手工钨极氩弧焊

氩弧焊分为手工氩弧焊和自动氩弧焊两种，其中钛材手工焊为最基本的、用途广泛的焊接方法。
1 手工钨极氩弧焊设备
钨极氩弧焊属非熔化极电弧焊，是利用钨极与被焊工件之间产生的电弧热熔化被焊件的接缝并使焊件熔在一起，焊接过程中可以添加焊丝也可以不加焊丝，且钨极、熔池、焊缝的近缝区以及添加焊丝的熔化端都应处于氩气的保护中，如图4-3所示。
施焊一般采用非接触式的高频引弧，弧长控制在1.0~1.5倍电极直径。角焊缝时弧长可稍长，焊嘴向后（反焊接方向）倾斜75°.焊接电流是电弧焊的最重要技术参数，它对焊缝熔深、焊速、熔敷金属量以及焊缝质量有直接的影响。钨极氩弧焊焊钛通常采用正接法的焊接电源，即正极连接焊件，负极连接焊把。正接法电弧所产生的热能30%集中在钨极上，而70%的热能集中在被焊件

上，所以相对反接法而言，熔深较深。电弧自开始引弧到熄弧必须与氩气供给和停气的时刻相匹配，即电弧引弧前提前供气，而电弧熄弧后氩气必须滞后停气，如图4-4和图4-5所示。

后拖氩气保护罩钨极氩弧焊施焊过程中，电弧随焊枪向前移动，已凝固的焊缝和热影响区还处于温度较高状态，光靠焊嘴的氩气保护不了所有高温区，所以在焊嘴后面必须紧跟一个辅助的氩气保护罩。
保护罩的形状可以根据所保护的焊缝轨迹而不同，但制造保护罩的基本原则是一样的。罩的高度是宽度的1.5倍。图4-6所示为最常见的直缝保护罩。

保护罩用薄紫铜板（厚0.5mm左右）和管做成。氩气进入氩气室后再从气室上部的小孔（φ1.0mm且密布）中喷出，再回转至筛板（钻有多孔的隔板），这样，氩气就比较平稳地落在焊缝上，且氩气重，下沉，可靠地排除了焊缝上的空气，并起到对焊缝良好的保护效果。
2钨电极
钨是熔点最高的金属，熔点为3400℃,是最好的非熔化极电极材料。高温下钨有强烈的电子发射能力。如果在钨中加微量稀土元素钍（Th)或铈（Ce),则电子发射能力还能进一步提高，载流能力也明显提高。钨电极化学成分及载流能力见表4-1. 

表4-1 钨电极化学成分及载流能力
钙电极种类	钙电极形状	化学成分（质量分数）/%		钙电极直径/mm	直流正接载流能力/A
		氧化仕	氧化铺
WTH-7		0.10-0.99		φ1.0	20-80
WTH-10		1.0-1.49		φ1.6	70-150
WTH-15		1.5-2.0		φ2.0	100-200
WTH-30		3.0-3.5		φ3.0	200-300
				φ4.0	300-400
				φ5.0	420-520
				φ6.0	450-550
WCe-5			0.5	φ1.0	20-80
WCe-13			1.3	φ1.6	50-160
WCe-20			2.0	φ2.0	100-200

市场上供应的钨棒表面有疤痕、裂纹、毛刺等缺陷。作为钨电极用的钨棒要进行打磨，以提高钨棒的同心度，还可以增大焊枪夹头的接触面积，以降低接触电阻。如果选择的钨电极直径与承载电流不匹配，容易发生钨污染焊缝的情况，特别是当焊接过程中发生电极与焊件短路时，钨电极尖端会陷入熔池中并断在焊缝里。在这种情况下必须立即停止焊接，将钨夹杂渣剔出来并对焊口进行修整，清洗后再继续进行焊接。
3保护气体
保护气体从焊嘴喷出，覆盖整个钨极长度和电弧熔化的熔池区，避免受空气污染。钨极气体保护焊所用的保护气是惰性气体氩或氦，或氩氦混合气，其他的惰性气体因为自然界存在很少，价格昂贵而不被采用。氩气的导热系数小，在电弧作用下不发生分解吸热，所以氩气的热损耗较少，电弧电压较低，约为8~15V.保护效果好坏除与保护气体的纯度（＞99.98%)有很重要的关系外，还与焊嘴几何尺寸设计有关，即要能保证由焊嘴喷出的氩气流为层流而不能是紊流。经验证明，焊嘴（陶瓷焊嘴）的喷口直径要与焊嘴高度相匹配，一般情况下，焊嘴高度为喷口直径的1.5倍。
如果焊嘴尺寸设计不合理，即使有好的保护气体也起不到良好的保护作用。焊接时保护气体保护示意如图4-7所示。氩气流量通过组合一体式的减压流量计调节，流量范围视焊嘴大小而适当调节气体流量，一般流量计调节范围：JL-15型为0~15L/min;JL-30型为0~30L/min.

4焊枪
钨极氩弧焊焊枪除了夹持钨电极、馈送焊接电流外，还要喷射保护气。小电流焊枪（不超过200A)需用压缩空气冷却，大电流焊枪（500A以下）需用水冷却。焊枪的型号与规格见表4-2. 

5 判断氩气保护效果
根据焊后焊缝及热影响区表面的颜色可以判断出氩气保护的效果。焊缝表面颜色与氩气保护效果之间的关系见表4-3. 

根据焊缝表面颜色判断氩气保护效果，只是对第一次引弧到熄弧这一短时间内的表现效果，并不能完全说明焊缝金属的氧化程度和氧含量。如果焊缝金属因氩气保护不好已呈蓝色，再重新调整氩气保护措施并在旧焊缝上再焊一遍，焊缝金属的颜色又会呈现银白色，这不能说明氧化膜厚度又减薄了，而是氧化膜部分被焊缝金属溶解吸收了。焊缝金属中的氧含量增加了，焊缝金属的硬度也有所增高。因此，钛焊缝应尽量避免重复焊接，修补焊要有次数限制。
6 钨极氩弧焊机
钨极氩弧焊机分手工和自动两类。手弧焊机由焊接电源及控制系统、焊枪、气路、冷却水路等部分组成，图4-8中所示的焊接电源是具有陡降外特性的直流电源，如直流弧焊发电机、磁放大器式弧焊整流器、可控硅整流弧焊电源、晶体管弧焊电源、逆变式直流电源等皆可用于钛的钨极氩弧焊。钨极氩弧焊电源都配有高频振荡引弧装置，目的是避免接触引弧可能造成的钨极对焊缝金属的污染。高频振荡引弧器串接在焊接电流回路中，其工作频率为150~260kHz,1500~3000 V的高频高压电，借以击穿钨电极与工件之间的空隙而引燃焊接电弧。引弧后自动切断高频振荡器的电源，以防止高频高压伤人。

7 焊接电源衰减装置
常见的焊缝缺陷之一是在焊缝的结尾处出现焊缝下陷弧坑，并伴随出现龟裂，这是由于焊接电流突然断路，熔池的冷却速度骤增，熔融金属凝固过快又缺乏液态金属对结晶缩孔的补充所致。
焊接电流衰减装置的作用是在焊接停止时，引导焊接电流逐渐减小，降低熔融金属在凝固时的冷却速度，使弧坑得以填满，避免了龟裂缺陷出现。
焊接电流衰减功能对直流弧焊机而言实现比较简单，它是切断原动机电源后利用旋转惯性实现焊接电流衰减；对整流式焊接电源，则利用控制绕组中的电流衰减和控制给定信号来实现焊接电流衰减。

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