氩弧焊技术

主讲人：张宇焊工技术培训教程一、概述氩弧焊是以氩气作为保护气体的电弧焊方法。按照电极结构的不同，可分为：•熔化极氩弧焊是在氩气流保护下，以焊丝和焊件作为两个电极，利用两个电极之间产生的电弧热量来熔化母材金属和焊丝的一种焊接方法。熔化极氩弧焊（MIG）•非熔化极氩弧焊是在氩气流保护下，以不熔化的钨极和焊件作为两个电极，利用两电极之间产生的电弧热量来熔化母材金属及焊丝的一种焊接方法。非熔化极氩弧焊（TIG）氩弧焊示意图1—熔池2一喷嘴3一钨极4一气体5一焊缝6一焊丝7一送丝滚轮a)钨极氩弧焊b)熔化极氩弧焊根据所用的电极材料可分为:钨极氩弧焊(不熔化极)(用TIG表示)熔化极氩弧焊(用MIG表示)根据操作方式可分为:手工氩弧焊半自动氩弧焊自动氩弧焊根据采用的电源种类可分为:直流氩弧焊交流氩弧焊氩弧焊的其它分类二、氩弧焊适用焊接范围适用于碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金，以及超薄板0.1mm，同时能进行全方位焊接，特别对复杂焊件难以接近部位等等。三、氩弧焊的特点和应用氩弧焊是以单原子惰性气体氩作为保护气体的一种电弧焊方法。它是用电弧的热量来熔化金属，用氩气保护熔池。氩弧焊的特点是用气保护代替了渣保护，容易实现机械化和自动化。此外，氩气是惰性气体，能充分保护熔池免受空气的影响，并压缩电弧使热量集中而获得高质量的焊接接头。它比电焊易于掌握，因此，广泛用于各种不同规格管子的根层焊（打底），以及铝和铝合金的焊接。四、一般氩弧焊的优点：(1)保护良好气保护代替了渣保护，焊缝干净无焊渣，无飞溅。惰性气体氩在熔池和电弧周围形成一个封闭气流，有效地防止了有害气体的侵入、从而获得高质量的焊接接头。它适用于各种合金钢和有色金属的焊接。(2)热量集中电弧在氩气流的压缩下，温度高，热量集中，速度快，热影响区小，焊件变形及裂纹倾向小。特别适用于焊接空淬倾向大的钢材。(3)操作方便明弧焊接，熔池清晰可见，操作容易掌握。(4)容易实现自动化目前已推广钨极脉冲全位置氩弧焊来代替焊条电弧焊接管子。(5)能焊接除熔点非常低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。(6)交流氩弧焊能焊接化学性质比较活泼和易形成氧化膜的铝及铝镁合金。(7)能进行全方位焊接，用脉冲氩弧焊可减小热输入，可焊0.1mm不锈钢。五、氩弧焊的安全技术（1）氩弧焊的有害因素氩弧焊的有害因素1、放射性2、紫外线3、高频电磁场4、有害气体臭氧氮氧化物1、放射性氩弧焊有时采用钍钨电极，钍钨极中的钍是放射性元素，但钨极氩弧焊时钍钨极的放射剂量很小，在通风良好情况下，危害不大；但若工作地点狭小，通风不好，焊接烟尘中放射剂量会超过规定值。放射性气体或微粒进入人体做为内放射源，则会严重影响身体健康2、紫外线氩弧焊产生的紫外线比一般手工焊强5~10倍。如果在焊接时不注意防护，就会发生电光性眼炎。皮肤露出部分会发生脱变、出现红斑等症状。因此，焊工操作时，应戴好口罩、面罩；穿戴好防护手套、脚盖、帆布工作服；应戴紫外线防护眼镜等。3、高频电磁场采用高频引弧时，产生高频电磁场强度在60~110v/m之间，超过参考卫生标准（20v/m）数倍。但一般起弧时间很短，对人体影响不大。但如果频繁起弧或者把高频振荡器做为稳弧装置在焊接过程持续使用，则高频电磁场可成为有害因素之一。高频磁场对焊工影响，主要表现头昏、疲乏无力，造成白血球偏高或偏低。4、有害气体——臭氧和氮氧化合物氩弧焊时，弧柱温度很高，紫外线辐射强度远大于一般电弧焊，因此在焊接过程中会产生大量的臭氧和氮氧化物，尤其臭氧其浓度远远超出参考卫生标准。臭氧可使焊工出现喉干、咳嗽、胸闷等呼吸道症状。氩弧焊产生另一种有害气体是氮的氧化物。其危害是引起肺部炎症。（2）氩弧焊安全技术防护1、射线防护尽可能采用放剂量极低的铈钨极。钍钨极和铈钨极加工时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削。