氩弧焊焊接工艺参数的选择

氩弧焊焊接工艺参数的选择钨极氩弧焊的工艺参数主要有焊接电流种类及极性、焊接电流、钨极直径及端部形状、保护气体流量等，对于自动钨极氩弧焊还包括焊接速度和送丝速度。脉冲钨极氩弧焊主要参数有Ip、tp、Ib、tb、fa脉幅比RA=Ip/Ib、脉冲电流占空比Rw＝tp/tb+tp(1)钨极氩弧焊工艺参数1)焊接电流种类及大小一般根据工件材料选择电流种类，焊接电流大小是决定焊缝熔深的最主要参数，它主要根据工件材料、厚度、接头形式、焊接位置，有时还考虑焊工技术水平(钨极氩弧时)等因素选择。2)钨极直径及端部形状，钨极直径根据焊接电流大小、电流种类选择。钨极端部形状是一个重要工艺参数。根据所用焊接电流种类，选用不同的端部形状。尖端角度α的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。表1列出了钨极不同尖端尺寸推荐的电流范围。小电流焊接时，选用小直径钨极和小的锥角，可使电弧容易引燃和稳定；在大电流焊接时，增大锥角可避免尖端过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展而影响阴极斑点的稳定性。表1钨极尖端形状和电流范围（直流正接）电流/A钨极直径/mm尖端直径/mm尖端角度（°)恒定电流脉冲电流1.00.125122～152～251.00.25205～305～601.60.5258～508～1001.60.83010～7010～1402.40.83512～9012～1802.41.14515～15015～2503.21.16020～20020～3003.21.59025～25025～350钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响。减小锥角，焊缝熔深减小，熔宽增大，反之则熔深增大，熔宽减小。3)气体流量和喷嘴直径在一定条件下，气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围，此时，气体保护效果最佳，有效保护区最大。如气体流量过低，气流挺度差，排除周围空气的能力弱，保护效果不佳：流量太大，容易变成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。同样，在流量子定时，喷嘴直径过小，保护范围小，且因气流速度过高而形成紊流；喷嘴过大，不仅妨碍焊工观察，而且气流流速过低，挺度小，保护效果也不好。所以，气体流量和喷嘴直径要有一定配合。一般手工氩弧焊喷嘴孔径和保护气流量的选用见表2。表2喷嘴孔径与保护气流量选用范围直流正接**nbsp;*流焊接电流/A喷嘴孔径/mm)流量/L·min-1喷嘴孔径/mm流量/L·min-110～1004～9.54～58～9.56～8101～1504～9.54～79.5～117～10151～2006～136～811～137～10201～3008～138～913～168～15301～50013～169～1216～198～154)焊接速度焊接速度的选择主要根据工件厚度决定并和焊接电流、预热温度等配合以保证获得所需的熔深和熔宽。在高速自动焊时。还要考虑焊接速度对气体、保护效果的影响。焊接速度过大，保护气流严重偏后，可能使钨极端部、弧柱、熔池暴露在空气中。因此必须采用相应措施如加大保护气体流量或将焊炬前倾一定角度，以保持良好的保护作用。5)喷嘴与工件的距离距离越大，气体保护效果越差，但距离太近会影响焊工视线，且容易使钨极与熔池接触而短路，产生夹钨，一般喷嘴端部与工件的距离在8～14mm之间。表3列出了几种材料钨极氩弧焊的参考焊接条件。表3铝及铝合金自动钨极氩弧焊焊接条件例（交流)板厚/mm焊接层数钨极直径/mm焊丝直径/mm焊接电流/A氩气流量/L·min－1喷嘴孔径/mm送丝速度/cm·min－1111.5～21.6120～1605～68～10—2131.6～2180～22012～148～10108～11731～242220～24014～1810～14108～11741～252～3240～28014～1810～14117～1255252～3280～32016～2012～16117～1256～82～35～63280～32018～2414～18125～1338～122～363～4300～34018～2414～18133～142焊前准备3．