铝及铝合金的钨极氩弧焊 111(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铝及铝合金的钨极氩弧焊,机械工程学院,张乐,装备,0801,200806080331,目录,1.1,铝及铝合金的钨极氩弧焊,1.2,焊接过程原理,1.3,焊接工艺,摘要,铝及铝合金具有良好的耐蚀性，较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好的力学性能等特点，在航空航天，汽车，电工，化工，交通运输，国防等工业部门被广泛的应用。掌握铝及铝合金的焊接性特点，焊接操作技术，接头质量和性能，缺陷的形成及防止措施等，对正确确定铝及铝合金的焊接工艺，获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。,1.1,铝及铝合金的钨极氩弧焊,也成为钨极惰性气体保护电弧焊,是利用钨极与工件之间形成电弧产生的大量热量熔化待焊处,外加填充焊丝获得牢固的焊接接头,.,TIG,焊工艺最适于焊接厚度小于,3mm,的薄板，工件变形明显小于气焊和手弧焊。,1.1,铝及铝合金的钨极氩弧焊,钨极氩弧焊的特点,1,）焊接时无需使用焊条或焊剂，焊接后无需清除残余熔剂或焊渣。因为氩气可良好的保护电弧、熔池及母材热影响区而不受氧化，氩气本身也不与铝发生物理化学反应。,2,）钨极电弧稳定，即使在焊接电流小于,10A,的情况下，电弧仍可保持稳定，特别适合于焊接铝合金薄板。,3,）热源和填充焊丝可分别控制，热输入易于调整,4,）由于填充丝不通过电流，无熔滴过度，故电弧安静，噪音小，无金属飞溅,5,）钨极载流能力较低，生产效率不高,6,）氩气及氦气价格较高，不利于降低生产成本,7,）钨极氩弧焊受作业现场气流影响较大，不适于室外作业,钨极氩弧焊,钨极氩弧焊示意图,1-,喷嘴,2-,钨极,3-,电弧,4-,焊缝,5-,焊件,6-,熔池,7-,填充焊丝,8-,惰性气体,1.2,焊接过程原理,1.2.1,采用直流电源,1,）直流正接 当采用直流正接发焊接铝及铝合金时，工件与电源的正极相连而形成阳极，钨极与电源的负极相连形成阴极。此时，钨极的电子发射能力强，可发出大量的电子流，并赋予电子流能量，由于这部分能量，钨极得以自身冷却。在电厂的驱使下，钨极发射出来的高能电子流告诉冲击阳极（焊件），将全部能量给焊件，使其深熔，形成窄而深的焊缝。但因电子质量很小，电子流对工件的冲击尚不足以破除工件表面的氧化膜。于此同时，正离子流奔向阴极（钨极），虽使其发热，但因此时的钨极具有自身冷却功能，钨极不至于热烧损。,1.2,焊接过程原理,2,）直流反接 钨极与电源的正极相连而形成阳极，焊件与电源的负极相连而形成阴极，此时，由于焊件表面上存在氧化膜，其电子逸出功较小，易发射电子，因此阳极斑点始终优先在氧化膜处形成。由于焊件为冷阴极，阴极区有很高的电压降，因此阴极斑点的能量密度很高，在阴极电厂的作用下，正离子流告诉撞击焊件上的表面氧化膜，使其破碎，分解而被清理掉，阴极斑点随即有在临近的氧化膜发射电子，继而氧化膜又被清理，因此被清理的氧化膜面积不断扩大，直到扩大到氩气所能保护的范围内，这就是俗称的“阴极雾化”，其作用的强弱与阴极区的能量密度及正离子的质量大小有关。于此同时，从焊件发射出来的大量电子流冲击阳极（钨极），使其撞击生热，由于此时的钨极已不具有自身冷却功能，钨极即发生过热，甚至融化，从而不得不限制焊接电流的大小,1.2,焊接过程原理,1.2.2,采用交流电源,为兼有阴极清理作用及钨极不致过热，只有采用交流钨极氩弧焊接法。,交流电流的极性是周期变化的。在每个周期里，半波相当于直流正接，另一个半波相当于直流反接。