊的電流種類和極性 TIG焊時(shí) 焊接電弧正 負(fù)極的導(dǎo)電和產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)與電極材料的熱物理性能有密切關(guān)系 從而對(duì)焊接工藝有顯著影響 下面分別討論采用不同電流種類和極性進(jìn)行TIG焊的情況 能力知識(shí)點(diǎn)一直流TIG焊 直流TIG焊時(shí) 電流極性沒有變化 電弧連續(xù)而穩(wěn)定 按電源極性的不同接法 又可將直流TIG焊分為直流正極性法和直流反極性法兩種方法 1 直流正極性法直流正極性法焊接時(shí) 工件接電源正極 鎢極接電源負(fù)極 有如下特點(diǎn) 1 熔池深而窄 焊接生產(chǎn)率高 工件變形小 2 鎢極許用電流大 壽命長(zhǎng) 3 電弧引燃容易 燃燒穩(wěn)定 總之 直流正極性優(yōu)點(diǎn)較多 所以除鋁 鎂及其合金的焊接以外 TIG焊一般都采用直流正極性焊接 直流反極性法有如下特點(diǎn) 1 鎢極許用電流小 壽命短 直流反極性時(shí)鎢極處于正極 很容易使鎢極過熱熔化而燒損 2 由于在工件上放出的熱量不多 使焊縫熔深淺 生產(chǎn)率低 工件的變形大 3 有強(qiáng)烈的陰極破碎作用 能清除鋁 鎂及其合金工件表面的氧化膜 所以TIG焊中 除了鋁 鎂及其合金的薄件焊接外 很少采用直流反極性法 2 直流反極性法 直流反極性時(shí)工件接電源負(fù)極 鎢極接正極 這時(shí)工件和鎢極的導(dǎo)電和產(chǎn)熱情況與直流正極性時(shí)相反 正接與反接 電流種類和極性不同時(shí)純鎢極的許用電流 圖5 2TIG焊電流種類與極性對(duì)焊縫形狀的影響示意圖a 直流正極性b 直流反極性c 交流 能力知識(shí)點(diǎn)二交流TIG焊 但是 由于交流電弧每秒鐘要100次過零點(diǎn) 加上交流電弧在正負(fù)半周里導(dǎo)電情況的差別 又出現(xiàn)了交流電弧過零點(diǎn)后復(fù)燃困難和焊接回路中產(chǎn)生直流分量的問題 必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┎拍鼙ＷC焊接過程的穩(wěn)定進(jìn)行 交流TIG焊時(shí) 焊縫形狀也介于直流正極性與直流反極性之間 實(shí)踐證明 用交流TIG焊焊接鋁 鎂及其合金能獲得滿意的焊接質(zhì)量 DC AC TIG焊中廣泛采用的穩(wěn)弧措施是利用脈沖穩(wěn)弧器 在交流電流過零點(diǎn)進(jìn)入負(fù)極性半周瞬時(shí)施加高壓脈沖 其值通常在1500V以上 幫助電弧重新引燃 這種方法易保證穩(wěn)弧相位要求 穩(wěn)弧效果良好 1 過零點(diǎn)復(fù)燃及穩(wěn)弧措施 2 焊接回路中的直流分量及消除 在使用交流TIG焊焊接時(shí) 由于電極和工件的電 熱物理性能以及幾何尺寸等方面存在差異 造成電弧電流在正 負(fù)半周不對(duì)稱 這種電流不對(duì)稱的現(xiàn)象相當(dāng)于電弧電流由兩部分組成 一部分是交流電流 另一部分是疊加在交流部分上的直流電流 后者稱為直流分量 交流TIG焊時(shí)直流分量示意圖 直流分量的出現(xiàn)首先會(huì)使負(fù)極性 工件為負(fù)極 半周的電流幅值減小且作用時(shí)間縮短 因而減弱了 陰極破碎 作用 同時(shí)直流分量使焊接變壓器的工作條件惡化 造成焊接變壓器發(fā)熱 甚至燒毀 因此必須限制或消除直流分量 才能保證焊接過程的順利進(jìn)行 在TIG焊中 常用在焊接回路中串聯(lián)電容的方法限制或消除直流分量 這種方法是利用電容器隔直流 通交流的作用來消除直流分量的 這種方法能有效消除直流分量 