焊接方法与设备10钨极氩弧焊1讲解
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焊接方法与设备(钨极氩弧焊)
01
02
03
电源类型
钨极氩弧焊设备需要直流 电源，通常采用硅整流或 可控硅整流电源。
电源特性
电源应具有稳定的输出电 压和电流，能够调节焊接 参数，以满足不同焊接需 求。
电源保护
电源应具备过流、过压、 缺相和短路等保护功能， 确保设备安全运行。
焊接机头
机头结构
焊接机头应具备稳定和灵 活的定位系统，能够快速 准确地调整钨极位置和焊 接角度。
部质量。
力学性能检测
03
对焊接接头进行力学性能测试，如拉伸、弯曲、冲击等试验，
确保其满足使用要求。
04
钨极氩弧焊材料
焊接材料选择
母材
根据母材的材质、厚度、结构以及使用要求，选择合适的焊接材 料。
焊接工艺参数
根据母材的特性、焊接要求以及设备条件，确定合适的焊接工艺 参数，如电流、电压、焊接速度等。
清理焊件表面杂质，正确装配焊件，调整焊机至合适状态。
焊接姿势
保持正确的焊接姿势，避免操作不顺或疲劳。
焊接方法
采用合适的焊接方法，如平焊、立焊、仰焊等，根据实际情况选择。
焊接质量检测与控制
外观检测
01
检查焊缝外观是否符合要求，如焊缝宽度、深度、表面质量等。
无损检测
02
采用无损检测技计
根据母材的结构和使用要求，设计合理的焊接接头形式，以确保 焊接质量和结构的完整性。
填充材料
填充材料的种类
根据母材的材质和焊接要求，选择合适的填充材料，如焊丝、焊条 等。
填充材料的规格
根据焊接接头的大小和厚度，选择合适规格的填充材料，以确保焊 接质量和结构的完整性。
填充材料的成分
根据母材的材质和焊接要求，选择合适成分的填充材料，以确保焊接 接头的机械性能和耐腐蚀性能。
be焊接方法与设备-10钨极氩弧焊1讲解共96页文档
（一）、直流脉冲钨极氩弧焊 1.低频脉冲氩弧焊（0.1~15Hz） 特点：①平均电流低，适合薄板和热敏感性材料
②焊缝金属高温停留时间短
③可精确控制电弧能量和熔池尺寸，适合单面焊 双面成形和全位置焊。
④通过脉冲波形调节焊缝成形
脉冲钨极氩弧焊电流波形 矩形波
脉冲钨极氩弧焊电流波形
前沿附加脉冲尖峰
脉冲钨极氩弧焊电流波形
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。
从钨极端头烧损情况看
从钨极温度分布看
从电弧力角度看
钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
第七章 钨极氩弧焊
第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
②焊缝金属高温停留时间短
③可精确控制电弧能量和熔池尺寸，适合单面焊 双面成形和全位置焊。
④通过脉冲波形调节焊缝成形
脉冲钨极氩弧焊电流波形 矩形波
脉冲钨极氩弧焊电流波形
前沿附加脉冲尖峰
脉冲钨极氩弧焊电流波形
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。
从钨极端头烧损情况看
从钨极温度分布看
从电弧力角度看
钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
第七章 钨极氩弧焊
第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
任务一钨极氩弧焊的基本介绍
了解了钨极氩弧焊在工业生产中 的应用领域和优势，对其市场需
求和发展前景有了初步认识。
通过实践操作，提高了自己的动 手能力和解决问题的能力，为今 后的学习和工作打下了良好基础。
存在问题和挑战分析
在焊接过程中，对焊接参数的掌握不够熟练，需要进一步加强实践和理论学习。 对于复杂形状和厚度的工件，焊接难度较大，需要进一步提高技能水平和经验积累。
射线检测
利用X射线或γ射线穿透焊缝，在 胶片上形成影像，通过观察影像
判断焊缝内部质量。
超声波检测
利用超声波在焊缝中的反射和传 播特性，检测焊缝内部缺陷。
磁粉检测
通过磁化焊缝，在缺陷处形成漏 磁场，吸引磁粉形成磁痕，从而
显示缺陷。
力学性能试验方法及评定指标
拉伸试验
01
将焊缝试样拉伸至断裂，测量其抗拉强度和延伸率，评定焊缝
钨极氩弧焊设备价格较高，对于一些小型企业或个人而言，成本压力较大。
未来发展趋势预测
随着制造业的快速发展，对焊接 技术的需求将不断增加，钨极氩 弧焊作为一种高效、优质的焊接 方法，其应用前景将更加广阔。
随着科技的不断进步，钨极氩弧 焊设备将更加智能化、自动化，
提高生产效率和焊接质量。
为了适应环保和可持续发展的要 求，未来钨极氩弧焊将更加注重 环保、节能等方面的研究和应用。
控制系统
对焊接参数进行精确控制，如电流、电压、焊接速度等，实现高质量的焊接。
焊枪与送丝机构
焊枪
传导焊接电流、输送保护气体和焊丝，是焊接过程中的重要 工具。
送丝机构
将焊丝均匀地送入焊接区域，保证焊接过程的连续性和稳定 性。
保护气体供应系统
01
02
03
气瓶
钨极氩弧焊原理
钨极氩弧焊原理
钨极氩弧焊是一种常用的焊接方法，其原理是利用气体保护下的电弧将工件进行连接。
下面将介绍钨极氩弧焊的工作原理。
钨极氩弧焊使用钨电极和氩气作为保护气体。
首先，通过电源提供电流，使电极和工件形成电弧。
钨电极由于其高熔点和良好的电导性能，能够在高温下稳定工作。
而氩气则起到了保护作用，防止电弧与外界气体发生反应。
在焊接过程中，电弧使焊件表面加热至熔点，并且通过电极传导热量使焊缝处的材料熔化。
