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關于手工鎢極氬弧焊,這些知識點你都知道嗎?

發(fā)布時間:2024-09-04 瀏覽次數(shù):48389次

      手工鎢極氬弧焊

      手工鎢極氬弧焊是一種非熔化極氣體保護焊方法,又叫做TIG焊。其原理是利用鎢極與焊件間產(chǎn)生的電弧熔化母材及填充焊絲進行焊接。焊接過程中,鎢極、熔池、鄰近區(qū)域及填充焊絲端部均處在氬氣保護之中。手工鎢極氬弧焊的焊接過程如下圖所示。

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      特點

(1)保護性能優(yōu)良

     氬氣是一種惰性氣體,它既不溶于液態(tài)金屬,也不與熔化金屬發(fā)生反應,也不會造成合金元素的燒損,可有效避免氣孔的產(chǎn)生,對熔池保護效果較好。


(2)可實現(xiàn)高電流密度焊接

      氬氣的熱容量和導熱性小,機械壓縮效應好,電弧熱量集中,可實現(xiàn)高電流密度焊接。


(3)明弧焊接

      因為焊接過程是明弧焊接,所以可以在焊接過程中方便地觀察熔池,對單面焊雙面成形極為有利。


(4)焊接過程穩(wěn)定

     焊接過程中電弧燃燒穩(wěn)定,無飛濺,焊縫成形美觀。


(5)適用范圍廣

      手工鎢極氬弧焊適用于各類金屬和各種空間位置的焊接,也適用于超薄件的焊接。


      手工鎢極氬弧焊的缺點是焊接生產(chǎn)率低,不宜在有風的地方施焊,且焊工易疲勞。

     焊接設備

      手工鎢極氬弧焊設備由弧焊電源、控制裝置、焊槍、供氣和供水系統(tǒng)等部分組成。


1.焊接電源

      手工鎢極氬弧焊焊接電源分直流和交流兩大類。根據(jù)所焊的材料不同,可選擇不同類型的焊接電源,具體選擇方法如下:


     1)當焊接一般結構鋼和銅合金材料時,可選用直流電源。


      2)當焊接薄板結構或熱敏感性較強的鈦合金材料時,可選用直流脈沖氬弧焊機。


      3)當焊接鋁、鎂及其合金材料時,可選用交流氬弧焊機。


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2.引弧裝置

      由于氬氣的電離電位較高,引燃電弧較困難,因此專用的鎢極氬弧焊機都設有引弧裝置。直流氬弧焊機接入脈沖引弧器,交流氬弧焊機接入高頻振蕩器以利于引弧。如果只能采用普通直流電源時則必須要求有較高的空載電壓。


3.穩(wěn)弧裝置

      直流電源焊接時,由于電流平穩(wěn),不需增加特殊的穩(wěn)弧裝置。但交流電源則不同,由于電源是以50Hz的頻率供給,正半波到負半波每秒有100次的電弧衰減熄滅過程,使鎢極電子發(fā)射和氣體電離程度減弱。不增加穩(wěn)弧裝置,電弧無法穩(wěn)定,甚至熄弧。所以通常在交流電源內(nèi)部串接脈沖穩(wěn)弧器,以穩(wěn)定電弧。


4.供氣、供水裝置

     手工鎢極氬弧焊焊槍由于長期在高溫下使用,不但氣管有可能燒化粘連,破壞氣路暢通,其他元件也易過熱損壞,同時,過熱的焊槍也使焊工無法操作。因而冷卻裝置必不可少。當采用小參數(shù)、短時間焊接時,可采用特制的氣冷焊槍依靠氬氣進行冷卻。而采用較大參數(shù)或長時間焊接時,必須接入循環(huán)水進行冷卻。

      焊接材料的要求

1.氬氣

     氬弧焊對氬氣的純度要求很高。如果氬氣中含有氧、氮或其他氣體,將會降低氬氣保護性能,造成焊縫氣孔、夾渣等缺陷,同時氧化作用增加也使鎢極燒損嚴重。所以,我國對焊接用氬氣純度的要求為99.99%(體積分數(shù))以上。


2.鎢極

      鎢極作為電極,起傳導電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。因此,要求鎢極必須有良好的導電性和耐高溫性能,同時要求焊接時對人體的危害要小。


      目前國際上使用的鎢極主要有四類,即純鎢極、鈰鎢極、鋯鎢極和釷鎢極等。目前,我國建議采用的電極主要是鈰鎢極。其優(yōu)點是:引弧容易,和釷鎢極相比,引弧電壓可下降50%以上。電弧燃燒穩(wěn)定,高溫性能強,電弧壓縮性好,熱量集中,因而燒損率低。與釷鎢極相比,可降低燒損5%~50%。許用電流較釷鎢極高5%~8%。且放射性極小,對人體無害。


