第六模块 手工钨极氩弧焊

1. 第六模块 手工钨极氩弧焊 重点： 1.手工钨极氩弧焊基本知识 2.手工钨极氩弧焊基本操作 难点： 手工钨极氩弧焊基本操作

2. 一、手工钨极氩弧焊基本知识 • 手工钨极氩弧焊，是使用钨丝作电极，利用从喷嘴流出的氩气在电弧及焊接烙池周围形成连续封闭的气流，保护钨极、焊丝和焊接熔池不被氧化的一种手工操作的气体保护电弧焊，如图1所示。 图4.46 手工钨极氩弧焊 1—喷嘴2—钨极3—电弧4—焊缝5—焊件6—熔池7—焊丝8—氩气

3. 钨极氩弧焊具有焊缝质量高，被焊金属材料中合金元素烧损少。电弧热量集中，电流密度大，热影响区小，焊接变形小。适应范围广，可焊接黑色金属、不锈钢，也可以焊接有色金属及活性金属，可焊接0.5mm的薄板也可焊接中等厚度的焊件，由于明弧操作，便于对电弧、熔池观察。钨极氩弧焊具有焊缝质量高，被焊金属材料中合金元素烧损少。电弧热量集中，电流密度大，热影响区小，焊接变形小。适应范围广，可焊接黑色金属、不锈钢，也可以焊接有色金属及活性金属，可焊接0.5mm的薄板也可焊接中等厚度的焊件，由于明弧操作，便于对电弧、熔池观察。 • 由于上述原因，氩弧焊的致密性、机械性能好，而且焊缝表面成形美观，钨极氩弧焊有着广阔的应用范围。 • （一）手工钨极氩弧焊接设备 • 钨极氩弧焊机一般用于6～8mm以下的薄板焊件的焊接，焊机主要是由焊接电源、控制箱、焊枪、供气及冷却系统组成。 • 1.焊接电源 • 采用具有陡降外特性的焊接变压器。

4. 2.控制箱 • 控制箱内装有交流接触器、脉冲稳弧器、延时继电器、电磁气阀和消除直流分量的电器等控制元件。在控制箱后面装有接线板。控制箱上部装有电流表，电源与水流指示灯、电源转换开关、气流检查开关等元件。 • 3.供气系统 • 供气系统包括氩气瓶，减压器、流量计及电磁气阀等。 • （1）氩气瓶 氩气瓶构造和氧气瓶相同，外表涂灰色，并用绿漆标以“氩气”字样。氩气瓶最大压力为15MPa，容积一般为40L。 • （2）减压器 减压器用以减压和稳压，通常采用氧气减压器即可。 • （3）气体流量计 气体流量计是标定通过气体流量大小的装置。 • （4）电磁气阀 电磁气阀是开闭气路的装置，由延时继电器控制。可起到提前供气和滞后停气的作用。

5. 4.冷却系统 • 用来冷却焊接电缆，焊枪和钨极，如果电流小于150A时可不需用水冷却。为了保证焊接设备使用安全，在水路装有水压开关。当水流的压力太低，甚至断水时，水压开关的接点打开切断电源，从而可避免焊枪的导电部分烧毁。 • 使用的焊接电流超过200A时，必须通水冷却并以水压开关进行控制。 • 5.焊枪 • 手工钨极氩弧焊焊枪主体采用尼龙压制而成，重量轻、体积小、操作灵活、绝缘和耐热性好，具有一定的机械强度。作用是传导电流、输送氩气、夹持钨极。 • 氩弧焊枪由枪体、钨极扎头、钨极、进气管、陶瓷喷嘴等部分组成如图9。