使用和維護(hù)方便 所以得到了廣泛的應(yīng)用 但是 如果要通過較大的焊接電流 則需要很大的電容量 加大了設(shè)備成本 直流分量的影響及消除 能力知識(shí)點(diǎn)三脈沖TIG焊 1 脈沖TIG焊的原理薄件 超薄件焊接采用脈沖TIG焊 在脈沖焊接電流期間 電弧穩(wěn)定 電弧壓力大 易使母材熔化 在較低的基值電流期間可維持電弧不滅 使熔池凝固結(jié)晶 這樣 大 小電流不斷交替 既可避免大電流燒穿的現(xiàn)象 又能克服小電流電弧不穩(wěn)的問題 可保證焊接過程的順利進(jìn)行 2 脈沖TIG焊的特點(diǎn) 1 電弧壓力大 挺度好 可明顯地改善電弧的穩(wěn)定性 2 可控制對(duì)母材的熱輸入及焊縫成形 3 脈沖電流對(duì)熔池的攪拌作用可改善焊縫組織及外觀成形 4 電弧線能量低 裂紋傾向小3 脈沖TIG焊的應(yīng)用使脈沖TIG焊特別適于焊接熱敏感性強(qiáng)的金屬材料或薄件 超薄件 全位置 窄間隙以及中厚板開坡口多層焊的第一層封底焊 綜合知識(shí)模塊三TIG焊設(shè)備 TIG焊設(shè)備按焊接電源不同又可分為交流TIG焊機(jī) 包括矩形波TIG焊機(jī) 直流TIG焊機(jī)以及脈沖TIG焊機(jī) 按操作方式可分為手工TIG焊機(jī)和自動(dòng)TIG焊機(jī)兩類 手工TIG焊機(jī)主要由焊接電源 焊槍 供氣和供水系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等部分組成 自動(dòng)TIG焊機(jī)則在手工TIG焊機(jī)的基礎(chǔ)上 再增加焊接小車 或轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備 和焊絲送給機(jī)構(gòu)等組成 能力知識(shí)點(diǎn)一TIG焊機(jī)的分類及組成 TIG焊機(jī)可以采用直流 交流或交 直流兩用電源 無論是直流電源還是交流電源都應(yīng)具有陡降外特性或垂直下降外特性 以保證在弧長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí) 減小焊接電流的波動(dòng) 交流焊機(jī)電源常用動(dòng)圈漏磁式變壓器 直流電源可用硅整流電源 晶閘管式整流電源或逆變式整流電源 1 焊接電源 矩形波弧焊電源在交流TIG焊機(jī)中的應(yīng)用 由于它正 負(fù)半波通電時(shí)間比和電流比值均可以自由調(diào)節(jié) 因此 把它用于鋁及其合金的TIG焊接時(shí) 在弧焊工藝上具有電弧穩(wěn)定 電流過零點(diǎn)時(shí)重新引弧容易 不必加穩(wěn)弧器 通過調(diào)節(jié)正 負(fù)半波通電時(shí)間比 在保證陰極霧化作用的條件下增大正極性電流 從而可獲得最佳的熔深 提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)鎢極的壽命 可不用消除直流分量裝置等優(yōu)點(diǎn) 近年來 在交流TIG焊機(jī)中逐漸應(yīng)用了矩形波弧焊電源 TIG焊焊槍的作用是夾持電極 導(dǎo)電及輸送保護(hù)氣體 目前國(guó)內(nèi)使用的焊槍大體上有兩種 一種是氣冷式焊槍 用于小電流 最大電流不超過100A 焊接 另一種是水冷式焊槍 供焊接電流大于100A時(shí)使用 其結(jié)構(gòu)見圖 2 焊槍 電極 導(dǎo)電嘴和噴嘴 150mm 鎢極 標(biāo)志顏色 不同的電極在端部有不同的顏色標(biāo)記 典型的TIG焊接程序流程圖 1 提前送氣和滯后停氣 以保護(hù)鎢極和引弧 熄弧處的焊縫 2 自動(dòng)控制引弧器 