TIG焊接篇(中文).doc
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焊接基础
核融合实验炉用线圈的TIG焊接
TIG焊接篇
株式会社DAIHEN（OTC）焊机
液态氦容器（磁悬浮列车用TIG焊接）
TIG 电弧
株式会社DAIHEN（OTC）焊机
基础知识培训教材由以下各篇构成:
1
NO.T-A09501
电弧焊的基础篇
6
其他电弧焊
2
NO.T-B29502
CO2/MAG焊接
7
NO.T-M09507
焊接材料的基础知识
3
NO.T-B35903
本册是MIG焊接
8
NO.T-F29508
等离子切割
4
NO.T-B49504
TIG焊接
9
NO.T-G19509
工业用空气清洁机
5
NO.T-B19505
埋弧焊接
10
NO.T-S09510
株及会社DAIHEN焊机的安装调整的一般知识
DAIHEN（OTC）TIG焊接讲座教材目录
1、TIG焊接的原理 1
1-1序言 1
1-2 TIG焊接的原理 1
2、TIG焊接的起弧方及 2
3、TIG焊接的主要特点 3
4、TIG焊接的分类
4-1各种TIG焊接的比较 4
4-2直流TIG焊接法 5
4-3交流TIG焊接法 6
4-4脉冲TIG焊接法 7~10
4-5其他TIG焊接法 11~12
5、TIG焊接设备
5-1 TIG焊接电源 12~16
5-2TIG焊接设备的主要构成及功能 16~23
5-2-1逆变控制及TIG焊接电源 16~19
5-2-2TIG焊枪 19~21
5-2-3钨电极 21~22
5-2-4附属件 22~23
6、TIG焊接操作的基础
6-1电极的伸长度 24
6-2TIG焊接的操作要领 24~25
7、TIG焊的一般焊接规范 26
8、有关TIG焊接的主要用语及解说 27~28
1.TIG焊接的原理
1-1序言
TIG（TIG=TungstenInertGas的简称）焊接是在惰性气体保护中使用钨电极进行焊接的方法,在1930年得到开发成功。
因为最初大多是氦气作为保护气体的，所以当时被地称为氦弧焊。
上述名称是美国的产品名称，株式会社DAIHEN（OTC）于1955年与上述菱得公司在焊接技术方面进行合作，为同行业中的先驱者。
株式会社DAIHEN（OTC）在日本推进了TIG焊接的现代化。
现在TIG焊接时一般都广泛使用氩气作为保护气，所以TIG焊接一般也被称为氩弧焊接。
1-2
图1-1表示了TIG焊接的原理
喷嘴
钨棒夹
保护气体
钨电极
（Nonconsumable）
填充焊丝
电弧
母材
图1-1 TIG焊接的原理
直流或交流电源
TIG焊接是在非溶化的钨电极及母材间产生电弧，利用氩气等惰性气体将熔融金属从大气中保护起来，通过电极及母材间产生电弧热融化母材并结合的方法。
TIG焊接方法中有如上述TIG焊接原理图中所示的使用填丝材料的填丝TIG焊接及不使用填丝材料只融化母材的TIG焊。
2.TIG焊接的起弧方法
TIG焊接按起弧方法的不同可以分为“高频引弧方法”、“直流高压引弧方式”以及不使用高频及高压而使用接触引弧的“接触引弧方式”。
最近，从世界的倾向来看，对从高频中发生的噪音的限制越来越严格，环境保护的要求越来越高。
所以，今后将越来越朝者不使用高频的引弧方及的方向发展。
1、高频引弧方式
电极
高频
TIG焊机powersource
图2-1 高频引弧法
母材
电极与母材不接触，通过在电极及母材间施加高频进行起弧的方法
直流高压引弧方式
母材
