第六章 钨极惰性气体保护焊——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】

项目5 钨极惰性气体保护焊 课程名称 焊接方法与设备 班级 授课时间

教学内容 TIG焊的特点及应用 授课方法 计划学时

教学目的 了解TIG焊的原理

掌握IG焊的特点及应用 。

教学重点 掌握TIG焊的应用 解决措施

视频演示

教学难点 TIG焊的特点 解决措施

视频演示

教

学

过

程 [导入新课]：

什么是TIG焊？

TIG焊的发展状况

目前TIG焊的用途

[知识链接]：

1.TIG焊的原理

在惰性气体的保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可以不填充焊丝），

形成焊缝。

2. TIG焊的特点

优点 :

（1）可焊金属多 -------有色金属、不锈钢、和各种合金；

（2）焊缝成形好；

（3）适于薄板、超薄板全位置焊；

（4）易于实现机械化和自动化。

缺点 ：

（1）焊接效率低、成本高；

（2）对焊前清理要求严格；

（3）需要特殊的引弧措施；

（4）紫外线强烈。

3.TIG焊的应用

材料：多用于有色金属、不锈钢及其合金

厚度：多用于薄件（一般只使用于6mm以下的焊件）

位置：多用于打底焊（单面焊双面成形），全位置管道对接焊

[教学总结]：

1．TIG焊的基本原理;

2．TIG焊的特点及应用.

[作业与思考]：

教学后记

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课程名称 焊接方法与设备 班级 授课时间

教学内容 TIG焊工艺编制与实施 授课方法 计划学时

教学目的 了解交流TIG焊焊接回路直流分量的消除方法 熟悉直流TIG焊、交流TIG焊的特点 掌握直流TIG焊、交流TIG焊的焊接对象 。

教学重点 直流TIG焊、交流TIG焊的焊接对象 解决措施

实物讲解，示频演示

教学难点 直流TIG焊的正接与反接

交流TIG焊的过零点怫然及稳弧措施 解决措施

示频演示

教

学

过

程 [导入新课]： 手弧焊焊接电源的连接方式 焊接电源的种类 交流点的特点 [知识链接]：

1.直流TIG焊 （1)正 接 1)电子发射能力强 ，电弧稳定 2)产热量大 熔深大 生产率高 3)钨极 产热少 4)许用焊接电流大 5)一般都采用 （2）反 接 1）电子发射困难，稳定性差 2）产热小 熔池窄宽 生产率低 3）钨极 产热大 易过热 4）许用焊接 电流小

熔焊方法及设备总结

第一章

非自持放电时气体导电需要的带电粒子需要外加措施才能产生，不能通过导电过程本身产生，自持放电不需要外加措施

导电机构（1）弧柱区：电子质量小，在同样 eE作用下，速度高，载流能力强，电子流占99.9%，正离子流占0.1%，电流I=0.999Ie+0.001Ii；呈中性，大电流、低电压；弧柱温度5000～50000K热电离（2）阴极区：电子流占(60～80)%,有时超过97.5%,导电机构类型有热发射型、场致发射型、等离子型；（3）阳极区:接受弧柱区99.9%电子流，提供弧柱区0.1%正离子流,提供正离子的方式有场致电离和热电离

最小电压原理:在电流和周围条件一定的情况下,稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的截面以保证电弧的电场强度具有最小值，即在固定弧长上的电压最小

产热公式:（1）阳极区：PA=I(UA+UW+UT)(2)阴极区：PK=I(UK-UW-UT);(3)弧柱区:PC=IUC 焊接电弧力、及其影响因素: 焊接电弧中的作用力统称电弧力，主要包括电磁力、等离子流力、斑点压力、短路爆破力等。

电磁力：当电流在一个导体中流过时，整个电流可看成是由许多平行的电流线组成，这些电流线间将产生相互吸引力，使导体断面有收缩的倾向，这种收缩现象谓之电磁收缩效应，而作用的力称为电磁收缩力或电磁力。

