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▶采用交流钨极氩弧焊时,在焊件为负,钨极为正极性的半波里,阴极有去除氧化膜的作用,即“阴极破碎”作用。在焊接铝、镁及其合金时,其表面有一层致密的高熔点氧化膜,若不能除去,将会造成未熔合、夹渣焊缝 表面形成皱皮及内部气孔等缺陷。而利用反极性的半波里正离子向熔池表面高速运动,可将金属表面氧化膜撞碎,在正极性的半波里,钨极可以得到冷却,以减少钨极的烧损。所以,通常用交流钨极氩弧焊来焊接氧化性强的铝、镁及其合金。 (4)钨极直径 钨极直径主要按焊件厚度、焊接电流的大小和电源极性来选择。如果钨极直径选择不当,将造成电弧不稳,钨棒烧损严重和焊缝夹钨等现象。 (钨极成分:钨极作为一个电极,它要负担传导电流,引燃电弧和维持电弧的作用。钨是难熔(熔点3410±10℃)、耐高温(沸点5900℃),导电性能好,允许通过较大电流和具有强的发射电子电子能力的金属,所以,钨棒适于做电极。为了在较低空载电压下引弧和减少大电流时钨极烧损量,在实际生产中使用的钨极是加入1%-2%的氧化钍(ThO2)的钍钨棒,或加入2%氧化铈(CeO)的铈钨棒。一般我们应尽量选用铈钨,因为其放射性更小。) 钨极端部形状是一个重要工艺参数。根据所用焊接电流种类,选用不同的端部形状。尖端角度 α 的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。表1列出了钨极不同尖端尺寸推荐的电流范围。小电流焊接时,选用小直径钨极和小的锥角,可使电弧容易引燃和稳定;在大电流焊接时,增大锥角可避免尖端过热熔化,减少损耗,并防止电弧往上扩展而影响阴极斑点的稳定性。 表1 钨极尖端形状和电流范围(直流正接) 钨极直径/mm 尖端直径/mm 尖端角度(°) 电流 /A 恒定电流 脉冲电流 1.0 0.125 12 2 ~ 15 2 ~ 25 1.0 0.25 20 5 ~ 30 5 ~ 60 1.6 0.5 25 8 ~ 50 8 ~ 100 1.6 0.8 30 10 ~ 70 10 ~ 140 2.4 0.8 35 12 ~ 90 12 ~ 180 2.4 1.1 45 15 ~ 150 15 ~ 250 3.2 1.1 60 20 ~ 200 20 ~ 300 3.2 1.5 90 25 ~ 250 25 ~ 350 钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响。减小锥角,焊缝熔深减小,熔宽增大,反之则熔深增大,熔宽减小。 () (5)焊接电流 焊接电流主要根据工件的厚度和空间位置来选择,过大或过小的焊接电流都会使焊缝成型不良或产生焊接缺陷。所以,必须在不同钨极直径充许的焊接电流范围内,正确地选择焊接电流,见下表。 不同直径钨极(加氧化物)的许用电流范围 钨极直径(mm) 直流正接(A 直流反接(A) 交 流(A) 0.5 2-20 - 2-15 1.0 10-75 - 15-70 1.6 60-150 10-20 60-125 2.0 100-200 15-25 85-160 2.5 170-250 17-30 120-210 3.2 225-330 20-35 150-250 4.0 350-480 35-50 240-350 5.0 500-675 50-70 330-460 钨极尖端形状和电流范围 钨极直径/mm 尖端直径/mm 尖端角度/(°) 直流正接恒定直流/A 脉冲电流/A 1.0 0.125 12 2-15 2-25 1.0 0.25 20 5-30 5-60 1.6 0.5 25 8-50 8-100 1.6 0.8 30 10-70 10-140 2.4 0.8 35 12-90 12-180 2.4 1.1 45 15-150 15-250 3.2 1.1 60 20-200 20-300 3.2 1.5 60 25-250 25-350 (6)电弧电压 电弧电压由弧长决定,电压增大时,熔宽稍增大,熔深减小。通过焊接电流和电弧电压的配合,可以控制焊缝形状。当电弧电压过高时,易产生未焊透并使氩气保护效果变差。因此,应在电弧不短路的情况下,尽量减小电弧长度。钨极氩弧焊的电弧电压选用范围一般是10-24伏。 (7)氩气流量 为了可靠地保护焊接区不受空气的污染。必须有足够流量的保护气体。氩气流量越大,保护层抵抗流动空气影响的能力越强。但流量过大时,不仅浪费氩气,还可能使保护气流形成紊流,将空气卷入保护区,反而降低保护效果。所以氩气流量要选择恰当,一般气体流量可按下列经验公式确定: Q = (0.8 ―1.2 ) D 式中: Q――氩气流量,L/mm D――喷嘴直径,mm。 (氩气纯度 焊接不同的金属,对氩气的纯度要求不同。例如焊接耐热钢、不锈钢、铜及铜合金,氩气纯度应大于99.70%;焊接铝、镁及其合金,要求氩气纯度大于99.90%;焊接钛及其合金,要求氩气纯度大于99.98%。