2．1设备的焊前检查a.检查氩气瓶阀有无漏气及失灵，导气管是否畅通，电流电压表、流量计等仪器仪表是否正常等。b.接通焊接转换开关，调好焊接电流，电流衰减时间气体滞后时间，选择好长短转换开关。调节氩气流量所需数值。c.作好个人防护和现场劳动保护。d.将钨棒磨成所需形状，调节好钨极伸出喷嘴长度（3～6mm左右）。e.手工钨极氩弧焊的电源极性为直流正接。f.用管夹将所对接管子装配成所需尺寸。注意调整对接边缘偏差和对接弯折度。3．2．2坡口准备及焊件装配a.氩弧焊坡口要采用机械加工，坡口要符合图样规定。b.装配前，坡口及其边缘两侧各不小于10mm范围内的油污、铁锈等杂物应清除干净，直至露出金属光泽。c.焊件用氩弧焊定位焊时，以熔化钝边为宜：管径小于或等于φ42mm时,可定位焊一处,位置在管子顶部上中偏左位置。对于外径φ42～60mm的管子可对称定位两处，外径大于60mm的管子可均匀定位三处，定位焊长度10~20mm，定位焊应保证质量，如有未熔合、未焊透、气孔等缺陷，应清除后重新定位焊。3．2．3焊接材料a.根据不同的材料选择合适的焊丝牌号和规格，焊前应彻底清除焊丝表面的油污。b.通常情况下，氩气流量为6~10L/min，氩气流量太小时，电弧不能得到应有的保护；太大时，会造成电弧不稳。c.钨极氩弧焊的钨棒直径可根据焊件的厚度来选择，焊件壁厚为3～6mm,钨棒直径2.5~4mm，钨棒伸出喷嘴的长度根据焊件尽可能短，一般为4~6mm。3．3焊件要求3．3．1焊件的焊接工作应有按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试管理规则》相应项目考试合格的焊工担任，焊工焊前应熟悉图纸、技术条件、工艺规范。3．3．2氩弧焊施焊工作应在室内进行，并有适当的防风措施。3．3．3焊接过程中，焊工应严格按工艺规范操作，注意观察熔池，保证熔透及单面焊双面成形。壁厚3～6mm的管子采用两层焊接，当焊接中断，再次起焊应与原焊缝重叠6~8mm。3．3．4焊缝焊完后，焊工应检查焊缝外观质量，修磨表面缺陷，并按规定打上焊工钢印。3．4焊缝表面质量检查3．4．1焊缝外观尺寸应符合设计图样和工艺文件的规定，焊缝高度不低于母材表面，焊缝与母材应圆滑过渡。3．4．2焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔。3．4．3管子焊缝咬边深度不超过0.5mm，管子焊缝两侧咬边总长度氩弧焊电流和电压的比例是多少？U=10+0.04I钨极氩弧焊时常被称为TIG焊，是一种在非消耗性电极和工作物之间产生热量的电弧焊接方式；电极棒、溶池、电弧和工作物临近受热区域都是由气体状态的保护隔绝大气混入，此保护是由气体或混合气体流供应，通常是惰性气体，必须是能提供全保护，因为甚至很微量的空气混入也会污染焊道。一适用性钨极氩弧焊，以人工或自动操作都适宜，且能用于持续焊接、间续焊接（有时称为‘跳焊’）和点焊，因为其电极棒是非消耗性的，故可不需加入熔填金属而仅熔合母材金属做焊接，然而对于个别的接头，依其需要也许需使用熔填金属。钨极氩弧焊是一种全姿势位置焊接方式，且特别适于薄板的焊接—经常可薄至0.005英寸。（一）焊接的金属钨极氩弧焊的特性使其能使用于大多数的金属和合金的焊接，可用钨极氩弧焊焊接的金属包括碳钢、合金钢、不锈钢、耐热合金、难熔金属、铝合金、镁合金、铍合金、铜合金、镍合金、钛合金和锆合金等等。铅和锌很难用钨极氩弧焊方式焊接，这些金属的低熔点使焊接控制极端的困难，锌在1663F汽化，而此温度仍比电弧温度低很多，且由于锌的挥发而使焊道不良，表面镀铅、锡、锌、镉或铝的钢和其它在较高温度熔化的金属，可用电弧焊接，但需特殊的程序。在镀层的金属中的焊道由于“交互合金”的结果。很可能具有低的机械性质为防止在镀层的金属焊接中产生交互合金作用，必须将要焊接的区域的表面镀层移除，焊接后在修补。