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1、1/8 钨极氩弧焊 Tungsten inert gas welding,TIG焊原理、特点、应用 TIG焊设备及组成 TIG焊电流与极性的影响 TIG焊焊接工艺 TIG焊典型应用技术,主要内容,钨极氩弧焊工作原理,根据ISO 4063标准，钨极氩弧焊数字代号为141。 （德文缩写为WSG，WIG，英文缩写为TIG）,钨极惰性气体保护焊的特点 优点： 1) 焊接过程稳定 氩气是单原子分子,稳定性好，在高温下不分解、不吸热、热导率很小，因此，电弧的热量损失少，电弧一旦引燃，就能够稳定燃烧；钨极本身不会产生熔滴过渡，弧长变化较少，也有助于电弧的稳定燃烧。 2) 焊接质量好 氩气是一种惰性气体，它既
2、不溶于液态金属，又不与金属起任何化学反应；而且氩的原子量较大，有利于形成良好的气流隔离层，有效地阻止氧、氮等侵入焊缝金属。,3) 适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面成形工艺 用几安培的小电流，钨极氩弧仍能稳定燃烧，而且热量相对较集中，因此可焊接薄板； 4) 焊接过程易于实现自动化 TIG焊的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，是理想的自动化乃至机器人化的焊接方法。 5）焊缝区无熔渣 焊工可清楚地看到熔池和焊缝成形过程。,缺点： 抗风能力差 TIG焊利用气体进行保护，抗侧向风的能力较差。侧向风较小时，可降低喷嘴至工件的距离，同时增大保护气体的流量；侧向风较大时，必须采取防
3、风措施。,2) 对工件清理要求较高 由于采用惰性气体进行保护，无冶金脱氧或去氢作用，为了避免气孔、裂纹等缺陷，焊前必须严格去除工件上的油污、铁锈等。 3) 生产率低 由于钨极的载流能力有限，致使TIG焊的熔透能力较低，焊接速度小，焊接生产率低。,应用范围 1）由于氩气的保护，隔离了空气对熔化金属的有害作用，可焊接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛合金以及难熔的活泼性金属。 2）由于钨极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使焊缝熔深浅，焊接速度低，焊接效率不高，所以钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于6mm的工件。对于厚度较大的工件，一般采用开坡口后用TIG打底的方法，保证焊缝背面成型
4、质量。 3）钨极惰性气体保护焊可应用于重要领域中，例如空间技术、精密机械、化工设备及压力容器等方面。,TIG焊焊接设备,1 钨极 2 喷嘴 3 焊枪 4 焊枪夹 5 焊丝导管 6 导丝装置 7 导丝嘴 8 焊丝 9 保护气体 10 熔池,自动TIG焊焊枪与导丝机构,钨极氩弧焊电源 垂降（陡降）外特性电源（恒流外特性） 引弧方式：高频振荡、脉冲、接触,工作范围,恒流外特性,供气系统 由高压气瓶、减压阀、浮子流量计、软管和电磁气阀等组成。,TIG焊枪（结构） 可分为气冷和水冷式。,TIG焊气冷式焊枪结构（额定电流250A）,TIG焊水冷却焊枪结构,短式水冷焊枪,直式水冷焊枪,自动焊水冷焊枪,钨极氩
5、弧焊操作及钨极,钨极氩弧焊操作,钨电极,Tth：焊接时钍电极的温度 Tr ：焊接时纯钨极的温度 纯钨极与钍钨极的温度和电流密度关系,钨电极标记及成分（ISO6848）,电弧电流值与电极直径，电流种类和极性的关系,在直流TIG焊时，电极形状对熔深的影响,焊接中采用的钨极形式,TIG焊电流与极性的影响 直流反接（正极性） 工件接负极，钨接正极性 特点： 1）电弧具有“阴极清理作用”，能去除工件表面的氧化膜。实际生产中，这种接法仅用于焊接铝、镁及其合金的薄板。 2）钨极的载流能力较小，同样电流需使用较大直径的钨极。电弧不够稳定。 3）电子从工件的熔池表面产生，经过电弧加速撞向电极，使钨极易因过热而烧
6、损。,直流正接（负极性） 工件接正极，钨棒接负极 特点： 1）电流容量大，由于钨极（通常为铈钨极或钍钨极）的电子逸出功较小，电子热发射能力强，对电极有冷却作用，因此，较小直径的钨棒就可承载较大的电流。 2）与直流反接相比，在同样的焊接电流下，直流正接可采用较小直径的钨棒，这样就使电流密度增大，从而提高了电弧稳定性。,3）在工件上形成窄而深的熔池。 4）无破碎工件氧化膜的作用。 实际生产中这种接法广泛用于除铝、镁及其合金以外的其它金属的焊接。（不锈钢、耐热钢等）,a） b） TIG焊电流极性对对焊缝熔深的影响,交流电源 交流TIG焊机分为正弦波交流及方波交流两种。 1.交流TIG焊的特点 交流T