国产工业用氩气的纯度可99.99%,故实际生产中一般不必考虑提纯。) (8) 焊接速度 焊接速度加快时,氩气流量要相应加大。焊接速度过快,由于空气阻力对保护气流的影响,会使保护层可能偏离钨极和熔池,从而使保护效果变差。同时,焊接速度还显著地影响焊缝成型。因此,应选择合适的焊接速度。 和焊条电弧焊一样,焊接速度不是手工钨极氩弧焊的主要工艺参数,在有些工艺条件中也不列出,因为在一般情况下不会影响气体保护效果。但在自动钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊时,焊接速度过大,会影响气体保护效果。 焊接速度的选择主要根据工件厚度决定并和焊接电流、预热温度等配合以保证获得所需的熔深和熔宽。在高速自动焊时。还要考虑焊接速度对气体、保护效果的影响。焊接速度过大,保护气流严重偏后,可能使钨极端部、弧柱、熔池暴露在空气中。因此必须采用相应措施如加大保护气体流量或将焊炬前倾一定角度,以保持良好的保护作用。 (9)喷嘴直径 增大喷嘴直径的同时,应增大气体流量,此时保护区大,保护效果好。但喷嘴过大时,不仅使氩气的消耗量增加,而且可能使焊炬伸不进去,或妨碍焊工视线,不便于观察操作。故一般钨极氩弧焊喷嘴以5-14mm为佳。 另外,喷嘴直径也可按经验公式选择: D=(2.5―3.5)d 式中: D――喷嘴直径(一般指内径),mm; d――钨极直径,mm。 气体流量和喷嘴直径 在一定条件下,气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围,此时,气体保护效果最佳,有效保护区最大。如气体流量过低,气流挺度差,排除周围空气的能力弱,保护效果不佳:流量太大,容易变成紊流,使空气卷入,也会降低保护效果。同样,在流量子定时,喷嘴直径过小,保护范围小,且因气流速度过高而形成紊流;喷嘴过大,不仅妨碍焊工观察,而且气流流速过低,挺度小,保护效果也不好。所以,气体流量和喷嘴直径要有一定配合。一般手工氩弧焊喷嘴孔径和保护气流量的选用见表 2。 气体流量和喷嘴直径 在一定条件下,气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围,此时,气体保护效果最佳,有效保护区最大。如气体流量过低,气流挺度差,排除周围空气的能力弱,保护效果不佳:流量太大,容易变成紊流,使空气卷入,也会降低保护效果。同样,在流量子定时,喷嘴直径过小,保护范围小,且因气流速度过高而形成紊流;喷嘴过大,不仅妨碍焊工观察,而且气流流速过低,挺度小,保护效果也不好。所以,气体流量和喷嘴直径要有一定配合。一般手工氩弧焊喷嘴孔径和保护气流量的选用见表 2。 表 2 喷嘴孔径与保护气流量选用范围 焊接电流 /A 直流正接性 交 流 喷嘴孔径 /mm ) 流量/L·min-1 喷嘴孔径 /mm 流量/L·min-1 10 ~ 100 4 ~ 9.5 4 ~ 5 8 ~ 9.5 6 ~ 8 101 ~ 150 4 ~ 9.5 4 ~ 7 9.5 ~ 11 7 ~ 10 151 ~ 200 6 ~ 13 6 ~ 8 11 ~ 13 7 ~ 10 201 ~ 300 8 ~ 13 8 ~ 9 13 ~ 16 8 ~ 15 301 ~ 500 13 ~ 16 9 ~ 12 16 ~ 19 8 ~ 15 (10)喷嘴至焊件的距离 这里指的是喷嘴端面和焊件间的距离,这个距离越小,保护效果越好。所以,喷嘴距焊件间的距离应尽量小些,但过小使操作、观察不便。因此,通常取喷嘴至焊件间的距离为5-15mm。 喷嘴与工件的距离 距离越大,气体保护效果越差,但距离太近会影响焊工视线,且容易使钨极与熔池接触而短路,产生夹钨,一般喷嘴端部与工件的距离在 8 ~ 14mm 之间。 (11)钨极伸出长度 为了防止电弧热烧坏喷嘴,钨极端部突出喷嘴之外。而钨极端头至喷嘴面的距离叫钨极伸出长度。钨极伸出长度越小,喷嘴与焊件之间距离越近,保护效果就好,但过近会妨碍观察熔池。 通常焊接对接焊缝时,钨极伸出长度为3-6mm较好,焊角焊缝时,钨极伸出长度为7-8mm较好。碳钢、不锈钢的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数的选择见下表。 材料厚度 mm 接头设计 电流A 极性 电弧电压V 电极种类 电极尺寸mm 填充金属种类 1.5-3.0 直边对接 50-100 直流正接 12 铈(钍)钨极 2.4 按技术要求 >3.0-6.0 V形坡口 70-120 3.2 >6.0-12 X形坡口 90-150 填充金属尺寸mm 保护气体 气体流量dm3/min 背面气体流量dm3/min 喷嘴尺寸mm 喷嘴至工件距离 mm 预热温度(最低)℃ 层间温度℃ 1.6-2.5 氩 8-12 2-4 8-10 |
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