氩弧焊基础知识培训.ppt

Exceeding Customer Expectations Through Performance Excellence”GTAW Basic Training氩弧焊基础知识培训氩弧焊基础知识培训钨极惰性气体电弧焊 •GTAW•(TIG) 什么是 GTAW?•GTAW = 钨极惰性气体电弧焊•“TIG” 焊 •要求恒流“CC” 特性的电源 •非熔化极 •要求配有外部保护气体 焊接电缆焊接电缆 GTAW 焊炬焊炬 电电 源源 钨极棒钨极棒 母材金属母材金属 电弧电弧 保护气体保护气体 接地电缆接地电缆什么是GTAW?•a.可选用或不选用填料棒 •b.在焊接铝材和镁材时采用AC极性 •c.在焊其他大部分材料时，为 DC- 极性 •d.DC+ 很少使用 填料棒填料棒 脚踏板脚踏板 工工 件件 气体出气体出 气体进气体进 工件电缆工件电缆 焊枪焊枪 AC 或或DC 电源电源 电电 流流 惰性气体气源惰性气体气源GTAW – 优点 •a.高质量焊缝 •b.全位置焊接•c.能使用于多种金属材料•d.最适宜于薄材焊接GTAW – 优点 •e.熔（融）焊 •f.无焊渣•g.无飞溅物 •h.效率高GTAW – 局限性•a.要求携带相关设备 (保护气气瓶和软管)•b.不宜在室外进行焊接 (保护气体不宜风吹）•c.要求母材干净 •d.熔敷率低 •e.操作者必需具备较高的技能 •f.运行速度慢GTAW 原理GTAW 工作原理 填料棒填料棒 保护气体流保护气体流 焊焊 缝缝 电弧电弧 钨钨 极极 棒棒GTAW 焊炬焊嘴焊炬焊嘴 母材金属母材金属GTAW – 钨极棒极性•DCEN (Straight) 极性 •DC-•a.热量集中于工件 •b.熔深深而窄•c.钨极棒电流承载量最佳•（ 1/8” 的钨极棒能够承载 400 安培的电流） 电电 子子 离离 子子• GTAW – 钨极棒极性•DCEP (Reverse) 直流反接•DC+ •a.热量集中于钨极棒•b.熔深浅•c.氧化清洗 •d.钨极棒电流承载量少(1/8” 钨极棒只能够承载 120 Amps 的电流) 电电 子子 离离 子子GTAW – 钨极棒极性 •AC 极性•a.50% 热量集中于板材 •b.50% 热量集中于钨极棒•c.中等熔深程度•d.每半个工作周期清除氧化膜 一次 •e.钨极棒电流承载量最佳• （1/8” 钨极棒能够承载 225 Amps 的电流） +_ 清洁 熔深 AC 正弦波技术 • 60 Hz •a.正向的半个周期为清洁周期•b.负向的半个周期为熔深周期•c.在波形越过零点时，电弧熄灭，然后重新起弧 经过零点后反向经过零点后反向 缓升缓升 缓升缓升 缓降缓降 缓降缓降AC 方波技术 •a.在 AC 正弦波下，焊接电流以每秒钟120 次改变方向。

