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1、1 高效TIG焊 1.概念TIG焊（Tungsten Inert Gas Welding），又称为非熔化极惰性气体钨极保护焊。无论是在人工焊接还是自动焊接0.54.0mm厚的不锈钢时，TIG焊都是最常用到的焊接方式。用TIG焊加填丝的方式常用于压力容器的打底焊接，原因是TIG焊接的气密性较好能降低压力容器焊焊接时焊缝的气孔。TIG焊的热源为直流电弧，工作电压为1095伏，但电流可达600安。焊机的正确连结方式是工件连结电源的正极，焊炬中的钨极作为负极。惰性气体一般为氩气。钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩
2、弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指提高熔敷速度。某些场合，例如薄板焊接或打底焊道，有时不必添加填充焊丝。上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩氩弧焊则很少应用。2.特点优点:1.氩气能有效地隔绝周围空气 它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。 2.钨极电弧稳定 即使在很小的焊接电流（10A）下仍可稳定燃烧，特别
3、适用于薄板，超薄板材料焊接。3.热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。缺点: 1.熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。2.钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，渣成污染（夹钨）。3.隋性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等）比较，生产成本较高。 钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常多用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接较困难。 钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围
4、，从生产率考虑3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及管道），在根部熔透焊道接，全位置焊接和窄间隙接时，为了保证高的焊接质量，有时也采用钨极氩弧焊。3.应用举例：窄间隙TIG焊及其在核电设备制造中的应用现状窄间隙焊接技术根据其工艺可分为:窄间隙钨极氢弧焊(NG-TIG)、窄间隙熔化极气体保护焊、窄间隙埋弧焊、窄间隙电渣焊、窄间隙焊条电弧焊、窄间隙激光焊等。近几年窄间隙TIG焊在核电设备制造中得到了广泛应用。窄间隙TIG焊既遗传了常规TIG焊接质量好、适用材料广泛、可控参数多、适合各种位置的焊接及全位置焊接的优点，也大幅度减小了截面积(50%80%)，节省焊材，提高焊接
5、效率，同时缩小热影响区范围，降低焊接接头的残余应力与残余变形，显著提高了焊缝的综合力学性能。对于厚度在20 mm以下的厚板，常采用窄间隙TIG焊接方法，可利用常规焊枪，增加钨极的伸出长度和保护气体的流量，开设6-8mm的窄间隙V型或U型坡口即可实现焊接。但是对于更厚的板，必须利用专门设计的窄间隙焊枪深入到坡口中去进行焊接作业在国内外，窄间隙焊接广泛应用于大型厚板的焊接，日本焊接学界甚至把窄间隙焊和激光焊并称为21世纪最适合厚板焊接的两种焊接方法。4.未解决问题(1)侧壁未熔合。在窄间隙焊接时电弧轴线基本与坡口平行，电弧中心位于焊缝中间，通常只有很低的能量可以作用到大厚度的坡口侧壁，这极易造成侧
6、壁未熔合的现象发生。(2)飞溅的产生。飞溅不仅浪费焊接材料，降低熔敷效率，严重时将会使焊炬不能继续正常工作，而且焊缝成形差，必要时还需要打磨，增加了焊接成本，降低了生产效率。(3)对工艺参数的稳定和电弧空间位置的控制要求非常高。因为工艺参数的稳定精度和电弧的准确直接影响到层、道间以及侧壁之间的熔合质量。深而窄坡口内的清渣极为困难，深而窄坡口内保护气体的送达和层流状态的保持直接决定着对焊接区的冶金保护等。5.总结当前国内用于核电设备制造的焊接设备与材料90%为进口，国内的核电窄间隙TIG自动焊接技术还处于研发阶段，与世界先进技术相比还有较大差距。因此，要满足我国核电建设快速发展的技术需求，必须加
7、大对核电焊接技术的投入，克服困难，增强与掌握国际先进核电焊接技术国家的技术交流，加大对关键技术的引进、吸收及再开发，同时发展具有自主知识产权的核心焊接自动化与智能化技术，建立属于自己的核电焊接成套装备的技术开发平台，快速提升国内相关行业的技术水平，缩短自主研发周期，节省远期投入，消除对欧洲和日本先进焊接技术的依赖，实现突破性的发展。二 高效GMAW焊接1. 概念熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的保护下，可以有效地阻止周围环境空气的有害作用。2.特点熔化极气体保护焊1与渣保护焊方法（如焊
8、条电弧焊和埋弧焊）相比较，在工艺上、生产率与经济效果等方面有着下列优点：（1）气体保护焊是一种明弧焊。焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现问题与及时调整，故焊接过程与焊缝质量易于控制。（2）气体保护焊在通常情况下不需要采用管状焊丝，所以焊接过程没有熔渣，焊后不需要清渣，省掉了清渣的辅助工时，降低了焊接成本。（3）适用范围广，生产效率高，易进行全位置焊及实现机械化和自动化。不足之处：焊接时采用明弧和使用的电流密度大，电弧光辐射较强；其次，是不适于在有风的地方或露天施焊；设备较复杂。3.应用举例：Q890超高强钢GMAW焊接从降低自重、提高承载能力、方便运输安装及降低制造成本等多方
