不锈钢氩弧焊培训教材-理论篇

氩弧焊理论培训一.认识钨极氩弧焊及其设备1.了解氩弧焊的特点、类型及应用范围2.认识钨极氩弧焊的焊接设备3.能正确使用钨极氩弧焊机相关知识1．氩弧焊的原理氩弧焊是使用氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法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（1）焊缝质量较高由于氩气是惰性气体，不与金属产生化学反应，同时氩气不溶解于液态金属，将其作为气体保护层，使高温下被焊金属中的合金元素不会氧化烧损，并且保护效果好，因此，能获得较高的焊接质量。（2）焊接变形与应力小，特别适宜于薄件的焊接。（3）可焊的材料范围广，几乎所有的金属材料都可进行氩弧焊。（4）操作技术易于掌握，容易实现机械化和自动化。2．氩弧焊的特点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3．氩弧焊的分类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4．钨极氩弧焊设备（1）焊接电源钨极氩弧焊要求采用具有陡降外特性的焊接电源，有直流电源和交流电源两种。常用的直流钨极氩弧焊机有WP-200型、WP-300型等；交流钨极氩弧焊机有WSJ-150型、WSJ-500型等；交直流钨极氩弧焊机有WSJ-150型、WSE-400型等。（2）控制系统控制系统是通过控制线路，对供电、供气与稳弧等各个阶段的动作进行控制。手工钨极氩弧焊控制程序（3）焊枪焊枪的作用是装夹钨极、传导焊接电流、输出氩气流和启动或停止焊机的工作系统。焊枪分为大、中、小三种，按冷却方式又可分为气冷式和水冷式。当所用焊接电流小于150A时，可选择气冷式焊枪见下图。1-钨极2-陶瓷喷嘴3-枪体4-短帽5-手把6-电缆7-气体开关手轮8-通气接头9-通电接头焊接电流大于150A时，必须采用水冷式焊枪见下图：1-钨极2-陶瓷喷嘴3-导流件4、8-密封圈5-枪体6-钨极夹头7-盖帽9-船形开关10-扎线11-手把12-插圈13-进气皮管14-出水皮管15-水冷缆管16-活动接头17水电接头常见的焊枪喷嘴形状示意图a）圆柱带锥形b）圆柱带球形c）圆锥形（4）供气系统供气系统由氩气瓶、氩气流量调节器及电磁气阀组成。1）氩气瓶外表涂灰色，并用绿漆标以“氩气”字样。氩气瓶最大压力为15MPa，容积为40L。2）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。3）氩气流量调节器起降压和稳压的作用及调节氩气流量。氩气流量调节器的外形如右图。（5）冷却系统用来冷却焊接电缆、焊枪和钨极。如果焊接电流小于150A可以不用水冷却。使用的焊接电流超过150A时，必须通水冷却，并以水压开关控制。钨极氩弧焊的焊接材料主要有钨极、氩气和焊丝。（1）钨极氩弧焊时钨极作为电极起传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧的作用。目前所用的钨极材料主要有以下几种。1）纯钨极其牌号是Wl、W2，纯度99.85%以上。纯钨极要求焊机空载电压较高，使用交流电时，承载电流能力较差，故目前很少采用。为了便于识别常将其涂成绿色。（5）．钨极氩弧焊的焊接材料2)钍钨极其牌号是WTh-10、WTh-15，是在纯钨中加入1％～2%的氧化钍(ThO2)而成。钍钨极电子发射率提高，增大了许用电流范围，降低了空载电压，改善引弧和稳弧性能，但是具有微量放射性。为了便于识别常将其涂成红色。3)铈钨极其牌号是Wce-20，是在纯钨中加入2%的氧化铈(CeO)而成。