（一）母材金属厚度钨极氩弧焊能应用于广泛厚度范围的金属焊接，此方式非常适合于焊接3mm厚以下物件，因为其电弧产生强烈的、集中热量，而产生高焊接速度，使用熔填金属能做多道焊接。虽然6.25mm以上的厚度的母材金属，通常使用其他焊接方式。但是，需高品质的厚焊件有使用钨极氩弧焊做多层焊接。例如在8m直径的火箭发动器，15mm厚的外壳制造中，以钨极氩弧焊使用填充金属做纵向和圆周多道焊接，虽然对此厚的金属而言，此焊接方式较慢，但因为焊道的高品质要求，故而使用TIG焊接。钨极氩弧焊可成功的焊接多种“箔厚度”的合金，薄板焊接需要精密的装置固定，对于箔厚度的金属。需使用机械或自动焊接，“高温电离子电弧焊接”经常被记为是钨极氩弧焊的一种变化，对于焊接薄板具有更多的优点。（二）工作物形状防止使用自动方法的复杂形状处需使用手操作焊接。手操作是使用于需要短的焊道的不规则的形状物件上焊接，或需要在难以达到的（不易接近的）区域的焊接，手操作也适合全姿势焊接。自动设备能使用曲线的和直线的表面焊接。例如波状钛极两端对组成件的特殊正弦波焊接，对于此正弦波式的焊接，设计一机械式的导向单元跟随金属模板以引导焊枪。例如此焊接的人工操作，其控制极端的困难。二TIG的基础因为在钨极氩弧焊中，其热量是在极棒和工作物之间产生，而将工作物边缘熔化且当焊道熔池凝固时必须清洁，接合在一起。为了能以钨极氩弧焊得到良好的品质的焊道，基本上必须将要焊接的所有表面和临近的区域清洁干净，如果使用熔填金属也必须清洁。另一基本要求是要焊接的组成件的组合，必须牢固的保持在正确的相关的位置上，当组合方式是高要求，且工作物薄，形状复杂。不使用熔填金属焊接或使用自动焊接时，需使用的装置具。（一）起弧通常使用“起弧”的方法是引起电子发射和气体离子化开始的方式；可经由能化的电极棒接触工作物且快速抽回到其所需的电弧长度，或使用导弧，或使用在电极棒和工作物之间产生高频火花的辅助装置引弧，而得到此放射和离子的能量；电极棒从工作物上做机械式的抽回方式只能用于直流电焊机的机械化的焊接，然而，导弧起动方式，可用于手操作和机械化焊接，但是也只限于直流电焊机，高频火花起弧方式可应用于交流或直流电焊机的手操作焊接，许多电焊机都有产生高频火花的装置作起弧和稳定电弧。（二）电极棒和熔填金属位置在手操作钨极氩弧焊中的电极棒和熔填金属位置表示于图1中，一旦引弧既保持焊枪使电极棒位于离工作物表面约75º角度处，且指向焊接的方向，开始焊接时，电弧通常以打圆圈的方式移动直到足够的目材金属熔化以生产适宜大小的熔池（见图1a）。当达到适当的熔合时，将焊枪沿着焊接物接头的相邻边缘逐渐的移动。如此渐渐的熔接工作物，当熔填金属是以手操作添加时经常是保持在距工作物表面约15º的角度，且缓慢的进入熔池中（见图1c），必须小心的送入熔填金属以避免扰乱气体保护或接触电极棒，且因熔填条端部氧化或电极棒的污染。熔填金属条可持续的加入或反复的“侵入”与“抽出”。熔填金属能以保持熔填条与焊道成线状排列的方式持续加入（时常使用以V形接头的多焊道接中）或者以熔填条和焊枪左右摆动的方式将熔填条送入熔池（时常使用以表面加层的一种方式）。停止焊接时，将熔填金属从熔池中抽回，但暂时的保持在气体保护下。以防止熔填金属氧化，然后在熄弧之前移动焊枪至熔池的前方边缘，将焊枪提升到刚好足以熄弧但又不足以引起熔坑和电极棒污染的高度而断弧，最佳的操作是以脚踏控制方式逐渐的减少电流而不需提升焊枪。（三）电弧长度在许多的全自动钨极氩弧焊接应用中,使用的电弧长度约等于3/2倍的电极棒直径,但可依特定的应用而变化，也可依焊工所喜用的选择而定，然而，电弧长度越长，扩散到周围大气中的热量越高，而且，长的电弧通常会妨碍（至某一程度）焊接的稳定进行，有一例外是在管路中之“插承接头”，以官轴在垂直位置的焊接中，长的电弧可比短的电弧产生较平滑外形的填角焊接。（四）手工和自动的操作在手工的和全自动的钨极氩弧焊之间有一个区别，即是：手工焊接是以“焊工”做之，全自动焊接是以“操作者”做之；例如脚踏控制焊接电流和转换开关的手工焊接的改良方式都是趋向自动焊接的初步发展；使用持握和带动焊枪以定速或按照计划的速度移动，