熔化的金属在电弧的作用下形成良好的焊缝。
同时，氩气在焊接区域形成保护性的气氛，防止氧气和其他气体的进入，避免了氧化和污染，从而提高了焊接质量。
钨极氩弧焊具有焊接速度快、焊缝质量高等优点。
同时，由于在焊接过程中没有焊芯，避免了焊接材料的污染。
这种方法广泛应用于对焊缝质量要求高的领域，如航空、航天、核工程等行业。
总结起来，钨极氩弧焊利用钨电极和氩气的配合，形成稳定的电弧和保护气氛，将焊接材料熔化并连接在一起。
其工作原理简单而有效，是一种常用的焊接方法。
钨极氩弧焊 (1)
钨极氩弧焊的安全技术
2、安全防护措施
① 通风措施 在氩弧焊工作现场、焊接工作量大，焊机集中 的地方，要有良好的通风装置或者安装几台轴流风机向外 排风。此外，还可采用局部通风的措施将电弧周围的有害 气体抽走，例如采用明弧排烟罩、排烟焊枪、轻便小风机 等。
① 防护射线措施 尽可能采用放射剂量极低的铈钨极。钍钨 极和铈钨极加工时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削，操 作者应配戴口罩、手套等个人防护用品，加工后要洗净手 脸。钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。
钨极氩弧焊的主要设备
4、供气系统和水冷系统
（1）供气系统 供气系统由氩气瓶、氩气流量调节器及电磁气阀组成。 氩气瓶 外表涂灰色，并用绿漆标以“氩气”字样。氩气瓶最大 压力为15MPa，容积为40L。 电磁气阀 是开闭气路的装置，由延时继电器控制，可起到提前 供气和滞后停气的作用。 氩气流量调节器 起降压和稳压的作用及调节氩气流量。氩气流 量调节器的外形如下图。
钨极氩弧焊的主要设备
（2）水冷系统
用来冷却焊接电缆、焊枪和钨极。如果焊接电流小于 100A可以不用水冷却。使用的焊接电流超过100A时，必 须通水冷却，并以水压开关控制，保证冷却水接通并有一 定压力后才能启动焊机。
钨极氩弧焊
问题3 钨极氩弧焊的操作要点：
送气 引弧 运条 熄弧
（1）引弧 通常手工钨极氩弧焊机本身具有引弧装置（高压脉冲 发生器或高频振荡器），钨极与焊件并不接触保持一定距离， 就能在施焊点上直接引燃电弧。 （2）如下图所示夹持焊丝，用左手拇指、食指、中指配合动作 送丝，无名指和小手指夹住焊丝控制方向，靠手臂和手腕的上、 下反复动作，将焊丝端部的熔滴送入熔池，全位置焊时多用此 法。
1-焊件 2-焊枪 3-遥控
钨极氩弧焊的焊接
⑵钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定 地燃烧，特别适合于薄板、超薄板材料的焊接。
⑶热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进 行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。
⑷由于填充焊丝熔滴不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成 形美观。
钨极氩弧焊的特点
2、缺点
⑴焊缝熔深浅，熔敷速度小，产生率较低。
钨极氩弧焊
杨利国
目录
钨极氩弧焊的认识 钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊设备的认识 焊接时的注意事项 钨极氩弧焊的安全技术
一、钨极氩弧焊
1、钨极氩弧焊的原理
钨极惰性气体保护焊是指在惰性气体的保护下，利 用钨电极和工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 （可以不用焊丝）的一种焊接方法。惰性气体有二氧 化碳、氩气等。而氩气作为保护气体最好。铈钨极最 常用。
问题2：为什么用氩气作为惰性气体？
与其他气体相比，氩气有以下优点： （1）氩气易引弧，电弧稳定； （2）氩气的密度大，已形成良好的保护罩，获得较
好的保护效果； （3）氩气的原子质量大，具有很好的阴极清理效果； （4)氩气相对便宜，广泛应用于工业生产中。
1-焊件 2-焊枪 3-遥控 盒 4-冷却水 5-电源与 控制系统 6-电源开关 7-流量调节器 8-氩气瓶
注：铝、镁及其合金和易氧化的铜合金（铝青铜）焊
接时，应该选择交流钨极氩弧焊。
钨极氩弧焊的主要设备
2、控制箱
（1）引弧和稳弧装置 ➢ 短路引弧
采用钨极和焊件近似垂直的方法，去接触焊件表 面，引弧后要迅速提起，进行焊接即可。由于短路接 触，产生电流较大，钨极损耗较大，所以，应尽量少 用。 ➢ 高频引弧
问题1：为什么选用铈钨极？
目前，常用的钨极有钍钨极、纯钨极、铈钨极 三种。纯钨极的熔点和沸点都很高，要求空载电 压较高，承载电流能力较小；钍钨极加入了氧化 钍，可降低空载电压，改善引弧稳弧性能，增大 许用电流范围，但有微量放射性；铈钨极比钍钨 极更容易引弧，更小的钨极损耗，放射剂量也低 的多。因此，采用铈钨极。
⑶热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进 行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。
⑷由于填充焊丝熔滴不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成 形美观。
钨极氩弧焊的特点
2、缺点
⑴焊缝熔深浅，熔敷速度小，产生率较低。
钨极氩弧焊
杨利国
目录