穩(wěn)弧器的起動(dòng)和停止 3 手工或自動(dòng)接通和切斷焊接電源 4 焊接電流能自動(dòng)衰減 控制系統(tǒng)由引弧器 穩(wěn)弧器 行車 或轉(zhuǎn)動(dòng) 速度控制器 程序控制器 電磁氣閥和水壓開關(guān)等構(gòu)成 3 控制系統(tǒng) TIG焊機(jī)的供氣系統(tǒng)主要包括氬氣瓶 減壓器 流量計(jì)及電磁氣閥 其組成如圖5 10所示 供水系統(tǒng)主要用來冷卻焊接電纜 焊槍和鎢棒 如果焊接電流小于100A時(shí) 就不需要水冷 為保證冷卻水可靠接通并有一定的壓力才能啟動(dòng)焊接設(shè)備 通常在氬弧焊機(jī)中設(shè)有保護(hù)裝置 水壓開關(guān) 4 供氣供水系統(tǒng) 能力知識(shí)點(diǎn)二典型TIG焊機(jī) NSA 500 1型焊機(jī)主要用來焊接鋁 鎂及其合金的焊接構(gòu)件 該機(jī)主要由弧焊電源 焊槍和控制箱等部分組成 焊機(jī)結(jié)構(gòu)如圖5 11所示 圖5 11NSA 500 1型手工鎢極氬弧焊示意圖 NSA 500 1型焊機(jī)電氣原理如圖5 12所示 它由焊接主電路 高壓脈沖發(fā)生器電路 引弧觸發(fā)電路 穩(wěn)弧觸發(fā)電路 操作程序控制電路及延時(shí)電路組成 圖5 12NSA 500 1型手工鎢極氬弧焊機(jī)電氣原理圖 1 引弧器 TIG焊要求采用引弧器實(shí)現(xiàn)非接觸引弧 引弧器有高頻振蕩式和高壓脈沖式兩種 高頻振蕩器是非接觸式引弧的一種常用裝置 2 穩(wěn)弧器從前面分析可知 當(dāng)用TIG焊焊接鋁合金時(shí) 電流由正極性到負(fù)極性的過零瞬間 電弧重新引燃比較困難 為解決這個(gè)問題 可以采用高壓脈沖穩(wěn)弧器 引弧器和穩(wěn)弧器 NSA 500 1型焊機(jī)的操作程序由繼電接觸控制電路控制 該焊機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表5 3 表5 3NSA 500 1型焊機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù) 能力知識(shí)點(diǎn)三TIG焊機(jī)的保養(yǎng)和常見故障的排除 TIG焊機(jī)除與埋弧焊機(jī) CO2焊機(jī)的使用保養(yǎng)要求一樣外 還必須注意幾點(diǎn) 焊機(jī)在使用前 必須檢查水管 氣管的連接 保近焊接時(shí)能正常供水 供氣 特別是大電流TIG焊機(jī)應(yīng)更加重視 定期檢查焊槍的彈性鎢極夾頭的夾緊狀況和噴嘴的絕緣性能是否良好 NSA 500 1型TIG焊機(jī)控制線路較復(fù)雜 發(fā)生故障檢修前 應(yīng)使電容器C18先行放電 以防止觸電 表5 4NSA 500 1型焊機(jī)常見故障及檢修 表5 5部分國(guó)產(chǎn)TIG焊設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)及適用范圍 綜合知識(shí)模塊四TIG焊工藝 能力知識(shí)點(diǎn)一焊前清理 TIG焊采用惰性氣體保護(hù) 它沒有脫氧去氫的能力 為了確保焊接質(zhì)量 焊前對(duì)工件及焊絲必須清理干凈 不應(yīng)殘留油污 氧化皮 水分和灰塵等 如果采用工藝墊板 同樣也要進(jìn)行清理 否則它們就會(huì)從內(nèi)部破壞氬氣的保護(hù)作用 這往往是造成焊接缺陷 氣孔 的重要原因 TIG焊常用的清理方法有機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種 或兩者聯(lián)合進(jìn)行 