9、面考虑，屈服强度890 MPa及以上级别超高强钢在工程机械、煤矿机械、港口机械等领域获得了越来越多的应用，如大吨位起重机吊臂、混凝土泵车的臂架、高性能液压支架、超大吨位港口浮吊等均设计使用屈服强度890 MPa及以上级别超高强钢制造。近年来，随着国内大型钢铁企业生产设备及生产工艺的进步以及对新产品开发力度的加大，该级别钢材的生产技术已逐渐被国内钢铁企业所掌握。目前，屈服强度为890 MPa的Q890钢和屈服强度为960 MPa的Q960钢已基本实现了国产化，屈服强度1 100 MPa的Q1100钢板国内很多钢厂也进行了研发生产。在高强钢用焊材中，气体保护焊工艺(GMAW)具有焊材熔敷效率高(约
10、95%)、焊接生产效率高(约是焊条电弧焊的3御、易于实现自动化焊接等特点，同时实心焊丝气体保护焊还具有扩散氢低的特点(特别适合高强钢的焊御，因此该工艺获得了广泛应用，其中包括Q890及以上级别超高强度钢板。 由于Q890及以上级别钢具有的极高强度和较高的碳含量等特点，使得其焊接工艺不易确定。在此通过研究Q890性能和选择配套的焊丝后，在采用不同焊接预热、焊接热输入量、焊接后热处理等焊接工艺条件下对Q890级别钢材的焊接工艺进行研究，以确定合适的GMAW焊接参数范围和焊丝，以便在实际的产品焊接中进行参考。Q890及以上级别的超高强钢在国内应用越来越广泛。由于该级别钢材有强度极高且碳当量高等特点,
11、使其焊接工艺的制定非常困难。Q890钢具有一定的冷裂倾向,采用BHG-5焊丝焊接时,在热输入量不超过1.472 k J/mm、焊道间温度不超过200的条件下,焊缝金属的综合力学性能能够满足Q890钢板的焊接技术要求;同时焊后热处理对焊接接头焊缝金属的力学性能有较大影响,推荐焊后热处理温度不超过480。从降低自重、提高承载能力、方便运输安装及降低制造成本等多方面考虑,屈服强度890 MPa及以上级别超高强钢在工程机械、煤矿机械、港口机械等领域获得了越来越多的应用,如大吨位起重机吊臂、混凝土泵车的臂架、高性能液压支架、超大吨位港口浮吊等均设计使用屈服强度890 MPa及以上级别超高强钢制造。近年来
12、,随着国内大型钢铁企业生产设备及生产工艺的进步以及对新产品开发力度的加大,该级别钢材的生产技术已逐渐被国内钢铁企业所掌握。目前,屈服强度为890 MPa的Q890钢和屈服强度为960 MPa的Q960钢已基本实现了国产化,屈服强度1 100 MPa的Q1100钢板国内很多钢厂也进行了研发生产。在高强钢用焊材中,气体保护焊工艺(GMAW)具有焊材熔敷效率高(约95%)、焊接生产效率高(约是焊条电弧焊的3倍)、易于实现自动化焊接等特点,同时实心焊丝气体保护焊还具有扩散氢低的特点(特别适合高强钢的焊接),因此该工艺获得了广泛应用,其中包括Q890及以上级别超高强度钢板。由于Q890及以上级别钢具有的
13、极高强度和较高的碳含量等特点,使得其焊接工艺不易确定。在此通过研究Q890性能和选择配套的焊丝后,在采用不同焊接预热、焊接热输入量、焊接后热处理等焊接工艺条件下对Q890级别钢材的焊接工艺进行研究,以确定合适的GMAW焊接参数范围和焊丝,以便在实际的产品焊接中进行参考。3.1 Q890钢的抗冷裂性能试验试验按照GB4675.1规定的斜Y坡口焊接裂纹试验进行。采用BHG-5焊丝焊接25 mm厚Q890钢板，分别进行室温C24 0CJ不预热、预热60及预热100三种不同预热条件下的小铁研试验。焊接条件如表1所示。试件焊后放置48 h，进行表面、断面裂纹检查，检查结果如表2所示。表1 BHG-5焊丝
14、的熔敷金属力学性能 试验结果表明:Q890具有一定的冷裂纹倾向，在采用BHG-5焊丝、cp CAS 80%+cp CCOz) 20%气体保护焊，在较苛刻的拘束条件下，不预热或预热60均会产生不同程度的冷裂纹，而预热100能够防止焊接冷裂纹的产生。表2 小铁研试验结果焊后热处理的影响 在实际的结构制作中，往往需要对焊缝或构件进行不同形式的焊后热处理，故按照现在制造过程中常用的几种焊后热处理条件进行Qs9o钢的焊缝金属力学性能试验。模拟试验采用规范焊接25 mm厚Q890钢板对接接头，焊后分别进行250,480和550保温2h三种不同参数的焊后热处理。 按照GB2650-2652规定进行焊接接头焊
15、缝金属拉伸和低温冲击试验。三种不同焊后热处理条件下的焊接接头力学性能如表3所示。试验结果表明，采用BHG-5焊丝焊接Q890钢，焊接接头焊后宜采取250保温2h的消氢处理，而采用较高温度的消除应力处理对焊接接头力学性能有较大的不利影响。表3 焊后热处理对焊缝金属力学性能的影响参考文献1.林金平，吴崇志.窄间隙焊技术在核电建设中的应用2.林三宝，范成磊，杨春利.高效焊接方法M.北京:机械工业出版社，3.余刚.窄间隙TIG焊枪设计研究D.上海上海交通大学4.周方明，王江超，周涌明，等.窄间隙焊接的应用现状及发展趋势焊接技术5.贾军 杨益清 李好生 伍先见 李光波 易飞 聂江兵. Q890超高强钢GMAW焊接工艺. 焊接学报,2015-04-28.2017年秋季学期高效焊接方法课程大作业班级姓名学号焊接14-1班贾豪豪2014024358成绩： 撰写要求及评分标准1. A4纸，小四号字，单倍行距。2. 内容：查阅文献及新闻网页等，叙述课堂上讲授的高效非熔化极气体保护焊和高效熔化极气体保护焊方法在生产实际中的应用，或者是课堂上没有讲到的高效TIG/GMAW的原理，特点及应用。需要附上所查