由于该过程是一个逐渐的过程，较为缓慢，牵制了下半波的起弧过程这种情况可能引起焊缝的不连续性•b.方波技术大大改善了这种状况•c.方波能够迅速穿过零点，强化了重新起弧的• 过程AC 方波技术 •a.方波使电弧在最佳的设置值下工作于较长的时段，从而增强了焊接电弧的作用 •b.方波技术减少了钨极过热而改善了钨极棒寿命 • • 平衡平衡AC 方波技术 •AC方波除了平衡式波形外，还可布置为各种不对称情况 •用户可选择: –平衡式波形平衡式波形–清洁区较多的波形清洁区较多的波形 –熔深区较多的波形熔深区较多的波形熔深区较多熔深区较多的波形的波形清洁区较多清洁区较多的波形的波形AC 逆变器技术 •频率控制–低频低频 (20 Hz)–高频高频 (150 Hz)•优点:•a.对电弧实现精确控制•b.减少了焊缝尺寸•c.减少了更换工夹具的停工 时间•d.含2% 钍钨 –AC and DC–端部切削为尖状端部切削为尖状 AC 逆变器技术•平衡控制 –清洁清洁 (65% DCEP)–熔深熔深 (85% DCEN)•优点:a.更容易焊接薄材更容易焊接薄材 b.更快地焊接厚材更快地焊接厚材c.最大程度地减少了清洁区最大程度地减少了清洁区 AC 逆变器技术•波形控制 –正弦波正弦波–三角波三角波–方波方波• 优点:•a.焊接速度快 d.实现最大的焊接输出 •b.焊接薄材 e.高频起弧•c.精确地实现电弧控制GTAW – 高频 •定义: 叠加于焊接电流之上的经提升频率•a.允许了焊极未接触工件时就实现起弧•b.保持电弧在AC TIG 焊接过程中处于工作状态 •c.在DC 和 逆变电源时,高频只在起弧阶段存在•d.高频连续工作于: AC •e.高频处于断接状态于SMAW & Scratch Start TIG GTAW – 高频保护 •高频系无线电频率•高频发生器与大地之间的通路应为最小电阻值 •能够对邻近的电子设备产生干扰问题•干扰由下列情况产生：–焊机焊机 –焊接导线焊接导线 –进入电源线的反馈进入电源线的反馈 GTAW – 高频干扰•消除高频干扰的途径:•a.将每台TIG机器接地•b.断接用于手工焊的电缆线•c.尽可能缩短焊接导线•d.采用天然橡胶电缆/合成橡胶电缆•e.将焊炬和电缆处于良好的使用状态•f.保持所有的连接接头为紧密连接GTAW – 设备的组成•a.恒流（CC）电源•b.焊炬和电缆 •c.非消耗型焊极•d.填料金属（可选配）•e.保护气体装置和气缸 GTAW 设备电源输出 – 恒流 •a.焊接回路由电源、焊极和工件电缆/导线组成•b.电源尽可能使电流保持稳定，即使在焊工在调整电弧长度时也是如此。

•c.电压与电弧长度成正比 电电 A 运行点运行点 恒流电源恒流电源 电压电压 VE W X焊极 钨极钨极棒中的合金 GTAW - AWS 分类 GTAW – 钨极棒 色色 标标2 – 2 – ½ 倍于焊极直径倍于焊极直径 打磨记号打磨记号GTAW – 钨极棒的制备 •DC 焊接过程 : •a.将钨极棒打磨至头部成锥形•b.锥形长度为钨极棒直径的2 ~ 3 倍•c.勿将其磨至尖角•d.磨痕与钨棒方向一致 钨极棒直径钨极棒直径 钨极棒头部直径钨极棒头部直径 钨极棒顶角钨极棒顶角• • GTAW – 钨极棒的制备•AC 焊接•AC TIG 焊接过程所要求的 钨极棒头部形状是球形或半球形•该球为钨极棒直径的1 ~ 1 ½ 倍 钨极棒直径钨极棒直径 钨极棒头部圆钨极棒头部圆 角半径角半径ER70S-X焊极焊极 焊条焊条拉伸强度的最小值为拉伸强度的最小值为70,000 psi实心实心化学成分化学成分, 还原剂量还原剂量 (硅、锰和硅、锰和/或铝、锆和钛）或铝、锆和钛）X=2,3,4,6 or 7*此为此为 AWS 分类，与分类，与GMAW相比较，分类情况相同，因为它相比较，分类情况相同，因为它们采用了相同的化学成分。

