铝及铝合金的钨极氩弧焊111.ppt

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 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 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