焊接方法与设备-10钨极氩弧焊1讲解.ppt

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1、埋弧焊,CO2焊,手弧焊,高效、节能,应用于黑色金属、铜、镍,应用于黑色金属,不能用于铝镁合金的焊接,惰性气体实施焊接区保护,Ar,He,熔化极,非熔化极,熔化极氩弧焊存在的局限,指状熔深,设备复杂,薄板焊适应性差,7-1 概述,第七章 钨极氩弧焊,Ar保护，电极为W，不熔化，填充焊丝。,一、基本原理,第七章 钨极氩弧焊,TungstenArcFiller MetalPoolSeam,二、特点及应用,第七章 钨极氩弧焊,1.特点,电弧稳定，保护效果好,适应性好，适于各种材料及全位置焊,熔深浅，生产率低,2.应用,无材料、板厚、位置的限制，是最好的焊接方法之一。,第七章 钨极氩弧焊,三、电极及焊

2、枪,（一）钨极材质及其电特性,W 99.9%（纯钨）W+12%ThO2，W+12%CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。,钨极熔点（3690K）、沸点（5900K）高，导热系数和高温挥发性小，强度高。,从钨极端头烧损情况看,从钨极温度分布看,从电弧力角度看,钨极,纯钨 WP:直流焊时引弧相对较差,易形成光滑的球端，电流负载能力低钍钨 WT:引弧非常容易,更高的负载能力，但稍带放射性铈钨 WC:性能等同于钍钨，但无放射性镧钨 WL:比钍钨或铈钨有更长的使用寿命，但引弧性能不好,小 结,由上述试验

3、观察可得出结论：含有12%Y2O3，ZrO2，CeO2的钨电极性能较好。（许用电流、耐用、引弧及稳定电弧性能好，放射性小）。,（二）钨极直径及端部形状,钨极端部温度场,钨极端部电弧形态,钨极锥度与焊缝熔深、熔宽的关系,H,钨极许用电流,钨极锥度与电流关系,（三）焊枪,第七章 钨极氩弧焊,作用：夹持钨棒，输送气体。,TIG 焊炬,Gas-and water cooling,Best cooling due to high water flowLong service life of wearing partsStable welding process,水冷TIG焊枪,气冷TIG焊炬,Cold

4、wire feeder Pull,直流（正极性、反极性）,交流,脉冲,四、电流种类和极性,焊件材料与极性关系,：最佳：良好：最差,焊缝成形与极性的关系,第七章 钨极氩弧焊,（一）直流正极性,第七章 钨极氩弧焊,1.优点,熔深大，熔宽小，HAZ小，变形小,W棒温度低，寿命长,电弧稳定,2.缺点,不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。,（二）直流反接,第七章 钨极氩弧焊,阴极雾化作用，可焊铝镁及其合金，焊缝表面光洁、成形良好，一般作薄板焊接用。,（三）交流,焊接铝镁及其合金的最佳选择。工件为阴极的负半周阴极破碎，清除熔池区表面坚硬的氧化膜，钨棒为阴极的正半周使焊缝

5、获得较大的熔深，钨棒温度下降，电弧稳定性得以改善。,存在问题：有直流分量 需稳弧措施,直流分量产生的原因：由于钨棒和工件在电、热物理性能和几何尺寸上的明显差异，造成交流电弧在相邻两个半周内弧柱区导电率、电场强度、电弧电压和电流的不对称。钨棒为阴极时，弧柱导电率高、电场强度小、电弧电压低而电流大，而工件为阴极时，电弧电压高而电流小。这种不对称的交流电流可以看作是一个直流电流和一个对称交流电流的合成，前者即直流分量，方向与钨棒为阴极时电流方向相同，由工件指向钨极。,（三）交流,钨极氩弧焊直流分量,-,+,+,-,i,i,I直,钨极,焊件,钨极,焊件,t,0,钨极氩弧焊直流分量产生原因,直流分量的消