们采用了相同的化学成分GTAW - AWS 分类GTAW – 焊接消耗材料•碳钢TIG 焊接•ER70S-2 –Triple Deoxidized Rod (Si, Mn,Al, Zr, Ti)–在大部分表面状态下能够制作经得起在大部分表面状态下能够制作经得起 X – 射线检查的射线检查的焊缝 –焊接被许可于锈蚀、有氧化皮和脏物的材料上进行焊接被许可于锈蚀、有氧化皮和脏物的材料上进行–在非正常位置焊接下熔池流动性差在非正常位置焊接下熔池流动性差 •ER70S-3 –高质量填料棒，高质量填料棒， Mn and Si 含量中等含量中等 –适用于清洁钢材的一般制造适用于清洁钢材的一般制造GTAW – 焊接消耗材料 •碳钢TIG 焊接 •ER70S-6 –高质量填料杆，高质量填料杆， Mn 和和 Si 含量高 –机械性能改善机械性能改善–焊缝外表改善焊缝外表改善 GTAW – 焊接消耗材料•不锈钢TIG 焊接过程•ER308/308L ：–用于连接普通奥氏体不锈钢用于连接普通奥氏体不锈钢–有关牌号请参见有关牌号请参见“18 – 8” 钢材钢材–典型合金典型合金: ASTM 303, 304 or A743•ER316/316L ：–用于高抗裂性能和包覆的情况用于高抗裂性能和包覆的情况–焊缝金属稀释量少，能够用于焊缝金属稀释量少，能够用于 “18-8” 不锈钢不锈钢–典型合金典型合金: ASTM A240, 316L or A773 GTAW – 焊接消耗材料 •不锈钢 TIG 焊接 •ER309/309L： –用于连接高合金奥氏体不锈钢用于连接高合金奥氏体不锈钢 –优于优于“18 – 8” 钢材的抗腐蚀性能钢材的抗腐蚀性能–典型合金典型合金: ASTM A240, 309S or A774 GTAW – 焊接消耗材料 •铝材TIG 焊接• ER4043： –硅铝合金硅铝合金–既定焊接可热处理既定焊接可热处理6000 系列铝合金系列铝合金 –不适用于焊接铝不适用于焊接铝 -镁合金镁合金ER5356：： –铝铝-镁合金镁合金 –最常用于铝填料合金最常用于铝填料合金–强度好，兼容于大部分合金。

强度好，兼容于大部分合金–不适用于工作温度超过不适用于工作温度超过150oF 的应用场合的应用场合GTAW – 焊接消耗材料•硅铜•ERCuSi-A –硅硅/铜合金用于焊接铜合金用于焊接 • 铜铜• 黄铜黄铜 • 青铜青铜 GTAW – 保护气体•氩气 •氦气•氩气/氦气 混合物•氩气/氢气 混合物 •氩气/氮气 混合物GTAW – 保护气体•氩气的优点: •a.产生光滑而平静的电弧•b.对 AC 具有很好的清洁作用•c.气源充分，成本低 •d.能够使用较小的流动速度•e.较好地抵抗横向抽风GTAW – 保护气体 •氦气的优点:•a.热影响区域小•b.其是使用氩气情况下电弧传热性的1.7 倍•c.氦气和氩/氦气的混合物将推荐用于:–较厚的型材较厚的型材 –具有高熔点的材料具有高熔点的材料 –焊接速度较快的场合焊接速度较快的场合 GTAW – 保护气体 • •在氢气中加入氩气后，就有下列好处: •a.进一步收缩了电弧•b.焊缝更清洁•c.走行速度快 •d.深宽比大•e.主要用于焊接奥氏体不锈钢和一些镍合金钢 警示警示: 氩气氩气/氢气混合物增加了氢裂和孔隙的可能氢气混合物增加了氢裂和孔隙的可能 性，它尤其在多道焊中更是如此。

性，它尤其在多道焊中更是如此GTAW – 保护气体 •氮的优点:•a.将更多的能量提供于工件•b.尤其适合于焊接铜件警示警示: 氩氩 /氮气混合物不能用于焊接铁素体材料氮气混合物不能用于焊接铁素体材料 ，因为在焊缝中会，因为在焊缝中会产生产生 氮的积聚，这将造成焊缝失去强度并引起孔隙氮的积聚，这将造成焊缝失去强度并引起孔隙GTAW – 总结•a.在多种合金和较厚的板材上制作出高质量的焊缝•b.能够熔敷达到经得起X – 射线检查的质量的焊缝以及低氢焊缝 •c.采用不消耗自身的钨极棒和外部的保护气源•d.可选择使用或不使用填料棒•c.大部分的应用场合为采用DC – 或AC 的情况•d.要求有 一定技能的操作者•e.无焊渣或飞溅物 工件电缆工件电缆 气体出气体出 脚踏板脚踏板 工工 件件 填料棒填料棒 焊炬焊炬 气体进气体进 惰性气体惰性气体 气源气源 AC 或或DC 焊接电源焊接电源 电电 流流。