1、项目五项目五 钨钨极惰性气体保护焊极惰性气体保护焊一、项目导入一、项目导入在锅炉、石油化工、电力、原子能等工业部门的小直径管道制作与安装过程中，通常要求单面焊双面成型的焊接。技术的关键是保证环缝根部全部熔透。TIG焊具有热输入调节方便，熔深和熔池容易控制，是全位置单面焊双面成型的最理想的焊接方法。图为生物制药设备(发酵罐)中的不锈钢管道，材质为0Cr18Ni9，壁厚为3.5mm，管径为40mm,为了确保焊接质量，采用钨极氩弧焊进行焊接。1-堵板；堵板；2-待焊管路；待焊管路；3-通气管路；通气管路；4-铜板；铜板；5-毡或软塑料；毡或软塑料；6-钢环；钢环；7-螺钉螺钉一、项目导入一、项目导入
2、3、工艺参数手工钨极氩弧焊(TIG)焊接奥氏体型不锈钢工艺参数见表51。表51 手工钨极氩弧焊(TIG)焊接奥氏体型不锈钢工艺参数（参考）注：采用直流正接，较大电流适用于在夹具垫板上焊接，较小电流适用注：采用直流正接，较大电流适用于在夹具垫板上焊接，较小电流适用于悬空焊接于悬空焊接( (不用垫板不用垫板) )。 使用时，根据管径大小，管子长短，也可灵活掌握。若管子直径小于25mm，可在管子一端用棉纱球或其他织物堵住，在管内充入氩气后，另一端也堵住。若选用ER308L焊丝，它是背面自保护TIG焊丝，可以免去管内充氩气保护。一、项目导入一、项目导入本项目主要学习：TIG焊的原理、特点及应用；TIG
3、焊的电流种类和极性及选用；TIG焊设备的种类；TIG焊工艺及焊接参数的选择；TIG焊的操作要点等。知识目标知识目标1掌握TIG焊的特点及应用。2熟悉TIG焊设备的组成、操作使用和维护保养。3掌握TIG焊的工艺及焊接参数的选择。4掌握TIG焊的操作要点。5. 了解TIG焊其他方法。能力目标能力目标1能够正确安装调试、操作使用和维护保养TIG焊设备；2能够根据实际生产条件和具体的焊接结构及其技术要求，正确选择TIG焊工艺参数和工艺措施；3掌握TIG焊的实际操作技能。相关知识相关知识TIG焊的特点及应用钨极氩弧焊示意图钨极氩弧焊示意图l-填充焊丝；填充焊丝；2-电弧；电弧；3-氩气流；氩气流；4-喷
4、嘴；喷嘴；5-导电嘴；导电嘴；6-钨极；钨极；7-进气管；进气管；8-工件工件相关知识相关知识与其他熔化极气体保护焊相比，TIG焊具有如下一些特点：（1）优点熔池保护效果好，焊缝金属质量高。氩气属于惰性气体，不溶于液态熔池，被焊金属及焊丝的元素不容易烧损及氧化，几乎所有的材料都可以焊接。电弧燃烧稳定，飞溅少，焊后无熔渣。TIG焊采用难熔金属纯钨或活性钨制作的电极，在焊接中不熔化。降低焊接应力，焊后变形小。TIG焊焊接热输入集中，焊缝热影响区窄，焊接应力与变形均小于其他焊接方法，适合薄板焊接。接头组织致密，力学性能较好。眀弧操作，容易观察，操作简单，特别适合全位置焊接。焊接线能量容易调节和控制，
5、可很好的控制熔池大小和尺寸。小电流焊接时，电弧燃烧稳定，相关知识相关知识（2）缺点熔深浅，熔覆速度慢，焊接生产率低。焊接电流大时，钨极有少量的蒸发，容易进入焊缝熔池，影响焊接质量。生产成本较其他焊接方法高。氩弧焊产生的紫外线是焊条电弧焊的1030倍，生成的臭氧对焊工危害较大。露天或野外作业，需要采取有效的防风措施，以免破坏氩气的保护效果。相关知识相关知识（3）TIG焊的应用范围TIG焊广泛应用飞机制造、石油化工、原子能等领域，适合焊接容易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高文刚、钛及钛合金及难溶的活性金属（钼、铌、锆）等。以焊接3mm以下的薄板为主，对于大厚度的重要构件、压力容器、管道等可用于打