化學(xué)法對(duì)于鋁 鎂 鈦及其合金等非鐵金屬的工件與焊絲表面氧化膜的清理效果好 且生產(chǎn)率高 鋁及其合金的化學(xué)清理工序見表5 6 表5 6鋁及其合金的化學(xué)清理 清理后的工件與焊絲必需妥善放置與保管 一般應(yīng)在24h內(nèi)焊接完 如果存放中弄臟或放置時(shí)間太長(zhǎng) 其表面氧化膜仍會(huì)增厚并吸附水分 因而為保證焊縫質(zhì)量 必須在焊前重新清理 能力知識(shí)點(diǎn)二焊接工藝參數(shù)的影響及選擇 TIG焊的焊接工藝參數(shù)有 焊接電流 電弧電壓 電弧長(zhǎng)度 焊接速度 填絲速度 保護(hù)氣體流量與噴嘴孔徑 鎢極直徑與形狀等 合理的焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證 1 工藝參數(shù)的影響 TIG焊時(shí) 可采用填充焊絲或不填充的方法形成焊縫 不填充焊絲法 主要用于薄板焊接 如厚度在3mm以下的不銹鋼板 可采用不留間隙的卷邊對(duì)接 焊接時(shí)不加填充焊絲 而且可實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形 填充或不填充焊絲焊接時(shí) 焊縫成形的差異如圖所示 圖5 13TIG焊焊縫截面a 不填充焊絲b 填充焊絲 焊接電流是TIG焊的主要工藝參數(shù) 在其它條件不變的情況下 電弧能量與焊接電流成正比 焊接電流越大 可焊接的材料厚度越大 因此 焊接電流是根據(jù)工件的材料性質(zhì)與厚度來確定的 當(dāng)焊接電流太大時(shí) 易引起焊縫咬邊 焊漏等缺陷 反之 焊接電流太小時(shí) 易形成未焊透焊縫 1 焊接電流 當(dāng)弧長(zhǎng)增加時(shí) 電弧電壓即增加 焊縫熔寬c和加熱面積都略有增大 但弧長(zhǎng)超過一定范圍后 會(huì)因電弧熱量的分散使熱效率下降 電弧力對(duì)熔池的作用減小 熔寬c和母材熔化面積均減小 同時(shí)電弧長(zhǎng)度還影響到氣體保護(hù)效果的好壞 一般在保證不短接的情況下 應(yīng)盡量采用較短的電弧進(jìn)行焊接 不加填充焊絲焊接時(shí) 弧長(zhǎng)以控制在l 3mm之間為宜 加填充焊絲焊接時(shí) 弧長(zhǎng)約3 6mm 2 電弧電壓 或電弧長(zhǎng)度 當(dāng)焊接速度過快時(shí) 焊縫易產(chǎn)生未焊透 氣孔 夾渣和裂紋等缺陷 反之 焊接速度過低時(shí) 焊縫又易產(chǎn)生焊穿和咬邊現(xiàn)象 從影響氣體保護(hù)效果這方面來看 當(dāng)焊接速度過快時(shí) 就可能使電極末端 部分電弧和熔池暴露在空氣中 從而惡化了保護(hù)作用 鑒于以上原因 在TIG焊時(shí) 采用較低的焊接速度比較有利 3 焊接速度 為了獲得良好的保護(hù)效果 必須使保護(hù)氣流量與噴嘴直徑匹配 也就是說 對(duì)于一定直徑的噴嘴 有一個(gè)獲得最佳保護(hù)效果的氣流量 此時(shí)保護(hù)區(qū)范圍最大 保護(hù)效果最好 在確定保護(hù)氣流量和噴嘴孔徑時(shí) 還要考慮焊接電流和電弧長(zhǎng)度的影響 當(dāng)焊接電流或電弧長(zhǎng)度增大時(shí) 電弧功率增大 溫度劇增 對(duì)氣流的熱擾動(dòng)加強(qiáng) 因此 為了保持良好的保護(hù)效果 則需要相應(yīng)增大噴嘴直徑和氣體流量 4 保護(hù)氣流量和噴嘴直徑 鎢極直徑的選擇取決于工件厚度 焊接電流的大小 電流種類和極性 原則上應(yīng)盡可能選擇小的電極直徑來承擔(dān)所需要的焊接電流 鎢極的許用電流還與鎢極的伸出長(zhǎng)度及冷卻程度有關(guān) 