7、IG焊的焊接电弧的极性发生周期性变化，因此， 工艺上兼有直流正接及直流反接的特点。 1）负半波时，氩弧对工件产生阴极雾化作用； 2）在交流正半波时，电弧的热量主要集中于工件，不但使钨极得以冷却，还使焊缝得到足够的熔深。,普通交流TIG焊的波形为工频正弦波，存在电弧稳定性差的缺点。为了提高交流TIG焊电弧稳定性，同时也为了保证在铝、镁合金焊接时既有满意的阴极清理作用，又可获得较为合理的两极热量分配，所以发展了方波交流弧焊电源。,方波电源焊接电流波形图,脉冲钨极氩弧焊 脉冲TIG焊接采用专用焊接电源，焊接电流为正弦波或方形波或者带有可调节脉冲参数（脉冲幅度、脉冲频率、占空比）的直流脉冲。 焊接参数
8、有：基值电流Ib、脉冲电流Ip、脉冲持续时间tp、脉冲间歇时间tb、脉冲频率f、脉冲幅比F（=Ip/Ib）和脉冲宽比K（=tp/tb）。,J1 基值电流，J2 脉冲电流，t1 脉冲电流时间，t2 基值电流时间 TIG脉冲焊电流波形原理,脉冲TIG焊与直流TIG焊相比较有以下特点： 较低的能量输入 在厚板焊接时具有良好的深/宽比 稳定的电弧 均匀的焊缝根部 良好定位性 工件变形小 熔池容易控制 较好的间隙“搭桥”性,低频脉冲钨极氩弧焊工艺特点： 1）电弧线能量低 2）便于精确控制焊缝成形 3）宜于难焊金属的焊接 高频脉冲钨极氩弧焊的特点： 1）适合超薄板的焊接 2）高速焊接 3）坡口内焊接得到可
9、靠的熔合 4）坡口内焊接得到可靠的熔合,TIG焊焊接工艺,焊接工艺参数： 焊接电流种类及大小 钨极直径及端部形状 气体流量和喷嘴直径 焊接速度 喷嘴与工件的距离,ISO 636-A W 46 3 W3Si1,ISO636 非合金钢及细晶粒钢钨极惰性气体保护焊中的焊棒、焊丝和熔敷金属-分类,国际标准编号，按照屈服强度和47焦耳冲击功分类,钨极惰性气保护焊,强度和延伸率,冲击性能,焊棒/焊丝的化学成分,可简化标记为 ISO 636-A W3Si1,填充材料,强度和延伸率,冲击功标记,TIG焊的填充材料化学成分标记（节选）,电流种类及极性的影响,影响焊接质量的主要因素,焊接过程中正负离子运动,直流，
10、电极为负极和熔深形式,直流，电极为正极和熔深形式,TIG焊在不同母材所用的电流种类及极性,TIG焊（负极性接法）不同保护气的焊接,采用氩气和氦气时电弧电压与焊接电流的关系,保护气体对熔深的影响,厚度5mm的板，材料1.4301（1Cr18Ni9）电流130A，电弧长度4mm，焊接速15cm/min。,不同保护气体TIG焊时对角焊缝熔深的影响,铝的交流TIG焊 TIG焊交流焊接过程，正半波时对熔化表面进行清理，负半波时钨极得到冷却。,交流TIG焊图 脉冲发生器的脉冲点燃时间,交流TIG焊焊接铝材料的参数,铝的直流TIG焊 直流TIG焊时，由于阳极（+）和阴极（-）的物理现象，将产生不同的热量，反
11、映出对焊缝熔深的影响是不同的。,直流，电极为负极和熔深形式,直流，电极为正极和熔深形式,焊前预热对熔深的影响,TIG焊铝的坡口型式(ISO9692-3),TIG焊铝时产生缺陷及原因和避免措施,氢在铝中熔解度与温度的关系,TIG点焊,TIG点焊的主要原理,TIG焊典型应用技术,热丝钨极惰性气体保护焊,管与管板、固定管的TIG焊,完全机械化的管口焊接 使用管子对口器机械化管子对接示意说明,TIG多阴极焊,焊接速度取决于电极的数量,窄间隙焊接,TIG,TIG/MAG/埋弧焊窄间隙节省焊缝体积的对比,TIG窄间隙焊焊炬及焊缝形状,小结,钨极氩弧焊原理及应用 钨极氩弧焊焊接电源 钨极氩弧焊保护气体和钨极 钨极氩弧焊焊接材料 其它钨极氩弧焊方法（交流焊铝）,样题,例1. 关于TIG焊用钨极以下说法正确的是： A. 纯钨极的熔点温度比氧化物合金钨极高 B. 在钨极中加入铈的氧化物是为了提高钨极的熔点温度 C. 钨极的作用除了导电外还有添加合金元素的作用 D. 在钨极中加入钍的氧化物可以提高钨极的电子发射能力,例2. 关于铝合金TIG焊说法正确的是： A. 薄板铝合金不适合选用TIG焊这种焊接方法 B. 铝合金TIG焊时最适合使用直流反接 C. 铝合金TIG焊时可以使用铈钨极 D. 铝合金TIG焊时最适合使用交流焊接,