电极
直流高压电源
图2-2直流高压引弧方法
TIG焊机
电极与母材不接触，通过在电极及母材间施加直流高压进行起弧的方法
接触引弧法
母材
电极
电弧
TIG焊机
图2-3 接触引弧法
电极与母材接触，然后提起电极后发生电弧的方法
3.TIG焊接的主要特点
TIG焊接焊接的主要特点如下:
由于使用惰性保护气体，对金属的保护效果较好，可以得到高质量的焊接结果。
可以对几乎所有工业中使用的金属进行焊接。
焊接飞溅少，操作方便。
可以用于任何形状的接头的焊接，并且对焊接姿势没有限制。
在小电流区可以得到稳定的电弧，所以可以用于薄板的焊接。
另外，TIG焊接容易得到单面焊双面成形。
1.2
0.6
1.2mm
9mm
矩形波交流脉冲TIGH焊接铝材料后的焊缝外观。
板厚不同的焊接接头的截面宏观照片。
端边焊接接头的截面宏观照片。
不锈钢网的端边焊接接头的外观照片。
图3-1 典型TIG焊接的例子
同时TIG焊接也有如下缺点:
由于使用比较贵的氩气作为保护气体，焊接成本较高。
与MIG等熔化极电弧焊接相比，焊接速度低（焊接工作效率差）
作为保护气体保护焊接的一种，容易受风的影响。
4.TIG焊接方法的分类
4-1各种TIG焊接方法的比较
在TIG焊接法中有交流TIG焊接、直流TIG焊以及焊接电流周期变化的脉冲TIG焊接法。
各种焊接方法中使用的电极极性以及电流的控制方法如表4-1所示。
另外，各种典型材料适用的焊机种类如表4-2嶄侭幣。
各种材料有其特有的特性，选用时要根据目的选择合适的焊机。
表4-1 各种TIG焊的比较
直流TIG焊
交流TIG焊
脉冲TIG焊
焊机外特性
恒电流特性
缓降特性或恒电流
脉冲电流
极性
直流正接（焊枪负）
交流
直流正接或交流
使用电流（A）
4~500
10~500
1~500
适用板厚（mm）
0.3以上
0.5以上
0.1以上
焊接姿势
全位置
全位置
全位置
特点
有清氧化膜的功能
容易焊接薄板
焊接速度提高
主要适用材料
活性金属以外的任何金属
铝合金
镁合金
不锈钢（直流）
低合金钢（直流）
铝合金（交流）
廣:
使用直流TIG焊时，如果使用直流反接（焊枪侧接正）的话，则钨极消耗严重，所以进行直流TIG焊接一般不使用直流反接
表4-2 TIG焊接中的焊机选择
被焊材料
交流焊机
直流焊机
（焊枪侧接负）
碳素钢
@
$
注:
符号$：
推荐使用
符号@：
可以焊接，但不推荐
符号X：
不适合
铸铁
@
$
不锈钢
@
$
铝
$
X
镁
$
X
硅钢、无氧钢
X
$
黄铜
@
$
银
@
$
Inconel（因科镍）合金
@
$
只有在需要利用阴极雾化作用将母材表面氧化膜去除的铝，镁合金的焊接以及要求得到浅的溶深的堆焊时才用交流TIG焊接。
其他情况下都使用直流正接进行焊接。
4-2直流TIG焊接法
为TIG焊接中应用最多的焊接法。
使用有恒电流特性的直流焊机，如图4-1所时接法为将钨电极（焊枪侧）接负的直流正接法。
直流TIG焊接可以用于除铝及镁合金以外的几乎所有的金属的焊接。
电流
电流
母材
电流焊机
图4-1 电流TIG焊接法
图4-2中为电极接正及电极接负时的特性比较
电极极性
电极接正
电极接负
焊机
电流
电极
电子
离子
焊机
电流
电极
电子
离子
电子及离子的移动情况
电极寿命
差，需要大直径电极
（比如,6.4mm---120A）
好，不需要大直径电极
（比如,3.2mm---400A）
焊缝溶深
溶深浅，焊缝宽
溶深深，焊缝窄
氧化膜清洁作用
有
无
用途