铈钨极比钍钨极更容易引弧，使用寿命长，放射性极低，是目前推荐使用的电极材料。为了便于识别常将其涂成灰色。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（2）氩气惰性气体，氩气的密度比空气大，可形成稳定的气流层，覆盖在熔池周围，对焊接区有良好的保护作用。氩弧焊对氩气的纯度要求很高，按我国现行标准规定，其纯度应达到99.99%。焊接用氩气以瓶装供应，其外表涂成灰色，并且标注有绿色“氩气”字样。氩气瓶的容积一般为40L，最高工作压力为15MPa。使用时，一般应直立放置。二.相关知识+电源种类和极性+钨极直径+焊接电流+电弧电压+焊接速度1．钨极氩弧焊焊接工艺参数•氩气流量•喷嘴直径•喷嘴与焊件间的距离•钨极伸出长度（1）焊接电源的种类和极性钨极氩弧焊可以采用交流或直流两种焊接电源，采用哪种电源与所焊金属或合金种类有关；采用直流电源时还要考虑极性的选择。a）直流反接b）直流正接采用直流反接时，焊件是阴极，质量较大的氩正离子流向焊件，撞击金属熔池表面，可将铝、镁等金属表面致密难熔的氧化膜击碎，这种现象称为“阴极破碎”作用。但是直流反接时，钨极因接正极温度较高，容易过热或烧损。所以，铝、镁及其合金一般不采用直流反接，而应尽可能使用交流电进行焊接。采用直流正接，没有“阴极破碎”作用，故适用于焊接不锈钢、耐热钢、钛、铜及其合金。（2）钨极直径与焊接电流钨极直径应根据焊接电流大小而定，焊接电流通常根据焊件的材质、厚度来选择。（3）电弧电压电弧电压主要由弧长决定。电弧长度增加，容易产生未焊透的缺陷，并使保护效果变差，因此应在电弧不短路的情况下，尽量控制电弧长度，一般弧长近似等于钨极直径。焊接速度通常是由焊工根据熔池的大小、形状和焊件熔合情况随时调节。过快的焊接速度会使气体保护氛围破坏，焊缝容易产生未焊透和气孔；焊接速度太慢时，焊缝容易烧穿和咬边。（4）焊接速度喷嘴直径的大小，直接影响保护区的范围，一般根据钨极直径来选择。按生产经验：2倍的钨极直径再加上4mm即为选择的喷嘴直径。流量合适时，熔池平稳，表面明亮无渣，无氧化痕迹，焊缝成形美观；流量不合适，熔池表面有渣，焊缝表面发黑或有氧化皮。氩气的合适流量为0.8～1.2倍的喷嘴直径。（5）氩气流量与喷嘴直径喷嘴与焊件间的距离以8～14mm为宜。距离过大，气体保护效果差；若距离过小，虽对气体保护有利，但能观察的范围和保护区域变小。（6）喷嘴与焊件间的距离（7）钨极伸出长度为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部应突出喷嘴以外，其伸出长度一般为2～3mm。伸出长度过小，焊工不便于观察熔化状况，对操作不利；伸出长度过大，气体保护效果会受到一定的影响。三.操作提示：具体的方法是在铝板上点焊。电弧引燃后焊枪固定不动，待燃烧5～10s后断开电源。这时铝板上焊点周围因受到“阴极破碎”作用，出现银白色区域，这就是气体有效保护区域，称为去氧化膜区，其直径越大，说明保护效果好。用焊点试验法来判断气体保护效果1—钨极、2—焊枪、3—焊件在生产实际中也可以通过直接观察焊缝表面色泽和是否存在气孔来判定气体保护效果如何，见下表。（1）引弧通常手工钨极氩弧焊机本身具有引弧装置（高压脉冲发生器或高频振荡器），钨极与焊件并不接触保持一定距离，就能在施焊点上直接引燃电弧。如没有引弧装置操作时，可使用纯铜板或石墨板作引弧板，在其上引弧，使钨极端头受热到一定温度（约1s），立即移到焊接部位引弧焊接。这种接触引弧，会产生很大的短路电流，很容易烧损钨极端头。2．手工钨极氩弧焊操作要点（2）持枪姿势和焊枪、焊件与焊丝的相对位置平焊时持枪的姿势焊枪、焊件与焊丝的相对位置一般焊枪与焊件表面成70°～80°左右的夹角，填充焊丝与焊件表面为15°～20°（3）收弧一般氩弧焊机都配有电流自动衰减装置，收弧时，通过焊枪手柄上的按钮断续送电来填满弧坑。