6. 图9 钨极氩弧焊焊枪

7. （二）直流钨极氩弧焊交流钨极氩弧焊 1、直流钨极氩弧焊 （1）正极性 ①特点 电弧稳定；钨极寿命长；焊缝成形好。 ②问题 没有阴极破碎作用，不能用于焊接铝镁等易氧化的金属。 （2）反极性 ①特点 产热分配不利于焊接过程的进行；易形成宽而浅的焊缝；具有阴极破碎作用。 ②问题 钨极易氧化烧损，电弧不稳定，因而生产中很少采用。

8. 2.交流钨极氩弧焊 （1）优点 它兼有直流正、反极性的优点，设备简单简单成本低，维修方便。 （2）存在的问题与解决措施 ①直流分量 串联蓄电池；串联整流器和电阻；串联电容器。 ②引弧及稳弧 提高焊接电源的空载电压；采用高频振荡器；加高压脉冲。 （3）矩形波交流TIG焊 ①再引弧容易 ②可根据需要控制热量分配。

9. （三）氩气和钨极 1.氩气及氩气瓶 （1）氩气的特点 ①无色无味，比空气重25%（1.4倍）； ②产生的烟雾较少，便于控制熔池和电弧； ③惰性气体，同时能量损耗低，电弧燃烧稳定，适合手工焊； ④在空气中的含量0.935%（按容积计），沸点为-186℃，介于氧和氮（-196℃）之间，氩是分馏液态空气制氧的副产品，其纯度可达99.99% 。 （2）氩气瓶 氩气瓶是一种钢质圆柱形高压容器，其外表涂成灰 色并注有绿色“氩”字标志字样。目前我国常用氩气瓶 的容积有33、40、44L，最高工作压为15Mpa。

10. 2.钨极 （1）作用及要求 耐高温，熔点3657~3873K，沸点为6173K；导电性 好，强度高。钨及除应耐高温、导电性好、强度高外还应具 有很强的发射电子的能力（引弧容易，电弧稳定），电流承 载力大，寿命长，抗污染性好。 （2）钨极的种类及牌号 ①纯钨极 (99.92%、99.85%W) W1、W2 ②钍钨极 WTh—7、WTh—10、WTh—15 ③铈钨极 Wce —5、Wce—13、 Wce—20 ④锆钨极 WZr—15 ⑤镧钨极 还在研制之中 (3)钨极的尺寸及形状(图10) Ф=0.5 ～6.4mm； 小电流：20°锥角；l=（2-3）D 大电流：台锥形d=（1/3-1/4）D

11. 图10 钨极端部形状 a）尖角形b）台锥形

12. 二、手工钨极氩弧焊基本操作 • （一）引弧 • 为了提高焊接质量，手工钨极氩弧焊多采用引弧器引弧，如高频振荡器或高压脉冲发生器，使氩气电离而引燃电弧。其优点是：钨极与焊件不接触就能在施焊点直接引燃电弧，钨极端部损耗小；引弧处焊接质量高不会产生夹钨等缺陷。 • （二）焊接 • 1.打底焊 • 打底焊缝最好不在中途停止，如中途有停止时，则接头必须严格按要求进行打磨。而且，打底焊缝应有一定厚度：对于壁厚不大于10mm的管子，其厚度不得小于2～3mm；壁厚大于10mm的管子，其厚度不得小于4～5mm。打底焊缝需经自检合格后，才能填充焊接。

13. 2.焊接 • 焊接时要保证焊枪的角度及送丝位置，力求做到送丝均匀，以保证焊缝成形。 • 为了获得比较宽的焊道，保证坡口两侧的熔合质量，焊枪也可作横向摆动，但摆动频率不能太高，幅度不能太大，以不破坏熔池的保护效果为原则，由操作者灵活掌握。 • 打底层焊完后，在进行第二层焊接时，应注意不得将打底焊道烧穿，防止焊道下凹或背面剧烈氧化。 • 3.焊接接头质量的控制 • 无论打底层焊接还是填充层焊接，控制焊接接头的质量是很重要的。焊接时应尽量避免停弧，减少接头次数。但在实际操作时，由于需要更换焊丝、更换钨极以及焊接位置的变化，或要求对称分段焊接等必须停弧，所以接头是不可避免的，因此就应尽可能地设法控制接头的质量。控制焊接接头的质量有以下方法： • ①接头处要有斜坡，不能有死角。 • ②重新引弧的位置在原弧坑后面，使焊缝重叠20～30mm，重叠处一般不加或只加少量焊丝。 • ③熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。

