电气焊中的手工钨极氩弧焊研究

电气焊中的手工钨极氩弧焊研究

唐修金

（山东省山钢集团莱钢设备检修中心山东省莱芜市271104）

摘要：手工电焊是现在比较常用的一种电焊，具有操作简单、方便、后续工作简便等优点，普遍被焊工所选择，因此最早的手工电焊已经不能满足焊工等人的需要，因此钨极氩弧焊便产生了。本文首先介绍了焊接的分类，并从焊接电流、电弧电压、焊接速度、钨极直径及端部形状等四个方面简单的阐述了手工钨极氩弧焊的工艺参数选择。

关键词：手工电焊；工艺参数；电弧电压

手工钨极氩弧焊是用高熔点的纯钨或钨合金作为电极，利用从喷流出的氩气在电弧及熔池周围形成连续封闭气流从而保护钨极、焊丝和焊接熔池不被氧化的一种手工操作的非熔化极气体保护电弧焊方法。此方法能起到较高的保护效果，焊件的形变较小，后续清洁简单，工作效率高，成品美观，熔池可见性较好，利于操作和观察，适用范围广，尤其是化学性质活泼的金属。

1、焊接技术的特点

焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。所以焊接是一种把分离的金属件连接成为不可拆卸的一个整体的加工方法。在焊接被广泛应用以前，不同拆卸连接的主要方法是铆接。与铆接相比，焊接具有节省金属、生产率高、致密性好、操作条件好、易于实现机械化和自动化。所以现在焊接已基本取代铆接。

焊接的另一个特点是可以化大为小、以小拼大。在制造大型机件与结构件或复杂的机器零件时，可以化大为小、化复杂为简单的方法准备坏料，用铸-焊、锻-焊联合工艺，用小型铸、锻设备生产大或复杂零件。例如我国生产的大型水压机立柱或发电机主轴等。

焊接可以制造双金属结构。用焊接方法可制不同材料的复杂层容器，对焊不同材料的零件或工具（如较粗的钻头，就是用45号作钻柄，高速钢作钻头的切削部分）等。所以，焊接是进行金属构件、机器零件等的重要加工方法，如桥梁、建筑构件、船体、锅炉、车箱、容器等。此外，焊接还是修补铸、锻件的缺陷和磨损零件的重要方法。

2、焊接的分类

焊接时一种不可拆卸的联接方法，它通过加热、加压或两者兼施工的方法使两隔热分离的零件结合在一起。

焊接的方法很多，按其焊接过程的特点，可把他们归纳为熔焊、压焊和钎焊。第一种熔焊：一般来说，就是将两个被焊的工件局部加热到融化状态，同时加入填充金属，形成共同的熔池，冷却后则形成牢固的接头。这是一种常用的焊接方法，包括气焊、手工电弧焊。第二种是压焊：是利用焊接时施加一定的压力，使两焊接件接触处的金属结合在一起的联接方法，又将在焊接时是否加热分为两大类：第一类是不进行加热，只是在金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，使原子间相互接近而获得牢固的压挤焊接点，冷压焊、爆炸属于这种；第二种是将被焊金属接触处局部加热至塑性状态或局部融化状态，然后施加一定的压力，在一使金属结合起，锻焊、接触焊、摩擦焊属于这种。第三种是钎焊：钎焊是把熔点比焊件低的焊件和钎料共同加热，在焊件不熔化而钎料融化的情况下，两种材料互相扩散形成钎焊接头，钎焊又分为软纤焊和硬纤焊。钎焊具有加热温度低、变形小，接头光滑平整等特点。

3、手工钨极氩弧焊的工艺参数选择

手工钨极氩弧焊的主要焊接工艺参数有电弧电压、钨极直径、焊接电流、焊接速度、电源种类、喷嘴直径、端部形状、钨极伸长长度、喷嘴与焊件间的距离及氩气流量等。选择合理的焊接工艺参数是保证焊接质量的重要措施，对新材料或没用使用过的材料，一般应先进行材料的焊接工艺评定，评定合格后，才可按评定合格的焊接工艺参数施焊。焊接工艺参数主要是根据不同的被焊金属、焊件厚度以及结构形式而进行合理地选择。