6、底焊缝的焊接。相关知识相关知识2TIG焊的电流种类和极性 电流种类和极性的选择，主要取决于被焊材料的种类和对焊缝的要求。（1）电流种类TIG焊的电流可以采用直流电源、交流两种。直流又有直流正接和直流反接两种不同的使用方法。直流电源正接法图图53 直流电源的极性接法示意图直流电源的极性接法示意图（a）直流电源正接法）直流电源正接法 （b）直流电源反接法）直流电源反接法相关知识相关知识直流电源反接法图图5-4 铝铝TIG焊阴极清洗示意图焊阴极清洗示意图相关知识相关知识交流TIC焊图55交流钨极氩弧焊的电压和电流波形图相关知识相关知识U空载电压；U引1正半波引弧电压；U弧l正半波电弧电压；U引2负半
7、波引弧电压；U弧2负半波电弧电压；i 1正半波焊接电流 ；i 2负半波焊接电流t 1正半波通电时间；t2负半波通电时间；I0直流分量图中，当U引1 U引2时，则U弧1i2 t1t2相关知识相关知识3.TIG焊设备IG焊设备按焊接电源的不同又可分为交流TIG焊机（包括矩形波TIG焊机）、直流TIG焊机以及脉冲TIG焊机；按操作方式可分为手工TIG焊机和自动TIG焊机两类。下面以手工TIG焊机为例，介绍TIG设备。手工TIG焊设备是由焊接电源、引弧及稳弧装置、焊枪、供气及水冷系统和焊接程序控制装置等部分组成，见图57所示。相关知识相关知识图图5-7 手工钨极气体保护焊设备示意图手工钨极气体保护焊设
8、备示意图相关知识相关知识（1）焊接电源 直流电源 交流电源 逆变式弧焊电源 氩弧焊电源代号相关知识相关知识（2）引弧及稳弧装置引弧器稳弧器（3）焊枪氩弧焊枪一般由喷嘴、电极夹头、夹头套管、绝缘帽、进气管、冷却水管等部分组成。相关知识相关知识图58所示为TIG焊用典型的水冷式焊枪。1-钨极钨极 2-陶瓷喷嘴陶瓷喷嘴 3-密封环密封环 4-扎头套管扎头套管 5-电极扎头电极扎头6-枪体塑料压制件枪体塑料压制件 7-绝缘帽绝缘帽 8-进气管进气管 9-冷却水管冷却水管相关知识相关知识氩弧焊枪应满足以下要求：具有良好的导电性。氩气气流具有一定的流动状态和一定的挺度。焊枪具有长时间工作的性能。喷嘴与钨极
9、之间具有良好的绝缘性。结构简单，可达性好，便于操作且耐用和维护方便。氩弧焊时，最容易损坏的部件是喷嘴。焊接喷嘴的材料有陶瓷、紫铜和石英三种。高温陶瓷喷嘴既绝缘又耐热，应用广泛，但通常焊接电流不能超过350A。紫铜喷嘴使用电流可达500A，需用绝缘套将喷嘴和导电部分隔离。石英喷嘴较贵，但焊接时可见度好。目前，经常使用的喷嘴有：截面收敛形、等截面形和截面扩散形。见图59所示.相关知识相关知识图图5-9 常见的喷嘴形式常见的喷嘴形式（a）截面收敛形（）截面收敛形（b）等截面形（）等截面形（c）截面扩散形）截面扩散形相关知识相关知识（4）供气及水冷系统供气系统 TIG焊机的供气系统主要包括：氩气瓶、减
10、压器、气体流量计和电磁气阀组成，如图510所示。图图510 TIG焊气路系统示意图焊气路系统示意图1-氩气瓶；氩气瓶；2-减压器；减压器；3-气体流量计；气体流量计；4-气管；气管；5-电磁气阀电磁气阀 氩气瓶容积一般为40L，最大压力为14700Kpa，气瓶外涂灰色，并标以“氩气”字样。氩气在气瓶中呈现中性气态，从气瓶中引出后不需要加热和干燥。相关知识相关知识水冷系统水冷系统主要是冷却焊枪、焊接电缆和钨极。当焊接电流大于100A时需要水冷。对于手工水冷式焊枪，通常将焊接电缆装入通水软管中做成水冷电缆，这样可大大提高电流密度，减轻电缆重量，使焊枪更轻便。有时水路中还接入水压开关，保证冷却水接通
11、并有一定压力后才能起动焊机。相关知识相关知识（5）焊接程序控制装置起弧前必须用焊枪向始焊点提前14s送气，以驱赶管内和焊接区的空气。灭弧后应滞后一定时间(约515s)停气，以保护尚未冷却的钨极与熔池。在接通焊接电源的同时，即起动引弧装置。电弧引燃后即进入焊接，焊枪的移动和焊丝的送进也同时协调地进行；焊接即将结束时，焊接电流应能自动地衰减，直至电弧熄灭，以消除和防止弧坑裂纹；用水冷式焊枪时，送水与送气应同步进行。相关知识相关知识图511 a、b分别表示手工和自动TIG焊接的一般控制程序，焊接时由工人和焊机的控制系统配合完成。图图611 TIG焊的一般控制程序焊的一般控制程序（a）手工）手工TIG