3.焊絲

     手工鎢極氬弧焊用焊絲應符合GB/T 8110—2020《熔化極氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲》、GB/T 4240—2019《不銹鋼焊絲》和GB/T 10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》的質量規(guī)定。由于氬氣保護的特殊性,對焊絲化學成分和表面質量的要求應高于其他類焊接方法。焊絲表面如有油污或氧化物,必須嚴格清理。焊接過程中應使用專用焊絲,對于非氣體保護焊用焊絲,如埋弧焊用焊絲,一般不能在氬弧焊中使用,以防因化學成分和表面質量問題造成焊接過程不穩(wěn)定和氣孔、裂紋等焊接缺陷的出現(xiàn)。

      焊接參數(shù)

      鎢極氬弧焊的氣體保護效果、焊接過程穩(wěn)定性和焊縫質量,均直接與焊接參數(shù)有關。為此,合理地選擇焊接參數(shù)是獲得優(yōu)質焊接接頭的重要保證。


      手工鎢極氬弧焊的主要焊接參數(shù)為:焊接電流、電弧電壓、鎢極直徑、噴嘴直徑、焊接速度、電源種類及極性和氬氣流量等。


1.焊接電流

      焊接電流的大小需根據(jù)焊件厚度、坡口形式、空間位置、鎢極直徑等進行選擇。過大或過小的焊接電流都會使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。當焊接電流過大時,會造成燒穿、焊縫下陷、咬邊等,還可能導致鎢極燒損、夾鎢和電弧不穩(wěn)定等問題。當焊接電流過小時又會使電弧偏吹、燃燒不穩(wěn)定,產(chǎn)生未焊透和氣孔等缺陷。


2.電弧電壓

      電弧電壓影響焊縫的熔深和熔寬。過高的電弧電壓會使氣體保護效果下降,易使焊縫氧化和產(chǎn)生未焊透、氣孔等缺陷。所以應盡量采用短弧焊接,以達到良好的氣體保護效果,同時熱量集中,電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫均勻,焊件變形小。單面焊雙面成形時可有效地控制熔池溫度,保證焊縫成形。


3.鎢極直徑

      鎢極直徑是根據(jù)焊件厚度、材料性質及焊接電流的大小來選擇的。當使用不同電源或電源極性時,鎢極許用焊接電流也需相應改變。在不同的電源極性條件下,鎢極直徑和許用焊接電流之間的關系見下表。

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      一定的鎢極直徑對應一定的許用焊接電流。若焊接過程中所用焊接電流值超過此許用焊接電流值,鎢極就要產(chǎn)生強烈的發(fā)熱、熔化和揮發(fā)等,還會造成電弧不穩(wěn)定和焊縫夾鎢等問題的出現(xiàn)。此外,鎢極端頭形狀對電弧穩(wěn)定性和焊縫成形也有很大影響。不同的鎢極端頭配以不同的鎢極直徑和焊接電流。在不同焊接電流和電源極性條件下,所選擇的鎢極端頭形式如下圖所示。

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      磨削鎢極端頭時,注意不得磨偏,應磨成端面禿平,沒有凹凸現(xiàn)象。同時磨削方向應順從鎢極長度方向,如下圖所示。磨削出現(xiàn)橫紋時,必須進行消除,否則電弧將出現(xiàn)不穩(wěn)定也不集中的現(xiàn)象。

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4.噴嘴直徑

      噴嘴大小和形狀直接影響保護區(qū)的保護范圍和效果。常見噴嘴形狀如下圖所示。

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     圓柱帶錐形或球形結尾的噴嘴,其保護效果最 佳,氬氣流速度均勻,容易保持層流。圓錐形噴嘴,因氬氣流速度變快,故保護效果較差,但這種噴嘴操作方便,熔池可見度好,焊接時也經(jīng)常使用。


      噴嘴直徑的選擇不宜過大,否則會妨礙操作,浪費氬氣;也不宜過小,否則熔池保護不好,產(chǎn)生缺陷,同時燒損噴嘴。合適的噴嘴直徑可按下列經(jīng)驗公式來確定:

D=(2.5~3.5)d

      式中:D——噴嘴直徑(mm);d——鎢極直徑(mm)。


5.焊接速度

      焊接速度的大小影響熔寬和熔深。焊接速度太快,氣體保護效果不好,焊縫金屬容易被氧化,鎢極也易氧化,并容易出現(xiàn)未焊透和氣孔等缺陷。焊接速度太慢,可能出現(xiàn)咬邊、燒穿及背面焊瘤等缺陷。


6.電源種類和極性

       電源種類和極性的選擇主要和材料的性質有關。當焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鈦、銅及其合金時,采用直流正接為宜。當焊接鋁、鎂及其合金時,采用交流電源為宜。