正接的半波期间钨极不致过热，可承载较大的焊接电流，有利于电弧稳定，容许可焊厚度增大；反接的半波期间有阴极清理作用，可去除母材表面氧化膜，保证焊缝良好成形,电流种类,直流,交流,正接,反接,正弦波,反弦波,两级热量比列,焊件,70%,钨极,30%,焊件,30%,钨极,70%,焊件,50%,钨极,50%,通过占空比可调,熔深特点,深，窄,浅，宽,中等,中等,钨极作用电流,最大 例如，,3.3mm,400A,小 例如，,6.4mm120A,较大 例如，,3.2mm225A,大 例如，,3.2mm,325A,阴极清理作用,无,有,有,有,电弧稳定性,很稳,不稳,很不稳,稳,直流分流,无,无,有,无,适用材料,除铝 镁合金 铝青铜外的金属,一般不采用,铝，镁合金，铝青铜等,铝，镁合金，铝青铜等,1.2,焊接过程原理,交流钨极氩弧焊在特性和功能上基本满足铝及铝合金焊接的需要，但焊接回路内将出现直流分流，引弧稳弧性能差，熔透能力差，但可用下列方法加以改善,（,1,）消除直流分量,正半波时，钨极为负极，由于其熔点和沸点高，且导热性差，尺寸小，因而温度高，热电子发射容易，故电弧电压低，焊接电流大，通电时间长；负半波时，焊件为负极，由于其熔点和沸点低，且尺寸大，散热快，温度低，电子热发射困难，故电弧电压高，焊接电流小，通电时间短，因此出现了正负半波电流不对称现象，在交流焊接回路内出现了一个由工件流向钨极的直流分量，这种现象称为“整流作用”。,1.2,焊接过程原理,（,2,）改善隐弧和稳弧,由于交流氩弧的电压及电流的幅值和极性随时间而不断变化，每秒有,100,次过零，因此电弧的能量及电弧空间的温度也随之不断变化。当电流过零时，电弧熄灭，下半周必须重新引弧。,有几种引弧方法可供选择：,1,）短路引弧：利用钨极与焊件短暂接触、短路、快速脱开而引弧。此法便利，但易使钨极沾污、损耗、破坏其端部形状及尺寸，应避免使用。,2,）高弧引弧：利用高频振荡器产生的高频高压击穿钨极与焊件之间的间隙（,3mm,左右），从而可引燃电弧。但高频发生器的高频振荡也会损坏电源或焊接程序控制系统（包括电脑）内的精密器件，否则需采取防干扰技术措施。,1.2,焊接过程原理,3,）高压脉冲引弧：在钨极与焊件之间加易高压脉冲，使两者间的保护气体电离而引弧，脉冲幅值,800V,。,4,）高频叠加辅助直流电源引弧：在电源两端并联一个辅助的直流电源。,1.3,焊接工艺,1.3.1,焊接材料,（,1,）钨极,铝及铝合金钨极氩弧焊可供选用的钨极材料有纯钨，钍钨，锆钨，铈钨等，钨的熔点为,3400,，铈迄今为止最好的一种非熔化电极材料，具有很强的电子发射能力。,纯钨电极,熔点高，不易熔化和挥发，但电子发射能力较低，抗铝污染性较差，现已采用很少。,钍钨电极,电子发生能力较强，允许电流密度较大，寿命较长，抗铝污染性较好，易引弧，电弧稳定，但价格稍高。,锆钨电极,载流能力强，抗铝污染性好，保持电极端部形状较好，不易被焊缝夹钨,1.3,焊接工艺,（,2,）保护气体,电弧焊铝和铝合金时，保护气体一般为惰性气体，即氩气，氦气或氩,-,氦各种比例的混合气体。,1.3,焊接工艺,1.3.2,接头设计,设计和选用焊接接头的形式及坡口尺寸时，应根据产品的结构及零件厚度，参考关于国家标准，行业标准等选用,1.3,焊接工艺,1.3.3,焊接工艺参数,（,1,）喷嘴孔径与保护气体流量 铝及铝合金,TIG,焊的喷嘴孔径为,522mm,，保护气体流量一般为,515L/min,。,（,2,）钨极伸出长度及喷嘴至工件距离 钨极伸出长度：对接焊缝时一般为,56mm,，角焊缝时一般为,78mm,，喷嘴至工件的距离一般取,10mm,左右为宜。,（,3,）焊接电流与焊接电压 与板厚，接头形式，焊接位置及焊工 技术水平有关。手工,TIG,焊时，采用交流电源，焊接厚度小于,6mm,铝合金时，最大焊接电流可根据电极直径,d,按公式,I=,（,6065,）,d,确定。电弧电压主要由弧长决定，通常使弧长近似等于钨极直径比较合理,1.3,焊接工艺,（,4,）焊接速度 铝及铝合金,TIG,焊时，为了减小变形，应采用较快的焊接速度。手工,TIG,焊一般是焊工根据熔池大小，熔池形状和两侧融合情况随时调节焊接速度，一般的焊接速度为,812m/h,。自动,TIG,焊时，工艺参数设定后，在焊接过程中焊接速度一般不变。,（,5,）焊丝直径 一般由板厚和焊接电流确定，焊丝直径与两者之间成正比关系。,参考文献,1 ,化工设备制造工艺学,辛希贤 陕西科学技术出版社,2 ,有色金属焊接及应用,李亚江 王娟 化学工业出版社,3 ,铝及铝合金的焊接,周万盛 姚君山 机械工业出版社,4 ,金属焊接技术问答,雷毅 中国石化出版社,5 ,有色金属焊接,顾曾迪 陈根宝 机械工业出版社,6 ,铝及铝合金焊接指南,黄旺福 湖南科学技术出版社,谢谢,