如果伸出長(zhǎng)度較大或冷卻條件不良 則許用電流將下降 一般鎢極的伸出長(zhǎng)度為5 10mm 5 電極直徑和端部形狀 2 焊接工藝參數(shù)的選擇 在焊接過程中 每一項(xiàng)參數(shù)都直接影響焊接質(zhì)量 而且各參數(shù)之間又相互影響 相互制約 為了獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫 除注意各焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形和焊接過程的影響外 還必須考慮各參數(shù)的綜合影響 即應(yīng)使各項(xiàng)參數(shù)合理匹配 TIG焊時(shí) 首先應(yīng)根據(jù)工件材料的性質(zhì)與厚度參考現(xiàn)有資料確定適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣冗M(jìn)行試焊 再根據(jù)試焊結(jié)果調(diào)整有關(guān)參數(shù) 直至符合要求 表5 7不銹鋼對(duì)接接頭手工鎢極氬弧焊焊接工藝參數(shù) 表5 8鋁合金對(duì)接接頭手工TIC焊焊接工藝參數(shù) 能力知識(shí)點(diǎn)三TIG焊操作技術(shù) 1 引弧引弧前應(yīng)提前5 10s送氣 引弧有兩種方法 高頻振蕩引弧 或脈沖引弧 和接觸引弧 最好是采用非接觸引弧 采用非接觸引弧時(shí) 應(yīng)先使鎢極端頭與工件之間保持較短距離 然后接通引弧器電路 在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下引燃電弧 這種引弧方法可靠性高 且由于鎢極不與工件接觸 因而鎢極不致因短路而燒損 同時(shí)還防止焊縫因電極材料落入熔池而形成夾鎢等缺陷 在用接觸引弧法時(shí) 為了防止焊縫夾鎢 可先在引弧版上引燃電弧 然后再將電弧移到焊縫起點(diǎn)處 焊槍與工件角度的選擇也應(yīng)以獲得好的保護(hù)效果 便于填充焊絲為準(zhǔn) 平焊 橫焊或仰焊時(shí) 多采用左焊法 焊槍和填充焊絲之間的相對(duì)位置如圖5 17所示 填充焊絲在熔池前均勻地向熔池送入 切不可擾亂氬氣氣流 焊絲的端部應(yīng)始終置于氬氣保護(hù)區(qū)內(nèi) 以免氧化 圖5 17平焊時(shí)焊槍及填充焊絲與工件的相對(duì)位置示意圖 2 焊接 焊接時(shí) 為了得到良好的氣保護(hù)效果 在不妨礙視線的情況下 應(yīng)盡量縮短噴嘴到工件的距離 采用短弧焊接 焊縫在收弧處要求不存在明顯的下凹以及產(chǎn)生氣孔與裂紋等缺陷 為此 在收弧處應(yīng)添加填充焊絲多使弧坑填滿 這對(duì)于焊接熱裂紋傾向較大的材料時(shí) 尤為重要 此外 還可采用電流衰減方法和逐步提高焊槍的移動(dòng)速度或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 以減少對(duì)熔池的熱輸入來防止裂紋 熄弧后 不要立即抬起焊槍 要使焊槍在焊縫上停留3 5s 待鎢極和熔池冷卻后 再抬起焊槍 停止供氣 以防止焊縫和鎢極受到氧化 至此焊接過程結(jié)束 關(guān)斷焊機(jī) 切斷水 電 氣路 3 收弧 I形對(duì)焊要點(diǎn) I形對(duì)焊要點(diǎn) 焊炬傾角過大易造成蛇行焊縫 焊接電流值應(yīng)比其它形狀時(shí)略低 為防止手晃 應(yīng)盡量使用空冷焊炬 焊接方向 填充焊絲 15 200 70 800 角焊要點(diǎn) 角焊要點(diǎn) 焊前要進(jìn)行固定焊 焊點(diǎn)距兩端為10mm鎢極伸出過長(zhǎng)易引起氣體保護(hù)