钨极氩弧焊基本知识

钨极氩弧焊基本知识

1. 手工钨极氩弧工艺特点

(1)工作原理

钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极，利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法。通过钨极与工件之间产生电弧，利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层，使电极和金属熔池与空气隔离，以防止空气的侵入。同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。液态金属熔池凝固后形成焊缝。

由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。

焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。根据所采用的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。

(2)工艺特点

1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点

a、保护效果好

焊缝质量高氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。

b、焊接变形和应力小

由弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊

接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。

c、易观察、易操作

由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其适用于全位置焊接。

d、稳定

电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。

e、易控制熔池尺寸

由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。 f、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。特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。

2)缺点

a、设备成本较高;

b、氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置; c、氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5,30倍，生成的臭氧对焊工有危害，所以要加强防护;

d、焊接时需有防风措施。

3)应用范围

钨极氩弧焊是一种高质量的焊接方法，因此在工业行业中均广泛的被采用。特别是一些化学性能活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用氩弧焊则可容易地得到高质量的焊缝。另外，在碳钢和低

合金钢的压力管道焊接中，现在也越来越多地采用氩弧焊打底，以提高焊接接头的质量。

2.手工钨极氩弧焊工艺参数

手工钨极氩弧焊的工艺参数有:焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。

1)接头及坡口形式

钨极氩弧焊多用于厚度5,,以下的薄板焊接，接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1,,以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4,,时，应开V形坡口(管子对接2,3,,就需开V形坡口)。厚壁管的对接接头亦可开U形坡口。

2)焊前清理

钨极氩弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体的保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂(汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等)擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。

对于表面氧化膜与基层结合力较强的材料，如不锈钢和铝合金应采用机械方法清除氧化膜。通常采用不锈钢丝刷或铜丝刷、细砂轮或砂带打磨。

3)焊接电源种类和极性

电源种类和极性可根据焊件材质进行选择，见下表。

电源种类和极性的选择

采用直流正接时，工件接正极，温度较高，适于焊厚件件及散热快的

金属，钨棒接负极，温度低，可提高许用电流，同时钨极烧损小。 直流反接时，钨极接正极烧损大，所以很少采用。

采用交流钨极氩弧焊时，在焊件为负，钨极为正极性的半波里，阴极有去除氧化膜的作用，即“阴极破碎”作用。在焊接铝、镁及其合金时，其表面有一层致密的高熔点氧化膜，若不能除去，将会造成未熔合、夹渣焊缝 表面形成皱皮及内部气孔等缺陷。而利用反极性的半波里正离子向熔池表面高速运动，可将金属表面氧化膜撞碎，在正极性的半波里，钨极可以得到冷却，以减少钨极的烧损。所以，通常用交流钨极氩弧焊来焊接氧化性强的铝、镁及其合金。

4)钨极直径

钨极直径主要按焊件厚度、焊接电流的大小和电源极性来选择。如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳，钨棒烧损严重和焊缝夹钨

等现象。(钨极成分:钨极作为一个电极，它要负担传导电流，引燃电弧和维持电弧的作用。钨是难熔(熔点3410?10?)、耐高温(沸点5900?)，导电性能好，允许通过较大电流和具有强的发射电子电子能力的金属，所以，钨棒适于做电极。) 5)焊接电流

焊接电流主要根据工件的厚度和空间位置来选择，过大或过小的焊接电流都会使焊缝成型不良或产生焊接缺陷。所以，必须在不同钨极直径充许的焊接电流范围内，正确地选择焊接电流，见下表。

不同直径钨极(加氧化物)的许用电流范围

钨极尖端形状和电流范围

6)电弧电压

电弧电压由弧长决定，电压增大时，熔宽稍增大，熔深减小。通过焊接电流和电弧电压的配合，可以控制焊缝形状。当电弧电压过高时，易产生未焊透并使氩气保护效果变差。因此，应在电弧不短路的情况下，尽量减小电弧长度。钨极氩弧焊的电弧电压选用范围一般是10,24伏。

7)氩气流量

为了可靠地保护焊接区不受空气的污染。必须有足够流量的保护气体。氩气流量越大，保护层抵抗流动空气影响的能力越强。但流量过大时，不仅浪费氩气，还可能使保护气流形成紊流，将空气卷入保护区，反而降低保护效果。所以氩气流量要选择恰当，一般气体流量可按下列经验公式确定:

Q = (0.8 ―1.2 ) D

式中: Q――氩气流量，L/,,

D――喷嘴直径，,,。

(氩气纯度:焊接不同的金属，对氩气的纯度要求不同。例如焊接耐热钢、不锈钢、铜及铜合金，氩气纯度应大于99.70%;焊接铝、镁及其合金，要求氩气纯度大于99.90%;焊

接钛及其合金，要求氩气纯度大于99.98%。国产工业用氩气的纯度可99.99%，故实际生产中一般不必考虑提纯。)

8) 焊接速度

焊接速度加快时，氩气流量要相应加大。焊接速度过快，由于空

气阻力对保护气流的影响，会使保护层可能偏离钨极和熔池，从而使保护效果变差。同时，焊接速度还显著地影响焊缝成型。因此，应选择合适的焊接速度。

9)喷嘴直径

增大喷嘴直径的同时，应增大气体流量，此时保护区大，保护效果好。但喷嘴过大时，不仅使氩气的消耗量增加，而且可能使焊炬伸不进去，或妨碍焊工视线，不便于观察操作。故一般钨极氩弧焊喷嘴以5,14,,为佳。

另外，喷嘴直径也可按经验公式选择:

D,(2.5―3.5),

式中: D――喷嘴直径(一般指内径)，,,;

,――钨极直径，,,。

10)喷嘴至焊件的距离

这里指的是喷嘴端面和焊件间的距离，这个距离越小，保护效果越好。所以，喷嘴距焊件间的距离应尽量小些，但过小使操作、观察不便。因此，通常取喷嘴至焊件间的距离为5,15,,。

11)钨极伸出长度

为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部突出喷嘴之外。而钨极端头至喷嘴面的距离叫钨极伸出长度。钨极伸出长度越小，喷嘴与焊件之间距离越近，保护效果就好，但过近会妨碍观察熔池。

通常焊接对接焊缝时，钨极伸出长度为3,6,,较好，焊角焊缝时，钨极伸出长度为7,8,,较好。