12、焊焊 （b）自动）自动TIG焊焊相关知识相关知识（6）氩弧焊设备的安装外部检查。电气接线。供水系统安装。供气系统安装。焊枪安装。安装后检查。试焊。相关知识相关知识（7）氩弧焊机的保养氩弧焊焊机除与埋弧焊、CO2焊机的使用保养一样外，还必须注意几点：焊接使用前必须检查水管、气管的连接是否正常。焊枪的弹性钨极夹的夹紧情况和喷嘴的绝缘情况随时检查。气瓶不能与焊接区靠近，氩气瓶应固定可靠，防止歪倒伤人及损坏严压器。工作完毕或临时离开工作场地时必须切断焊机电源，关闭水源及气源。建立定期的维修制度。相关知识相关知识（8）安全防护措施通风措施防护射线措施防护高频的措施其它个人防护措施相关知识相关知识5、典型
13、TIG焊设备介绍下面以NSA-500-1型手工TIC焊机为例介绍。NSA-500-1型焊机主要用来焊接铝、镁及其合金的焊接构件。该机主要由弧焊电源、焊枪和控制箱等部分组成，外部接线图如图512所示。图图512 NSA-500-1TIG焊机接线示意图焊机接线示意图相关知识相关知识NSA-500一1型焊机电路原理如图513所示。它由焊接主电路、高压脉冲发生器电路、引弧触发电路、稳弧触发电路、操作程序控制电路及延时电路组成。NSA-500-1型焊机用电容充放电延时电路来控制提前送气和滞后停气的时间。其他程序由继电接触器控制。该焊机没有电流衰减装置。相关知识相关知识图图5-13 NSA-500-1 T
14、IG焊机电路原理图焊机电路原理图相关知识相关知识4.TIG焊（1）焊前准备接头及坡口形式的选择钨极氩弧焊的接头形式有对接、搭接、角接、T形接和端接五种基本类型。图图5-15 焊接接头形式对气体保护效果的影响焊接接头形式对气体保护效果的影响a）、）、b）对接、）对接、T形接头，保护效果好形接头，保护效果好 c)、d)搭接、角接接头，保护效果较差搭接、角接接头，保护效果较差相关知识相关知识为了改善气体保护效果，可以采用预先加挡板和加大气体流量等方法来提高气体保护效果。见图516所示。图图516 氩弧焊临时挡板的安装氩弧焊临时挡板的安装焊件清理氩弧焊时，焊前必须清除填充焊丝及工件坡口和坡口两侧表面至
15、少20范围内的油污、水分、灰尘、氧化膜等。相关知识相关知识（2）焊接材料的选择钨极常用的有纯钨极、钍钨极和铈钨极三种。推荐使用铈钨极。钨极的直径决定了焊枪的结构尺寸、质量和冷却方式，直接影响焊工的劳动条件和焊接质量。不同直径钨极的焊接电流范围见表513所示。相关知识相关知识表513钨极许用电流范围相关知识相关知识当电流种类和大小变化时，为保持电弧的稳定性，应将钨极端部磨成不同形状，如图516所示。图图516 常用钨极端部形状常用钨极端部形状（a）小电流）小电流 （b）大电流）大电流 （c）交流）交流相关知识相关知识氩气图图517 氩气的有效保护区氩气的有效保护区a）保护效果好）保护效果好 b）
16、保护效果不好）保护效果不好相关知识相关知识3.焊接工艺参数及选择焊接电流图图518 TIG焊焊缝截面焊焊缝截面a）不填充焊丝）不填充焊丝 b）填充焊丝）填充焊丝相关知识相关知识电弧电压图图519 喷嘴到工件的距离与保护区大小的关系喷嘴到工件的距离与保护区大小的关系相关知识相关知识焊接速度图图520 焊接速度对气体保护效果的影响焊接速度对气体保护效果的影响相关知识相关知识钨极直径及端部形状保护气体流量填丝速度与焊丝直径相关知识相关知识5.TIG焊的操作要点（1）引弧利用高频振荡器产生的高频高压击穿钨极与试件之间的间隙(约3mm左右)而引燃电弧。如图521所示。图图521 引弧方法示意图引弧方法示意图相关知识相关知识（2）焊枪摆动方式手工钨极氩弧焊的焊枪运行基本动作包括：p沿焊枪钨极轴线的送进p沿焊缝轴线方向纵向移动p横向摆动相关知识相关知识（3）填丝连续填丝图图522连续填丝操作技术连续填丝操作技术相关知识相关知识断续填丝特殊填丝图图523 填丝位置的示意图填丝位置的示意图相关知识相关知识（4）收弧（5）焊道接头（6）焊枪、焊丝、工件之间的相互位置图图524平焊焊枪、焊丝角度平焊焊枪、焊
