鎢極氬弧焊就是把氬氣做為保護氣體的焊接。藉助產生在鎢電極與焊體之間的電弧,加熱和熔化焊材本身(在添加填充金屬時也被熔化),而後形成焊縫金屬。鎢電極,熔池,電弧以及被電弧加熱的連接縫區域,受氬氣流的保護而不被大氣汙染。
氬弧焊時,焊炬、填充金屬及焊件的相對位置如下圖:弧長一般取1~1.5倍鎢電極直徑。停止焊接時,首先從熔池中抽出填充金屬(填充金屬根據焊件厚薄添加),熱端部仍需停留在氬氣流的保護下,以防止其氧化。
1.焊槍(焊炬)
鎢極氬弧焊槍(也稱焊炬)除了夾持鎢電極,輸送焊接電流外,還要噴射保護氣體。大電流焊槍長時間焊接還需使用水冷焊槍。因此,焊槍的正確使用及保護是相當重要的。鎢電極負載電流能力(A)如下表所示。
2.氣路
氣路由氬氣瓶減壓閥、流量計、軟管及電磁氣閥(在焊機內)等組成。減壓閥用以減壓和調節保護氣體的壓力。流量計是標定和調節保護氣體流量,氬弧焊機通常採用組合一體式的減壓流量計,這樣使用方便、可靠。氬弧焊時材質對氬氣純度的要求是鉻鎳不鏽鋼要≥99.7%,太難熔金屬要≥99.98%。
(1)氬氣屬於惰性氣體,不易和其它金屬材料、氣體發生反應。而且由於氣流有冷卻作用,焊縫熱影響區小,焊件變形小。是鎢極氬弧焊最理想的保護氣體。
(2)氬氣主要是對熔池進行有效的保護,在焊接過程中防止空氣對熔池侵蝕而引起氧化,同時對焊縫區域進行有效隔離空氣,使焊縫區域得到保護,提高焊接性能。
(3) 調節方法是根據被焊金屬材料及電流大小,焊接方法來決定的:電流越大,保護氣越大。活潑元素材料,保護氣要加強加大流量。
3.規範參數
鎢極氬弧焊的規範參數主要由電流、電壓、焊速、氬氣流量,其值與被焊材料種類、板厚及接頭型式有關。其餘參數如鎢極伸出噴嘴的長度,一般取1-2倍鎢極直徑,鎢電極與焊件距離(弧長)一般取1.5倍以下鎢電極直徑,噴嘴大小等則在焊接電流值確定後再選定。一般不鏽鋼氬弧焊規範如下:
焊縫表面顏色與氣體保護效果如下表所示。
4.焊前清理
鎢極氬弧焊對焊件和填充金屬表面的汙染相當敏感,因此焊前須清除焊件表面的油脂,塗層,加工用的潤滑劑及氧化膜等。
5.安全技術
鎢極氬弧焊操作者,必須戴好頭面罩、手套、穿好工作服、工作鞋,以避免電弧光中的紫外線和紅外線灼傷。斯泰爾鎢極氬弧焊機均裝有高頻引弧器,小功率的高頻高壓電雖不會電擊操作者,但當絕緣性能不良時,高頻電會灼傷操作者手的表皮,且很難治癒,所以焊接手把的絕緣性能一定要經常檢查。鎢極氬弧焊接時,應加強焊接區的通風。
注意:主要還是熟能手巧,板的厚度和點擊的時間,還有電流都是相連繫的,要配合的很好。省氣談不上,只要不要過餘的開的太大就行。還有鎢針的最好尖一點,在焊接時,不要一開始就把針尖對著焊接處,先空打一下,將管子裡的空氣排出,這樣焊就不會炸不會有黑斑,在點擊完畢後不要馬上拿開焊槍,等幾秒,這樣不鏽鋼在冷卻時受氬氣的保護,就樣不會黑,連洗鋼水和拋光片都省了。這只能針對點焊,如果長距離的拖焊就沒辦法了,板肯定要變色的,只有等拋光和清洗了。
6.鎢極的選擇
紅頭釷鎢電極,目前最穩定也是應用最廣泛的鎢電極,主要應用於碳鋼、不鏽鋼、矽銅、銅、青銅、鈦等材料的焊接,但是有輕微的放射性汙染。
灰頭鈰鎢電極,目前使用範圍僅次於釷鎢的電極,尤其在低電流直流的條件上應用居多。主要應用於碳鋼、不鏽鋼、矽銅、銅、青銅、鈦等材料的焊接。
綠頭純鎢電極,目前使用較少,應用於鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、對焊接條件的要求不高
白頭鋯鎢電極,目前應用較多,主要是鋁及鋁合金的焊接