操作者应配戴口罩、手套等个人防护用品，加工后要洗净手脸，钍钨极和铈钨极应放在铅盒内保存。2、通风措施氩弧焊工作现场要有良好的通风装置，以排出有害气体及烟尘。除厂屋通风外，在焊接工作量大，集中的地方，应安装几台轴流式风机向外排风，在锅炉与容器内部焊接，必须采用局部通风措施，将电弧周围的有害气体抽走。3、高频的防护为了防护和削弱高频电磁场的影响。应采取如下措施：1）工件良好接地，焊抢电缆和地线要用金属编织线屏蔽；2）适当降低频率；3）尽量不要使用高频振荡器做为稳弧装置。减小高频电作用时间。4、其它个人防护氩弧焊时，由于臭氧和紫外线作用强烈，应穿戴帆布工作服。戴好工作面罩。在容器内焊接又不能采用局部通风的情况下，可以采用送风式头盔，送风口罩或防毒口罩等个人防护措施。六、氩气的作用、流量大小与焊接关系、调节方法1、氩气属于惰性气体，不易和其它金属材料、气体发生反应。而且由于气流有冷却作用，焊缝热影响区小，焊件变形小。是钨极氩弧焊最理想的保护气体。2、氩气主要是对熔池进行有效的保护，在焊接过程中防止空气对熔池侵蚀而引起氧化，同时对焊缝区域进行有效隔离空气，使焊缝区域得到保护，提高焊接性能。3、调节方法是根据被焊金属材料及电流大小，焊接方法来决定的：电流越大，保护气越大。活泼元素材料，保护气要加强加大流量。具体见下表：板厚(mm)电流大小（A）气体流量不锈钢铝铜钛0.3～0.530～4046660.5～1.050～6056661.0～2.070～804～68～108～106～82.0～3.090～1008～1010～1210～128～103.0～4.0100～11010～1210～1510～1510～124.0110～12010～1212～1812～1812～14氩气太小，保护效果差，被焊金属有严重氧化现象。氩气太大，由于气流量大而产生紊流，使空气被紊流气卷入溶池，产生溶池保护效果差，焊缝金属被氧化现象。所以流量一定要根据板厚、电流大小、焊缝位置、接头型式来定。具体以焊缝保护效果来决定，以被焊金属不出现氧化为标准。七、钨极1、钨极是高熔点材料，熔点为3410℃±20℃（纯钨棒），在高温时有强烈的电子发射能力，并且钨极有很大的电流载流能力钨极载流能力见下表：电极φ1.0φ1.6Φ2.0Φ3.0Φ4.0Φ5.0直流正接20～80A50～160A100～200A200～300A300～400A420～520A2、钨极表面要光滑，端部要有一定磨尖，同心度要好，这样焊接时高频引弧好、电弧稳定性好，溶深深，溶池能保持一定，焊缝成形好，焊接质量好。3、如果钨极表面烧坏或表面有污染物、裂纹、缩孔等缺陷时，这样焊接时高频引弧困难，电弧不稳定，电弧有漂移现象，熔池分散，表面扩大，熔深浅，焊缝成形差，焊接质量差。4、钨极直径大小是根据材料厚度、材料性质、电流大小、接头形式来决定，见下表：板厚（mm）钨极直径（mm）焊接电流(A)0.5φ1.035～400.8φ1.035～501.0φ1.640～701.5φ1.650～852.0φ2.0～2.550～1303.0φ2.5～3.0120～150长度范围供给，在76～610mm之间；常用的直径为0.5、1.0、1.6、2.0、2.4、3.2、4.0、5.0、6.3、8.0、10mm多种。钨极端部的形状钨极的规格：a)圆锥形b)圆台形c)球形八、焊丝焊丝选择要根据被焊材料来决定，一般以母材的成分性质相同为准。焊接重要结构时，由于高温要烧损合金元素，所以选择焊丝一定要高于母材料，把焊丝熔入熔池来补充合金元素烧损。钨极氩弧焊，一种方法可以不添丝自熔，熔化被焊母材；另一种要添加焊丝，电极熔化金属，同时焊丝熔入熔池，冷却后形成焊缝。不锈钢焊接时，焊丝与板厚和电流大小关系见下表：板厚(mm)电流(A)焊丝直径(mm)0.530～50φ1.00.830～60φ1.01.050～90φ1.61.570～110φ1.62.085～130φ2.03.0110～150φ2.0九、直流氩弧焊与脉冲氩弧焊的区别1、直流氩弧焊，即在直流正极性接法下以氩气为保护气，借助电极与焊件之间的电弧在一定的要求下（焊接电流），加热熔化母材，添加焊丝时焊丝也一同熔入熔池，冷却形成的焊缝。