14. （三）填丝 • 1.连续填丝 • 这种填丝操作技术较好，对保护层的扰动小，但比较难掌握。在连续填丝时，要求焊丝平直，用左手拇指、食指、中指配合动作送丝，无名指和小指夹住焊丝控制方向，如图11所示。 • 连续填丝时手臂动作不大，待焊丝快用完时才前移。当填丝量较大，采用较大的焊接参数时，多采用此法。 图11 连续填丝操作技术

15. 2.断续送丝 • 以左手拇指、食指、中指捏紧焊丝，焊丝末端应始终处于氩气保护区内。填丝动作要轻，不得扰动氩气层，以防止空气侵入。更不能像气焊那样在熔池中搅拌，而是靠手臂和手腕的上、下反复动作，将焊丝端部的熔滴送人熔池。全位置焊时多采用此法。 • 3.焊丝贴紧坡口或钝边一起熔入 • 即将焊丝弯成弧形，紧贴在坡口间隙处，焊接电弧熔化坡口钝边的同时也熔化了焊丝。由于坡口间隙应小于焊丝直径，此法可避免焊丝遮住操作者视线，适用于困难位置的焊接。填丝时的位置如图12所示。 图12 填丝的位置 a）正确 b）不正确

16. （四）收弧 • 收弧不当，会影响焊缝质量，使弧坑过深或产生弧坑裂纹，甚至造成返修。一般氩弧焊设备都配有电流自动衰减装置，若无电流衰减装置时，多采用改变操作方法来收弧。其基本要点是逐渐减少热量输入，如改变焊枪角度、拉长电弧、加大焊速等。对于管子封闭焊缝，最后的收弧一般多采用稍拉长电弧，重叠焊缝20～40mm，在重叠部分不加或少加焊丝。停弧后，氩气开关应延时10s左右再关闭（一般设备上都有提前送气、滞后关气的装置），防止金属在高温下继续氧化。 图13 左向焊与右向焊 a）左焊法 b）右焊法

17. （五）左焊法与右焊法 • 1.左焊法 • 在焊接过程中，焊丝与焊枪由右端向左端移动，焊接电弧指向未焊部分，焊丝位于电弧运动的前方，称为左焊法（图13a）。这种焊接方法操作者的视野不受阻碍，便于观察和控制熔池情况；焊接电弧指向未焊部分，既可对未焊部分起预热作用，又能减小熔深，有利于焊接薄件，特别是管子对接时的根部打底焊和焊易熔金属；操作简单方便，初学者容易掌握；焊大焊件，特别是多层焊时，热量利用率低，因而影响提高熔敷效率。 • 2.右焊法 • 如在焊接过程中，焊丝与焊枪由左端向右端施焊，焊接电弧指向已焊部分，填充焊丝位于电弧运动的后方，则称为右焊法（图13b）。这种焊接方法焊接电弧指向已凝固的焊缝金属，使熔池冷却缓慢，有利于改善焊缝金属组织，减少气孔、夹渣产生的可能性；因而提高了热利用率，在相同线能量时，右焊法比左焊法熔深大，故特别适合于焊接厚度较大、熔点较高的焊件；由于焊丝在熔池运动的后方，影响操作者的视线，不利于观察和控制熔池；无法在管道上（特别是小直径管）焊接。

18. 复习思考题 • 1．手工钨极氩弧焊接设备由哪几部分组成？ • 2．手工钨极氩弧焊接操作有何特点？ • 3．什么是左焊法与右焊法？各有什么特点？