金黃頭鑭鎢電極和天藍頭鑭鎢電極,分別是WL20和WL15,應用範圍非常廣泛,是最有前景的焊接電極,應用於鋁及鋁合金的焊接以及碳鋼、不鏽鋼、矽銅、銅、青銅、鈦等材料的焊接
7.鎢極針尖形狀的選擇
(1)鎢極直徑的選擇主要是根據焊件的厚度和焊縫電流的大小來選擇的。
電極直徑/mm
直流正接
直流反接
交流
1.0
1.6
2.4
3.2
4.0
5.0
6.4
15~80
70~150
150~250
250~400
400~500
500~750
750~1000
—
10~20
15~30
25~40
40~55
55~80
80~125
20~60
60~120
100~180
160~250
200~320
290~390
340~525
(2)鎢極端部形狀對電弧穩定性和焊縫成型有很大影響,端部形狀有錐臺型,圓錐形,半球形和平面形。
焊接電流較大時使用細直徑尖錐角鎢極,會使電流密度過大,造成鎢極末端過熱熔化並增加燒損。同時,電弧斑點也會擴展到鎢極末端錐面上,使弧柱明顯擴散、飄蕩不穩,影響焊縫成形。因此,在大電流焊接時應選用直徑較粗的鎢極,並將其末端磨成鈍錐角(大於900)或帶有平頂的錐形。
採用交流鎢極氬弧焊時,鎢極端部一般為圓珠形。採用直流鎢極氬弧焊時,鎢極端部一般為平底錐形,端部角度為30°~ 50°,這樣可使電弧對母材的吹力最強,保證焊接時電弧穩定燃燒和熱量集中。鎢極尖錐角度的大小對焊縫熔深和熔寬也有一定的影響。通常減小錐角,焊縫熔深增大,熔寬減小;反之,熔深減小,熔寬增大。
鎢極端部形狀
適用範圍
電弧穩定性
焊縫成型
錐臺形
直流正接,大電流;脈衝TIG焊
好
良好
圓錐形
直流正接,小電流
好
焊道不均勻
半球形
交流
一般
焊道不易平直
平面形
—
不好
一般
鎢極端頭形狀是一個重要工藝參數。根據所用焊接電流種類,選用不同的端頭形狀,尖端角度的大小會影響鎢極的許用電流、引弧及穩弧性能,下圖列出了鎢極不同尖端尺寸推薦的電流範圍。
(3)在一定條件下,氣體流量和噴嘴直徑有一個最佳配合範圍。對手工氬弧焊而言,當流量為5一25 L/min時,其對應的噴嘴口徑為5一20mm。在此範圍內,氣體保護效果最好,有效保護區最大。如果氣體流量過小或噴嘴口徑過大,會使氣流挺度差,排除周圍空氣的能力弱,保護效果不佳;若氣流量太大或噴嘴口徑過小,會因氣流速度過高而形成紊流,這樣不僅縮小了保護範圍,還會使空氣捲入,降低保護效果。
噴嘴大小和氣體流量對保護效果的影響如下圖所示。
直流鎢極氬弧焊(鎢極接負極)時常見的鎢極端部形狀及原因
當電流強度較小時(小於20安),若採用平電極引弧較難。僅在端面中部有電弧,易熄弧。為了更好引弧和穩弧,應研磨並拋光成尖的錐形
若電極刃磨尖後未拋光,表面粗糙,有與電極軸心線垂直的磨痕以及電極含氧化釷量不夠,電流強度較小時,會出現一種偏心的電弧。
焊接鋁時(直流電,電極接負極並採用氬為保護氣體),電極端部不宜過尖
對於電流強度較大時,電極端部呈尖圓形,以避免出現切割作用。可供堆焊和點焊。
當電極受到過載時,純鎢極熔成電極球狀,含氧化釷的電極尖部裂開
交流鎢極氬弧焊時鎢極端部形狀及其原因
原因
電流強度過低,多在電極端部邊緣引弧且又頻繁移動引弧位置
電極的電流強度正常
在某種電極直徑電流強度範圍的上限引弧
在同樣電流強度下,含氧化釷的鎢極比純鎢極更容易實現無接觸引弧且半球較小
粗大的含氧化釷的鎢極端部易分叉或形成錯位的放電球。故電弧往往偏離電極中心線,電弧不穩定。呈平的鎢極放電球,此種情況較好。
電流強度過大或電流在引弧時峰值高,除了易造成電極接觸焊縫金屬外,往往還會引起夾鎢現象
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