氩弧焊怎么焊

氩弧焊怎么焊
氩弧焊怎么焊

氩弧焊怎么焊
一、手工钨极氩弧焊工艺
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,如下图所示.
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.)
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
钨极直径（mm） 直流正接（A） 直流反接（A） 交　流（A）
0.5 2－20 － 2－15
1.0 10－75 － 15－70
1.6 60－150 10－20 60－125
2.0 100－200 15－25 85－160
2.5 170－250 17－30 120－210
3.2 225－330 20－35 150－250
4.0 350－480 35－50 240－350
5.0 500－675 50－70 330－460
钨极尖端形状和电流范围
钨极直径
/mm 尖端直径
/mm 尖端角度
/（°） 直流正接
恒定直流/A 脉冲电流/A
1.0 0.125 12 2－15 2－25
1.0 0.25 20 5－30 5－60
1.6 0.5 25 8－50 8－100
1.6 0.8 30 10－70 10－140
2.4 0.8 35 12－90 12－180
2.4 1.1 45 15－150 15－250
3.2 1.1 60 20－200 20－300
3.2 1.5 60 25－250 25－350
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/mm
　　　　D――喷嘴直径,mm.
（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.
和焊条电弧焊一样,焊接速度不是手工钨极氩弧焊的主要工艺参数,在有些工艺条件中也不列出,因为在一般情况下不会影响气体保护效果.但在自动钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊时,焊接速度过大,会影响气体保护效果.
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5－14mm为佳.
另外,喷嘴直径也可按经验公式选择：
　　　　　　　D＝（2.5―3.5）d
式中：　D――喷嘴直径（一般指内径）,mm；
　　　　d――钨极直径,mm.
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5－15mm.
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3－6mm较好,焊角焊缝时,钨极伸出长度为7－8mm较好.碳钢、不锈钢的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数的选择见下表.
推荐的碳钢焊接工艺参数
材料厚度　　　　　mm 1.5－3.0 >3.0－6.0 >6.0－12
接头设计 直边对接 V形坡口 X形坡口
电流　　　　　　　A 50－100 70－120 90－150
极性 直　流　正　接
电弧电压　　　　　V 12
电极种类 铈（钍）钨极
电极尺寸　　　　　mm 2.4 3.2
填充金属种类 按技术要求
填充金属尺寸　　　mm 1.6－2.5 2.5－3.2
保护气体 氩
气体流量　　　dm3/min 8－12 10－14
背面气体流量　dm3/min 2－4
喷嘴尺寸　　　　　mm 8－10 10－12
喷嘴至工件距离　　mm