若无电流衰减装置时，可采用手工操作收弧，其要领是逐渐减少焊件热量，如改变焊枪角度、稍拉长电弧、断续送电等。收弧时，填满弧坑后，慢慢提起电弧直至熄弧，不要突然拉断电弧。熄弧后，氩气会自动延时几秒钟停气，以防止金属在高温下产生氧化。1．焊前准备（1）焊接设备WS-300型钨极氩弧焊机。（2）氩气瓶及氩气流量调节器（AT-15型）（3）钍钨极WT-20，直径为2.4mm。（4）气冷式焊枪QQ-85°/150-1型。（5）装配及定位焊。四.任务实施2、调试焊机1）分别开启气阀和电源开关，若无无异常情况，可调节焊接电流为80～90A，氩气流量为5～6L/min(接头焊接）。2）正式操作前，通过短时焊接，对设备进行一次负载检查，检查气路和电路系统工作是否正常。3、确定焊接工艺参数（手工焊接数据仅参考）五.任务评价焊接质量评定表续前表六.技术指导问题1.操作过程中，若不慎焊丝与钨极相触碰怎么办？回答：如果焊丝与钨极相触碰，发生瞬间短路造成焊缝污染和夹钨。应立即停止焊接，用砂轮磨掉被污染处，直至露出金属光泽，被污染的钨极要重新磨尖后，方可继续施焊。问题2.手工钨极氩弧焊的氩气流量大小对焊缝质量有何影响？回答：如果氩气流量过小，容易产生气孔、焊缝被氧化等缺陷；若氩气流量过大，则会产生紊流，使空气卷入焊接区，降低保护效果。在生产实践中，孔径在12～20mm的喷嘴，最佳氩气流量范围为8～16L/min。问题3.手工钨极氩弧焊时，如何判断焊接电流是否合适？回答：焊接电流合适时，钨极端部的电弧呈半球状（下图a），此时电弧稳定，焊缝成形良好；焊接电流过小时，钨极端部电弧偏移，此时电弧飘动（下图b）；焊接电流过大时，钨极端部发热，钨极的部分熔化脱落到熔池中（下图c）形成夹钨等缺陷，并且电弧不稳，焊接质量差。a）焊接电流正常b）焊接电流过小c）焊接电流过大问题4.怎样正确使用手工钨极氩弧焊机？回答：焊工工作前，应看懂焊接设备使用说明书，掌握焊接设备一般构造和正确的使用方法；焊机应按外部接线图正确连接，并检查铭牌电压值与网路电压值必须相符，外壳必须可靠接地；焊机使用前，必须检查水路、气路的连接是否良好，以保证焊接时正常供水、气；工作完毕或临时离开工作现场，必须切断电源，关闭水源及气瓶阀门。缺陷产生原因防止措施夹钨（1）钨极直接接触焊件（2）钨极熔化（1）采用高频引弧（2）减少焊接电流或增加钨极直径（3）调换有裂纹的钨极气保护效果差氩气纯度不高（1）采用纯度为99.99%的氩气（2）有足够的提前送气和滞后停气时间（3）做好焊前清理工作（4）正确选择保护气流量（5）增大喷嘴尺寸，电极伸出长度等电弧不稳（1）焊件上有油污（2）钨电极污染（3）钨电极直径过大（4）弧长过长（5）钨电极端头未磨好（1）做好焊前清理工作（2）去除污染部分（3）使用正确尺寸的钨电极及夹头（4）调整喷嘴距离（5）重新磨制钨极端圆锥角大小钨极损耗（1）保护不好，钨电极氧化（2）枪与焊机极性接反（3）夹头过热（4）钨电极直径过小（5）停焊时钨电极被氧化（1）清理喷嘴，缩短喷嘴距离，适当增加氩气流量（2）更改焊枪与焊机输出的连接（3）增大夹头直径（4）调大钨极直径（5）磨光钨电极，调换夹头问题5.钨极氩弧焊特有哪些工艺缺陷和防止措施？问题6.手工钨极氩弧焊机常见哪些故障？怎样排除？回答：钨极氩弧焊机常见故障有水、气路堵塞或泄漏；焊枪钨极夹头未旋紧，引起电弧不稳；焊件与地线接触不良或钨极不洁引不起弧；焊机熔断器断路、焊枪开关接触不良使焊机不能正常启动；焊机内部电子元件损坏或其他机械设备故障等。常见故障及排除方法列于下表。钨极氩弧焊机常见故障、产生原因及排除方法续前表谢谢大家