电磁力合成方向：小断面指向大断面，靠近电极处电磁力大

等离子流力：由等离子流的高速运动产生的气动力，也称电磁动压力。

等离子流力形成原因：沿电弧轴向存在电磁压力梯度，使得电弧中的高温等离子体从高电磁压力区（焊丝）向低压力区流动，形成一股等离子流，同时，又将从上方吸入新气体，被加热电离后继续向低压处流动。

等离子流力除影响焊缝形状外，它还有促进熔滴过渡、搅拌熔池、增加电弧的挺度等作用。 等离子流是由焊条与工件形成锥形电弧而引起的，因此与电流种类和极性无关，运动方向总是由焊条指向工件。

钨极惰性气体保护焊TIG焊的原理及特点及焊接材料

定义：使用钨极或者活化钨极作为电极的非熔化极惰性气体保护焊方法（TIG）(Tungsten Inert Gas)。

一、TIG焊的基本原理及分类

1.TIG焊的工作原理

利用钨极与焊件之间的电弧热，在惰性气体的保护下，熔化焊丝及焊件形成熔池，凝固后形成焊缝。

2.TIG焊的分类

分为手工IG焊和自动IG焊。

二、TIG焊的特点及应用

特点：

（1）焊接质量好；

（2）适应性强（电弧稳定、不飞溅、热源焊丝分别控制、全位置焊接、机械化自动化）；

（3）可焊金属多（惰性、阴极雾化）；

（4）生产效率低（钨极限制，电流小、熔深浅、熔敷速度小）；

（5）成本高。

应用：

可用于焊接各种金属，尤其是活泼金属的焊接；在各个领域都有应用；能适应厚、薄件、超薄件（0.1mm）的焊接及全位置焊接；适合6mm以下，6mm以上用于打底焊。 薄件：不开坡口，不填丝，可采用脉冲焊；

厚件：填充焊丝，开坡口，热丝焊。

三、TIG焊的焊接材料

1.TIG焊的钨极和焊丝

（1）电极材料

TIG焊电极的作用是导通电流、引燃电弧并维持电弧稳定燃烧。

要求：

1）由于焊接过程中要求电极不熔化，因此电极必须具有高的熔点，钨的熔点为3380°C以上，可满足要求。

损耗：正常：氧化、蒸发。

异常：短路时，特别是与熔池短路时。

2）电流容量大：即一定直径的钨极允许通过的最大电流。允许通过 的电流是有限的，过大则钨极熔化。形成熔球，电弧漂移。

3）引弧及稳弧性能好，还要求电极具有较低的逸出功、较大的许用电流、较小的引燃电压。

纯 钨 （W）: 直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑的球端，电流负载能力低、寿命短

钍 钨 （WTh）: 引弧非常容易, 更高的负载能力，但稍带放射性

铈 钨 （Wce）: 性能优于钍钨，无放射性，寿命长，载 流能力大（高5～8%）；阴极电位低、电弧稳定。

钨极惰性气体保护焊及安全操作

一、钨极惰性气体保护焊的特点

钨极惰性气体保护焊是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种焊接方法，如图5—1所示。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体主要采用氩气。

钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝的送进均由机械完成。在自动钨极氩弧焊中，填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指填充焊丝经预热后再添加到熔池中去，这样可大大提高熔敷速度。某些场合，例如薄板焊接或打底焊道，有时不必添加填充焊丝。

图5—1 钨极惰性气体保护焊示意图

1—喷嘴 2—钨极 3—电弧 4—焊缝 5—工件 6—熔池 7—填充焊丝 8—惰性气体

上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩弧焊则很少应用。

钨极氩弧焊具有下列优点：

(1)氩气能有效地隔绝周围空气；它本身又不溶于金属，不和金属反应，钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用，因此，可成功地焊接易化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

(2)小电流条件下的钨极氩弧焊，适用于薄板及超薄板材料焊接。

(3)热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

不足之处是：

(1)熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

(2)钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，造成污染(夹钨)。