钨极氩弧焊的认识 钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊设备的认识 焊接时的注意事项 钨极氩弧焊的安全技术
一、钨极氩弧焊
1、钨极氩弧焊的原理
钨极惰性气体保护焊是指在惰性气体的保护下，利 用钨电极和工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 （可以不用焊丝）的一种焊接方法。惰性气体有二氧 化碳、氩气等。而氩气作为保护气体最好。铈钨极最 常用。
问题2：为什么用氩气作为惰性气体？
与其他气体相比，氩气有以下优点： （1）氩气易引弧，电弧稳定； （2）氩气的密度大，已形成良好的保护罩，获得较
好的保护效果； （3）氩气的原子质量大，具有很好的阴极清理效果； （4)氩气相对便宜，广泛应用于工业生产中。
1-焊件 2-焊枪 3-遥控 盒 4-冷却水 5-电源与 控制系统 6-电源开关 7-流量调节器 8-氩气瓶
注：铝、镁及其合金和易氧化的铜合金（铝青铜）焊
接时，应该选择交流钨极氩弧焊。
钨极氩弧焊的主要设备
2、控制箱
（1）引弧和稳弧装置 ➢ 短路引弧
采用钨极和焊件近似垂直的方法，去接触焊件表 面，引弧后要迅速提起，进行焊接即可。由于短路接 触，产生电流较大，钨极损耗较大，所以，应尽量少 用。 ➢ 高频引弧
问题1：为什么选用铈钨极？
目前，常用的钨极有钍钨极、纯钨极、铈钨极 三种。纯钨极的熔点和沸点都很高，要求空载电 压较高，承载电流能力较小；钍钨极加入了氧化 钍，可降低空载电压，改善引弧稳弧性能，增大 许用电流范围，但有微量放射性；铈钨极比钍钨 极更容易引弧，更小的钨极损耗，放射剂量也低 的多。因此，采用铈钨极。
钨极氩弧焊(TIG)
3.脉冲钨极氩弧焊
采用可控的电流来加热工件。当每一脉冲电流通过时，工件被加热熔 化形成一个点状熔池，基值电流通过时是熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃 烧。因此脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个一个 点状熔池叠加而成。脉冲电流频率超过5KHz后，电弧具有强烈的电磁收 缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，电弧具有很强的稳定性和指向性， 因此很适合薄板焊接。此外，高频电弧具有很强的穿透力，增加焊缝熔深。 高频电弧也有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的焊接接头。
Q
脉冲
M 变位式
7
真空充气式
8
2010 Edition 1
2.2 钨极氩弧焊设备的组成
手工钨极氩弧焊（TIG）焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、 水冷系统及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个 焊枪移动装置（行走小车或机器人）和焊丝送进机构。
手 工 钨 极 氩 弧 焊 设 备 的 组 成
按填充焊丝的状态：
冷丝焊 热丝焊 双丝或多丝焊
2010 Edition 1
带脉冲功能的直流TIG焊机（OTC）
当利用基值电流维持主电弧的电离
通道，并周期地加一同极性高峰值的脉 冲电流，产生脉冲电弧，以熔化金属并 控制熔滴过渡，称为脉冲氩弧焊。脉冲 氩弧焊的焊接电流时脉冲直流或脉冲交 流。脉冲氩弧焊由基本电流维持电弧稳 定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔化焊 件。脉冲氩弧焊与一般氩弧焊的主要区 别是采用可控的脉冲电流来熔化工件， 而不是利用稳定的直流或交流。又可分 为使用钨极的脉冲氩弧焊和使用熔化极 的脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊（PulsedTIG）特别适合焊接薄板，且飞溅小。
很稳定
不需要
除铝、镁及其 合金、铝青铜 的几乎所有金
采用可控的电流来加热工件。当每一脉冲电流通过时，工件被加热熔 化形成一个点状熔池，基值电流通过时是熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃 烧。因此脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个一个 点状熔池叠加而成。脉冲电流频率超过5KHz后，电弧具有强烈的电磁收 缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，电弧具有很强的稳定性和指向性， 因此很适合薄板焊接。此外，高频电弧具有很强的穿透力，增加焊缝熔深。 高频电弧也有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的焊接接头。
Q
脉冲
M 变位式
7
真空充气式
8
2010 Edition 1
2.2 钨极氩弧焊设备的组成
手工钨极氩弧焊（TIG）焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、 水冷系统及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个 焊枪移动装置（行走小车或机器人）和焊丝送进机构。
手 工 钨 极 氩 弧 焊 设 备 的 组 成
按填充焊丝的状态：