2、脉冲氩弧焊，除直流钨极氩弧焊的规范外，还可独立地调节峰值电流、基值电流、脉冲宽度、脉冲周期或频率等规范参数。脉冲氩弧焊与直流氩弧焊相比优点如下：（4）增加熔池的搅拌作用，在相同的平均电流值时，脉冲电流的峰流值比恒定电流大，因此电弧力大，搅拌作用强烈，这样有助于减少接头底部可能产生气孔和不熔合现象。在小电流焊接时，较大的脉冲电流峰值电流增强了电弧挺度，消除了电弧漂移现象。（3）减小热影响区，焊接热敏感材料时，减小脉冲电流通过时间和基值电流值，能把热影响区范围降低到最小值，这样焊接变形小。（2）防止烧穿、在薄板焊接或厚板打底焊时，借助峰值电流通过时间，将焊件焊透，在熔池明显下陷之前即转到基值电流，使金属凝固。而且有小电流维持电弧直至下一次峰值电流循环。（1）增大焊缝的深宽比，在不锈钢焊接时可将熔深宽增大到2：1。十、焊前准备和焊前清洗1、检查焊机的接线是否符合要求。2、水、电、气是否接通，并按要求全部连接好，不能松动。3、对母材进行焊前检查并清洗表面。4、用工具清洗，即用刷子或砂纸彻底清除母材表面水、油、氧化物等。5、重要结构用化学清洗法，清洗表面的水、油、高熔点氧化膜、氧化物污染。简单用丙酮清洗，或用烧碱硫酸等方法清洗。6、工作场所的清理，不能有易燃、易爆物,采取避风措施等。十一、焊接规范参数钨极氩弧焊主要规范参数是电流、氩气流量、焊接速度、钨极直径、板的厚度、接头型式等。不锈钢氩弧规范列表如下：板材厚度钨极直径焊丝直径接头型式焊接电流气体流量0.51.01.0平对接35-40A4-60.81.01.0添加丝35-45A4-61.01.61.640-80A5-81.51.61.660-100A6-82.02-2.52.080-130A8-103.02.5-32.25120-150A10-12手工钨极氩弧焊设备由焊接电源、焊枪、供气系统、控制系统和冷却系统等部分组成。1-焊件2-焊枪3-遥控盒4-冷却水5-电源与控制系统6-电源开关7-流量调节器8-氩气瓶十二、焊接设备（1）焊接电源（电源的种类和极性）电源的种类和极性可根据焊件材质进行选择。特点：钨棒容易过热而烧损，许用电流小，电弧不稳定，同时熔深浅，焊接生产效率低，很少采用。但具有“阴极破碎”作用，如下图；应用：适用于铝、镁及其合金的焊接。特点：钨极不易过热烧损，许用电流大，电弧稳定性好，生产效率高。直流反接：即钨极为正极，焊件为负极。直流正接：即钨极为负极，焊件为正极。但没有“阴极破碎”作用。适用于焊接表面无致密氧化膜的金属材料。兼顾了直流钨极氩弧焊正、反接的优点，是焊接铝、镁及其合金的最佳方法。各种材料的电源种类与极性的选用见下表：交流钨极氩弧焊电源种类和极性被焊金属材料直流正接低碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜钛及其合金直流反接适用于各种金属的熔化极氩弧焊，钨极氩弧焊很少采用交流电源铝、镁及其合金钨极直径及端部形状钨极直径根据焊件厚度、焊接电流、电源极性来选择。交流钨极氩弧焊时，一般将钨极端部磨成圆柱形；直流小电流施焊时，钨极磨成尖锥形；直流大电流时，钨极磨成钝角。如图所示：钨极一端常涂颜色以便识别：钍钨极为红色，铈钨极为灰色，纯钨极为绿色。焊接电流根据焊件厚度、钨极直径和焊缝空间位置来选择。氩气流量和喷嘴直径通常氩气流量在3～20L/min范围内，一般喷嘴直径随着氩气流量的增大而增大，一般为5～14㎜。焊接速度应选择合适的焊接速度，否则影响气体保护效果，易产生未焊透、咬边、烧穿等焊接缺陷。电弧电压应尽量采用短弧焊，电弧电压一般为10～24V。其它因素包括喷嘴到焊件的距离、钨极的伸出长度。电弧电压增加，焊缝厚度减小，熔宽增大，气体保护效果变差，并且易产生未焊透、气孔等缺陷。喷嘴到焊件的距离为5～15㎜为宜。焊件厚度(㎜)钨极直径(㎜)焊接电流(A