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1、氩弧焊 1 培训内容 氩弧焊的特点 类型及应用范围认识钨极氩弧焊的焊接设备正确使用钨极氩弧焊机 2 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 3 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
2、机械化和自动化 2 氩弧焊的特点 4 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 5 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 6 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WS 250型 WS 400型等 交流钨极
3、氩弧焊机有WSJ 150型 WSJ 500型等 交直流钨极氩弧焊机有WSE 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 7 手工钨极氩弧焊控制程序 8 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 9 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
4、 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 10 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 11 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1
5、50A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 12 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 2 钨极氩弧焊的焊接材料 13 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
6、 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 14 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 15 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
7、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 16 3 焊丝氩弧焊用焊丝主要分钢焊丝和有色金属焊丝两大类 焊丝可按GB T8110 1995 气体保护电弧焊用碳 低合金钢焊丝 和YB T5092 1996 焊接用不锈钢焊丝 选用 焊接有色金属一般采用与母材相当的焊丝 氩弧焊用焊丝直径主要有0 8 1 0 1 2 1 4 1 5 1 6 2 0 2 4 2 5 4 0 5 0 6 0mm等十余种规格 多选用直径2 0 4 0mm的焊丝 17 相关知识 电源种类和极性钨极直径焊接电流电弧电
8、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 18 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 19 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
9、 钛 铜及其合金 20 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 21 22 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 23 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
10、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 24 2020 4 4 25 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3 4mm 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 26 操作提示 具体的方法是在铝板上点焊 电弧引燃后焊枪
11、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 27 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 28 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
12、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 29 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 30 3 右焊法与左焊法右焊法适用于厚件的焊接 焊枪从左向右移动 电弧指向已焊部分 有利于氩气保护焊缝表面不受高温氧化 左焊法适用于薄件的焊接 焊枪从右向左移动 电弧指向未焊部分有预热作用 容易观察和控制熔池温度 焊缝形成好 操作容易掌握 一般均采用左焊法 31 4 焊丝送进方法 一种方法是以左手的拇指 食指捏住 并用中指和虎口配合托住焊丝便于操作的部位 需要
13、送丝时 将弯曲捏住焊丝的拇指和食指伸直如下b图 即可将焊丝稳稳地送入焊接区 然后借助中指和虎口托住焊丝 迅速弯曲拇指 食指 向上倒换捏住焊丝如下a图 如此反复的填充焊丝 32 另一种方法如下图所示夹持焊丝 用左手拇指 食指 中指配合动作送丝 无名指和小手指夹住焊丝控制方向 靠手臂和手腕的上 下反复动作 将焊丝端部的熔滴送入熔池 全位置焊时多用此法 33 5 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
14、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 34 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 铈钨极Wce 20 直径为2 4mm 4 气冷式焊枪QQ 85 150 1型 5 焊件SS304 长 宽 厚为300 100 3mm 6 焊丝ER308L 直径为2 0mm 7 焊件与焊丝清理 8 装配及定位焊 焊接操作举例 35 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70 100A 氩气流量为6 10L min 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
15、路系统工作是否正常 3 确定焊接工艺参数 36 1 打底层焊接采用左焊法 焊丝 焊枪与焊件之间的角度 见下图所示 4 焊接操作 焊前 应在焊缝背面用专用的工装进行氩气保护 起焊时 将稳定燃烧的电弧移向定位焊缝的边缘 用焊丝迅速触及焊接部位进行试探 当感到该部位变软开始熔化时 立即填加焊丝 焊丝的填充一般采用断续点滴填充法 同时 焊枪向前作微微摆动 37 焊接过程中 若焊件间隙变小时 则应停止填丝 将电弧压低1 2mm 直接进行击穿 当间隙增大时 应快速向熔池填加焊丝 然后向前移动焊枪 一根焊丝用完后 焊枪暂不抬起 按下电流衰减开关 左手迅速更换焊丝 将焊丝端头置于熔池边缘之后 启动正常焊接电流
16、 继续进行焊接 2 盖面焊 盖面层焊接应适当加大焊接电流 可选择比打底层焊接时稍大些的钨极直径及焊丝 操作时 焊丝与焊件间的角度尽量减小 焊枪作小锯齿形横向摆动 3 焊后关闭气路和电源 并清理操作现场 38 任务评价 焊接质量评定表 39 续前表 40 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 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 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 41 问题3 手工钨极氩弧焊时 如何判断焊接电流是否合适 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
