(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5mm以下的薄板焊接,接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1mm以下的薄板,亦可采用卷边接头。当板厚大于4mm时,应开V形坡口(管子对接2-3mm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
电源种类和极性 被焊金属材料
直流正接 低碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、钛及其合金
直流反接 适用于各种金属的熔化极氩弧焊,钨极氩弧焊很少采用
交 流 铝、镁及其合金
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。为了在较低空载电压下引弧和减少大电流时钨极烧损量,在实际生产中使用的钨极是加入1%-2%的氧化钍(ThO2)的钍钨棒,或加入2%氧化铈(CeO)的铈钨棒。一般我们应尽量选用铈钨,因为其放射性更小。)