7.氬氣流量

      如果氬氣流量過大,則氣體流速增大,難以保持穩(wěn)定的層流,對焊接區(qū)的保護作用不利,同時帶走電弧區(qū)的熱量多,影響電弧燃燒的穩(wěn)定性。而氣體流量過小,容易受到外界氣流的干擾,以致降低氣體保護效果,使焊縫產(chǎn)生氣孔、氧化和合金元素燒損等現(xiàn)象。氬氣流量的選擇一般可按下列經(jīng)驗公式來確定:

Q=kD

      式中:Q——氬氣流量(L/min);D——噴嘴直徑(mm);k——系數(shù),k=0.8~1.2,可按和噴嘴直徑成正比選取。


      氬氣保護效果的好壞,還可以根據(jù)焊后焊縫表面的顏色來確定。以不銹鋼為例,焊后焊縫呈金黃色或銀白色時保護效果為最好;當出現(xiàn)灰色或黑色時,則說明焊縫熔池中侵入了有害氣體或雜質。當然,根據(jù)焊縫表面顏色確定氣體保護效果時,還要考慮到氣體的純度和焊件表面是否有油、水分、銹等污物的影響。

      操作技術要點

     選擇好合適的焊接參數(shù),是否能獲得優(yōu)質的焊縫,還取決于手工鎢極氬弧焊操作技術。


1.注意事項

      為了保證獲得優(yōu)質的焊縫,焊接過程中要注意保持正確的焊接姿式,隨時調整焊槍角度及噴嘴與焊件的距離。做到既要保證氣體保護效果,又方便觀察焊接熔池。焊接過程中要注意觀察鎢極燒損狀況。當鎢極端頭呈銀白色時,說明保護效果良好。當鎢極端頭呈藍色時,說明保護效果較差。如果鎢極端頭呈黑色或已燒損成球狀,說明鎢極已被污染,應重新打磨鎢極端部,并調節(jié)氣體流量。


2.引弧

      手工鎢極氬弧焊一般有三種引弧方式,即接觸引弧、短路引弧和引弧器引弧。


      一般直流焊機作氬弧焊機使用時,鎢極易燒損,多用接觸引弧,這種引弧方法對焊工水平要求較高。短路引弧主要用于自動鎢極氬弧焊。目前最廣泛應用的是引弧器引弧,該方法由于是空間引弧,故對鎢極和焊件的影響極小,特別適用于單面焊雙面成形的打底焊。單面焊雙面成形時,當采用接觸引弧時,最好使用引弧板,以防鎢極接觸坡口而產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象。電弧引燃后,要拉長電弧,對焊件坡口及根部進行預熱,然后填絲焊接。


3.焊接運弧

      手工鎢極氬弧焊的焊接方向一般為由右向左,環(huán)焊時由下至上。焊炬與焊件表面的夾角保持在65°~85°之間。焊絲置于熔池前面并與焊件表面呈15°~20°夾角。焊接時,在不妨礙操作的情況下,盡量采用短弧焊接,并力求送絲均勻,才能保證焊縫成形。為保證坡口兩側熔合良好,背面焊縫成形均勻美觀,氬弧焊槍也可做橫向擺動,但擺動頻率不宜太高,且要與填絲速度相配合。


4.接頭和收弧

     收弧時應適當填充焊絲,使弧坑填滿,以防產(chǎn)生弧坑裂紋。當切斷電源后,不要立即將焊槍抬起或移動離開,待送氣停止后,方可移開焊槍。單面焊雙面成形時,要將收弧處焊成斜坡狀,不能產(chǎn)生死角,以防接頭產(chǎn)生不良現(xiàn)象。重新燃弧后,可在原收弧處拉長電弧,稍作預熱,然后壓低電弧,此時可不填充焊絲而向前移動,至斜坡處,再填充焊絲。接頭時注意熔池要貫穿到接頭根部,以保證接頭金屬熔透。


5.填絲要領

      手工鎢極氬弧焊填絲方法分連續(xù)填絲法和斷續(xù)填絲法兩種。連續(xù)填絲時手臂動作極小,焊絲緊貼焊縫表面,焊縫整齊美觀,多用于較薄焊件開I形坡口時的焊接。單面焊雙面成形采用連續(xù)填絲法時,焊絲應緊貼坡口根部,使焊接電弧在熔化坡口邊緣時,焊絲也隨之一起熔化。斷續(xù)填絲法焊絲有向熔池不斷送進的動作,要求填絲動作要輕,不得擾動氬氣保護氣流,以防空氣侵入。斷續(xù)填絲法多用于電流較大的填充和蓋面層的焊接及全位置焊。









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