焊工教案(9)

课题九 氩弧焊

一、 教学目的

? 了解氩弧焊的特点、分类及适用范围 ? 了解钨极氩弧焊的焊接材料及设备 ? 掌握氩弧焊的焊接方法

二、 板书内容

课题四 氩弧焊的技能训练 一、氩弧焊概述 二、钨极氩弧焊的焊接材料 三、钨极氩弧焊设备 四、钨极氩弧焊的焊接工艺参数 五、钨极氩弧焊的操作方法 六、注意事项 讲解与图示 三、 教学内容

(一) 氩弧焊的概述

1. 氩弧焊的特点

(1) 焊缝质量较高 由于氩气是惰性气体，可在空气与焊间形成稳定的隔绝层，保证高温下被焊接金属中合金元素不会被氧化烧损，同时氩气不容于液态金属，故能有效的保护液态金属，获得较高的焊接质量。

(2) 焊接变形与应力小 由于氩弧焊的热量集中，电弧受氩气的冷却和压缩作用，使热影响区窄，焊接变形和应力小，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以进行氩弧焊。

(4) 操作技术易于掌握 采用氩气保护无熔渣，且为明弧焊接，电弧、熔池可见性好，适合各种位臵焊接，容易实现机械化和自动化。 2. 氩弧焊的分类和适用范围

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氩弧焊根据所用的电极材料，可分为钨极（不熔化极）氩弧焊（用TIG表示）和熔化极氩弧焊（用MIG表示）；按其操作方式可分为手工、半自动和自动氩弧焊；若在氩弧焊电源中加入脉冲装臵又可分为钨极脉冲氩弧焊和熔化极脉冲氩弧焊。如图4-1所示。

氩弧焊的适用范围见表4-1。

(二) 钨极氩弧焊的焊接材料

1. 氩气

氩气是一种理想的保护气体，一般是将空气液化后采用分馏法制取，是制氧过程中的副产品。

氩弧焊对氩气的要求很高，按我国现行标准规定，其纯度应达到99.99%。焊接用氩气以瓶装供应，其外表涂成灰色，并且注有绿色“氩气”字样。呀气瓶的容积一般为40L，在温度20℃时的压力为14.7Mpa。

2. 钨极材料

钨极氩弧焊对钨极材料的要求是：耐高温、电流容量大、施焊损耗小，还应有很强的电子发射能力，从而保证引弧容易、电弧稳定。

钨极的熔点高达3410℃，适合作为不熔化电极，常用的钨极材料有纯钨极、钍钨极和铈钨极。

(1) 纯钨极 其牌号是W1、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，故目前很少应用。

(2) 钍钨极 其牌号是WTh-10、WTh-15,是在纯钨极中加入1%～2%的氧化钍而成。钍钨极电子发射率提高，增大了需用电流范围，降低了空载电压，改善引弧和稳弧性能，但是具有微量放射性。

(3) 铈钨极 其牌号是Wce-20,是在纯钨极中加入2%的氧化铈而成。铈钨极比釷钨极更容易引弧，烧损率比后者低5%-50%，使用寿命长，放射性低，是目前推荐使用的电极材料。

钨极的规格按长度范围供给，在76～610mm之间；常用的无极直径为0.5、1.0、1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.3、8.0、10mm多种。

钨极端部的质量对焊接电弧稳定性及焊缝成形有很大的影响，因此使用前对钨极端部应进行磨削。使用交流电时，钨极端部应磨成球形，以减小极性变换对电极的损耗；使用直流电时，因多采用直流正接，为使电弧集中燃烧稳定，钨极端部多磨成圆台形；用小电流施焊时，可以磨成圆锥形，见图4-2。

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图4-1 氩弧焊的分类

（a） (b) (c) （a）球形 （b）台阶形 （c）圆锥形

图4-2钨极端部的形状

表4-1 氩弧焊的适用范围

被焊材料 钛及钛合金 焊件厚度（mm） 0.5～3.0 ＞2.0 镁及镁合金 0.5～3.0 ＞2.0 铝及铝合金 0.5～4.0 ＞3.0 铜及铜合金 ＞0.5 ＞3.0 不锈钢、耐热钢 0.5～3.0 ＞2.0 焊接方法 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 - 37 -

电焊种类和极性 直流正接 直流反接 交流或直流反接 直流反接 交流或直流反接 直流反接 直流正接 直流反接 直流正接或交流 直流反接

(三) 钨极氩弧焊设备

钨极氩弧焊机一般用于厚度6～8mm焊件的焊接，典型的通用钨极氩弧焊机有NSA-500-1型、NSA2-300-1型、NSA4-300型、NZA18-500型等。

(1) NSA-500-1型手工钨极氩弧焊机主要由焊接电源、控制箱、焊枪、供气及冷却系统等部分组成。

(2) 焊接电源 采用具有陡降外特性的BX-1-500型动圈式弧焊变压器作为焊接电源。钨极氩弧焊的电弧静特性曲线是水平的。

(3) 控制箱 控制箱内装有脉冲引弧器、脉冲稳弧器和消除直流分量的电容等元件。 (4) 供气系统 供气系统包括氩气瓶、氩气流量调节器及电磁气阀等。 (5) 氩气瓶

(6) 氩气流量调节器 它不仅能起到降压和稳压的作用，而且可方便的调节氩气流量。 (7) 电磁气阀 电磁气阀是开闭气路的装臵，由延时续电器控制，可起到提前供气和后停气的作用。

(8) 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150A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。

(9) 焊枪 焊枪主要由枪体、钨极夹头、进气管、电缆、喷嘴、按钮开关等组成。焊枪的 作用是传导电流、夹持钨极、输送氩气。

(四) 钨极氩弧焊的焊接工艺参数

手工钨极氩弧焊的焊接工艺参数有：钨极直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、氩气流量、喷嘴直径、喷嘴与焊件之间的距离、钨极伸出长度等。

1. 钨极直径与焊接电流

通常根据焊件的材质、厚度来选择焊接电流。钨极直径应根据焊接电流大小而定。 2. 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，并使氩气保护效果变差，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。、

3. 焊接速度

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. 焊接电源种类和极性 电源种类和极性的选择见表4-2

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5. 氩气流量与喷嘴直径

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。可按系列公式确定：

D=2d+4 式中 D—喷嘴直经，㎜; d—钨极直径，㎜。

通常焊枪选定之后，喷嘴直经很少改变，而是通过调整氩气流量来加强气体保护效果。流量合适时，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。

6. 氩气的合适流量可按下式计算：

qV?(0.8~1.2)DqV??氩气流量，L/min; D??钨极直径，mm。当D较小时,qv取下限;D较大时，qv取上限。 7. 喷嘴与焊件之间的距离

喷嘴与焊件之间的距离以8～14㎜为宜。距离过大，气体保护效果差；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。

钨极伸出长度一般为3～4㎜.

(五) 钨极氩弧焊的操作方法

1. 引弧

手工钨极氩弧焊通常采用引弧器进行引弧。这种引弧的优点是钨极与焊件保持一定距离而不接触，就能在始焊点上直接引燃电弧，可使钨极端头保持完好，钨极损耗小，以及引弧处不会产生夹钨缺陷。

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