3.1焊接电流

焊接电流是最主要的工艺参数，在其他条件不变的情况下电弧能量与焊接电流成正比，焊接电流越大可焊接的材料厚度越大。因此，焊接电流是根据所焊的材料性质，厚度和接头的空间位置来选择。焊接电流过大或过小都会使焊缝形成不良或产生焊接缺陷。

当焊接电流增加时熔深增大，而焊缝宽度与余高只稍有增加。当焊接电流很大时，一定直径的钨极上电流强度相应也很大，使钨极端部温度达到或超过钨极的熔点，此时可看到钨极端部出现融化现象而且很亮。当焊接电流继续增大时，融化了的钨极在端部形成了一个小尖状突起逐渐变大形成熔滴，电弧随熔滴尖端漂移很不稳定，这不仅破坏了氩气保护区使熔池被氧化焊缝成型不好，而且熔化的钨落入熔池后将产生夹钨缺陷。另外，过大的焊接电流还容易产生焊穿和咬边缺陷。

3.2电弧电压

当弧长增加即电弧电压增加时，焊缝熔宽和加热面积都略有增大，而熔深稍有减小。但当电弧太长时容易容易引起未焊透并使氩气保护效果变差，电弧也不能太短，太短很难看清熔池，而且送丝时也容易碰到钨极而引起短路使钨极收到污染加大钨极烧损，还容易造成焊缝夹钨，通常使弧长近似等于钨极直径。

3.3焊接速度

焊接时焊缝获得热输入反比与焊接速度。在其他条件不变的情况下焊接速度越小热输入越大，焊接速度明显著影响焊缝的形成，焊接速度增加熔深和熔宽均减小。焊接速度太快时容易产生未焊透，焊缝高而窄，并且两侧熔合不好等缺点；焊接速度太慢时焊缝很宽，还可能产生焊漏、烧穿等缺点。手工钨极氩弧焊时，通常都是操作根据熔池的大小、形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度。选择焊接速度时，应该考虑三个因素。第一点是焊接铝及其合金、高导热性金属时，为了减小焊接变形，应采取较快的焊接速度；第二点是在焊接有裂纹倾向的金属时不能采用高速焊接；第三点是在非平焊位置焊接时，为了保证较小的熔池避免液态金属的流失，应尽量选择较快的焊速。

3.4钨极直径及端部形状

为了减少放射性推荐选用铈钨极，钨极直径的选择取决于焊件厚度、焊接电流大小、电流种类和极性。原则上应尽可能选择小的电极直径来承担所需要的焊接电流。此外，钨极的许用电流还与钨极的伸长长度及冷却程度有关，一般钨极的伸出长度为5-10mm。钨极的直径和端部的形状影响电弧的稳定性和焊缝成型，因此TIC焊应根据焊接电流大小来确定钨极的形状。在焊接薄板或焊接电流较小时，为便于引弧和稳弧可用小直径钨极并磨成约20度的尖锥角。电流较大时电极锥角小将导致弧住的扩散，同时焊缝成形厚度小且宽度达，大电流焊接时应将电极磨成钝角或平顶锥形。喷嘴到焊件的距离越远保护效果越差；喷嘴到焊件距离越近保护效果越好，但影响操作者的视线。通常喷嘴到焊件的距离以2-12mm为宜。为了防止电弧烧坏喷嘴，钨极端部应突出喷嘴以外，钨极端头至喷嘴端面的距离为钨极伸出长度。伸出长度越小喷嘴与工件间距离越近保护效果好，但过近会妨碍观察熔池。通常在对接焊缝焊接时，钨极伸出长度3-4mm较好；在角焊缝时，钨极伸出长度为7-8mm较好。

4、结论

手工钨极氩焊接中得氩气和所用设备成本比较高，目前主要用于打底焊及有色金属的焊接，并且引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置。存在放射线很辐射等安全防护问题。

参考文献：

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