6、除方法：常用串联电容法,直流分量的危害：减弱阴极破碎作用在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧的稳定性,（三）交流,钨极氩弧焊直流分量消除方法,五、引弧器,高频引弧器主电路,高频振荡器输出波形,能量可控高频引弧器主电路,引弧器与焊接主电路并联接,引弧器与焊接主电路串联连接,稳弧：工频正弦波TIG焊，电流100次/s过零点，过零后钨棒为阴极时，重复引燃电压较低，易引燃电弧，而过零后Al、Mg及其合金为阴极时，重复引燃电压很高，不附加电压难以引燃电弧，因此需附加稳弧措施。,第七章 钨极氩弧焊,并联式晶闸管高压脉冲稳弧和引

7、弧电路,一、类型,7-2 钨极氩弧焊机,按供电种类分：直流、交流、交直流、方波、脉冲。按自动化程度：手工TIG、自动TIG。,二、组成,弧焊电源、焊枪、控制系统及供水、供气系统。,第七章 钨极氩弧焊,1.弧焊电源,陡降外特性。,2.焊枪,要求：W棒夹持方便、气保护效果好、水冷却。,3.控制系统,引弧熄弧程序控制,4.举例（WS系列氩弧焊机）,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,7-3 焊接工艺,第七章 钨极氩弧焊,一、焊前准备,1.坡口准备,2.除油、氧化皮,3.装配,二

8、、工艺参数选择,1.焊接电流及钨极直径,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,3.焊速,4.保护气效果,2.弧长及电弧电压,5.喷嘴、填充焊丝倾角,二、工艺参数选择,加拖罩,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,7-4 其它钨极氩弧焊,一、脉冲钨极氩弧焊,直流；交流,（一）、直流脉冲钨极氩弧焊,1.低频脉冲氩弧焊（0.115Hz）,特点：平均电流低，适合薄板和热敏感性材料焊缝金属高温停留时间短可精确控制电弧能量和熔池尺寸，适合单面焊双面成形和全位置焊。通过脉冲波形调节焊缝

9、成形,脉冲钨极氩弧焊电流波形,矩形波,脉冲钨极氩弧焊电流波形,前沿附加脉冲尖峰,脉冲钨极氩弧焊电流波形,后沿附加脉冲尖峰,脉冲电流与焊缝成形关系,脉冲时间与焊缝成形关系,脉冲频率与焊缝成形关系,焊接速度与脉冲电流匹配,第七章 钨极氩弧焊,7-4 其它钨极氩弧焊,（一）、直流脉冲钨极氩弧焊,2.高频脉冲TIG焊（1020KHz）由于高频效应，电弧挺度非常好,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,脉冲电源结构框图,高频脉冲电流波形,带低频脉冲调制的高频脉冲电流波形,7-4 其它钨极氩弧焊,（二）、交流脉冲TIG焊,1.交流幅值调制脉冲TIG焊 适合Al、Mg及其合金的薄板全位

10、置焊,幅值调制交流脉冲TIG焊电流波形,脉冲频率与焊缝成形关系,（二）、交流流脉冲TIG焊,2.交流脉冲宽度调制TIG焊 即交流方波TIG焊的极性比率调制 反极性比率DRP=tRP/tRP+tSP 正极性比率DSP=1-DRP应在保证阴极清理的前提下，采用尽可能低的DRP,7-4 其它钨极氩弧焊,极性比率与焊缝成形关系,极性比率与钨极烧损关系,（二）、交流流脉冲TIG焊,3.交直流切换式脉冲TIG焊 直流正极性和交流交替切换，增强焊缝熔透能力，减小钨棒烧损，特别适合于厚Al板的焊接,7-4 其它钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,交流占空率与焊缝成形关系,交流占空率与钨极烧损关系,二次逆变电路,第七章 钨极氩弧焊,二、热丝钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,第七章 钨极氩弧焊,三、多阴极串列钨极氩弧焊 提高焊速，多用于不锈钢连续管焊生产,