电极消耗严重，用途非常少
直流TIG焊接时一般都在此状态下使用
图4-2 直流TIG焊中电极接正及电极接负时的特性比较
W
U
N
4-3交流TIG焊接法
图4-3铝的表面氧化膜的去除作用
由于焊接铝及镁合金时要将母材表面上的氧化膜去除，所以需要将母材接负从而利用阴极雾化作用将氧化膜去除。
（阴极雾化作用是利用将从正极过来的离子将氧化膜打碎、去除去的功能。
图4-3为通过阴极雾化焊缝表面清洁的铝焊接接头的外观照片。
）
如图4-4所示，铝表面上有熔点非常高的氧化膜。
当电极接正、母材接负时从电极表面来的离子打在上述氧化膜上从而将之打碎、除去。
焊接铝、镁合金材料时需要将表面的氧化膜去除，此功能称为氧化膜清洁作用。
电极接正时有表面清洁作用
电子
离子
表面氧化膜
钨电极
母材
图4-4铝表面氧化膜去除过程
但是，如图4-4所示当将电极接正、母材接负时，钨电极为阴极，作为阴极区的电极发热量大，电极消耗严重，而且熔深浅（参看图4-2），所以不实用。
为了解决上述问题，如图4-5所示，使用交流TIG焊接法，综合了钨极接正、钨极接负两种接法的优点。
即在得到表面清洁作用的同时，电极的消耗得到降低，而且，可以得到钨极接正、钨极接负两种接法的中间形状的熔深。
使用TIG焊焊接铝时候，使用交流TIG焊接法。
交流TIG焊机
电流
电流
图4-5交流TIG焊接法
4-4脉冲TIG焊接法
脉冲TIG焊接法是将焊接电流周期性地变化，调整电弧的特性从而控制焊缝形状的方法。
在脉冲TIG焊接中直流脉冲焊及交流脉冲焊两种存在，根据所焊接材料的不同分别选用。
图4-2中表示了各种典型材料适用的焊机的配合。
下面，对上述两种脉冲TIG焊接法分别作说明。
4-4-1直流脉冲TIG焊接
如图4-6中所示，直流脉冲TIG焊接中将焊接电流周期性地变化，在脉冲电流峰值（IP）期间（TP）将母材熔化，在基值电流（IB）期间（TB）让熔化池冷却，周期性地形成的熔池一层一层地叠加。
Tp
Tb
T
Ip
Ib
焊接方向
焊缝宽度
焊缝形状
脉冲电流波形
时间
Ip:
脉冲电流峰值（A）
Ib:
基值电流（A）
Tp:
脉冲时间（sec）
Tb:
backgroundtime（sec）
T:
Cycletime（sec）
图4-6电流波形及焊缝形状
图4-7利用直流脉冲焊接不锈钢后的焊缝外观
图4-7为用直流脉冲TIG焊焊接不锈钢后的焊缝外观照片。
从照片中可以看出，焊缝为鱼鳞状。
相邻的鱼鳞与鱼鳞之间的距离可以通过焊接速度或脉冲频率来控制。
另外，直流脉冲焊接根据使用的脉冲频率的不同大致可以分为以下三种。
（1）低频脉冲：
0.5-20Hz
（2）中频脉冲:
10-500Hz
（3）高频脉冲：
1-20KHz
注:
上述脉冲频率的数据根据焊机生产厂家、产品的不同会有一些不同。
另外，一些厂家将低频脉冲称为低速脉冲、将中频脉冲称为高速脉冲等。
图4-8中，分别表示了使用上述各种脉冲进行直流TIG焊接的事例照片。
另外，各种脉冲的用途如下:
（1）低频脉冲：
用于异种金属或板厚不一样的材料的焊接。
（2）中频脉冲:
用于薄板（0.3mm程度）的焊接。
（3）高频脉冲：
用于超薄板（0.1mm程度）、热电偶等要求高质量、超精密的焊接。
0.5~20Hz低频脉冲
20KHz高频脉冲
20~500Hz中频脉冲
￠可以用于超薄板（0.1mm）的精密焊接。
利用20KHz的高频电流
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