冷丝焊 热丝焊 双丝或多丝焊
2010 Edition 1
带脉冲功能的直流TIG焊机（OTC）
当利用基值电流维持主电弧的电离
通道，并周期地加一同极性高峰值的脉 冲电流，产生脉冲电弧，以熔化金属并 控制熔滴过渡，称为脉冲氩弧焊。脉冲 氩弧焊的焊接电流时脉冲直流或脉冲交 流。脉冲氩弧焊由基本电流维持电弧稳 定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔化焊 件。脉冲氩弧焊与一般氩弧焊的主要区 别是采用可控的脉冲电流来熔化工件， 而不是利用稳定的直流或交流。又可分 为使用钨极的脉冲氩弧焊和使用熔化极 的脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊（PulsedTIG）特别适合焊接薄板，且飞溅小。
很稳定
不需要
除铝、镁及其 合金、铝青铜 的几乎所有金
手工钨极氩弧焊知识
手工钨极氩弧焊知识讲座一、手工钨极氩弧焊工艺1. 手工钨极氩弧工艺特点（1）工作原理钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极，利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法，如下图所示。
通过钨极与工件之间产生电弧，利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层，使电极和金属熔池与空气隔离，以防止空气的侵入。
同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。
液态金属熔池凝固后形成焊缝。
由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。
同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。
因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。
焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。
根据所采用的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。
（2）工艺特点1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点a 保护效果好，焊缝质量高氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。
b 焊接变形和应力小由弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。
c 易观察、易操作由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其适用于全位置焊接。
d 稳定电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。
e 易控制熔池尺寸由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。
f 可焊的材料范围广几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。
特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。
2）缺点ａ设备成本较高。
ｂ氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置。
ｃ氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5－30倍，生成的臭氧对焊工有危害，所以要加强防护。
ｄ焊接时需有防风措施。
3）应用范围钨极氩弧焊是一种高质量的焊接方法，因此在工业行业中均广泛的被采用。
特别是一些化学性能活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用氩弧焊则可容易地得到高质量的焊缝。
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2020/4/27
焊件材料与极性关系
△：最佳
2020/4/27
○：良好
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27第七章ຫໍສະໝຸດ 钨极氩弧焊2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Ar保护，电极为W，不熔化，填充焊丝。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27
Tungsten Arc Filler Metal Pool Seam
第七章 钨极氩弧焊
二、特点及应用
1.特点
电弧稳定，保护效果好 适应性好，适于各种材料及全位置焊 熔深浅，生产率低
2.应用
无材料、板厚、位置的限制，是最好的焊 接方法之一 。
2020/4/27
钨极锥度与焊缝熔深、熔宽的关系
H
2020/4/27
钨极许用电流
2020/4/27
钨极锥度与电流关系
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊 （三）焊枪
作用：夹持钨棒，输送气体。
2020/4/27
TIG 焊炬
2020/4/27
Gas- and water cooling
Best cooling due to high
工频正弦波TIG焊，电流100次/s过零点，过 零后钨棒为阴极时，重复引燃电压较低，易引燃 电弧，而过零后Al、Mg及其合金为阴极时，重复 引燃电压很高，不附加电压难以引燃电弧，因此 需附加稳弧措施。
第七章 钨极氩弧焊
并联式晶闸管高压脉冲稳弧和引弧电路
2020/4/27
§7-2 钨极氩弧焊机
一、类型 按供电种类分：直流、交流、交直流、
存在问题：①有直流分量
2020/4/27
②需稳弧措施
（三）交流 直流分量产生的原因：
由于钨棒和工件在电、热物理性能和几何尺寸上 的明显差异，造成交流电弧在相邻两个半周内弧柱 区导电率、电场强度、电弧电压和电流的不对称。 钨棒为阴极时，弧柱导电率高、电场强度小、电弧 电压低而电流大，而工件为阴极时，电弧电压高而 电流小。这种不对称的交流电流可以看作是一个直 流电流和一个对称交流电流的合成，前者即直流分 量，方向与钨棒为阴极时电流方向相同，由工件指 向钨极。
比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好
小结
由上述试验观察可得出结论： 含有1~2%Y2O3，ZrO2，CeO2的钨电极性能
较好。（许用电流、耐用、引弧及稳定电弧性能 好，放射性小）。
2020/4/27
（二）钨极直径及端部形状
2020/4/27
钨极端部温度场
2020/4/27
钨极端部电弧形态
water flow
Water
Long service life of wearing parts
Gas
Stable welding process
水冷TIG焊枪
2020/4/27
气冷TIG焊炬
2020/4/27
Cold wire feeder Pull
四、电流种类和极性
直流（正极性、反极性） 交流 脉冲
第七章 钨极氩弧焊 §7-3 焊接工艺
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
钨极氩弧焊直流分量消除方法
2020/4/27
五、引弧器
高频引弧器主电路
2020/4/27
高频振荡器输出波形
2020/4/27
能量可控高频引弧器主电路
2020/4/27
引弧器与焊接主电路并联接
2020/4/27
引弧器与焊接主电路串联连接
2020/4/27
稳弧：
2020/4/27
从钨极端头烧损情况看
2020/4/27
从钨极温度分布看
2020/4/27
从电弧力角度看
2020/4/27
钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑 的球端，电流负载能力低 引弧非常容易, 更高的负载能力，但 稍带放射性 性能等同于钍钨，但无放射性
手弧焊
埋弧焊 高效、节能
应用于黑色金 属、铜、镍
CO2焊
应用于黑 色金属
不能用于铝镁合金的焊接
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惰性气体实施焊接区保护
He
Ar
熔化极
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非熔化极
熔化极氩弧焊存在的局限
指状 熔深
设备 复杂
薄板焊 适应性 差
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第七章 钨极氩弧焊
§7-1 概述
一、基本原理
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
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- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
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（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
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第七章 钨极氩弧焊
三、电极及焊枪
（一）钨极材质及其电特性 钨极熔点（3690K）、沸点（5900K）高，
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。
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第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
阴极雾化作用，可焊铝镁及其合金，焊缝表面光 洁、成形良好，一般作薄板焊接用。
（三）交流
焊接铝镁及其合金的最佳选择。
工件为阴极的负半周阴极破碎，清除熔池区表面坚 硬的氧化膜，钨棒为阴极的正半周使焊缝获得较大的 熔深，钨棒温度下降，电弧稳定性得以改善。
方波、脉冲。 按自动化程度：手工TIG、自动TIG。
二、组成 弧焊电源、焊枪、控制系统及供水、
供气系统 。
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第七章 钨极氩弧焊
1.弧焊电源 陡降外特性。 2.焊枪 要求：W棒夹持方便、气保护效果好、 水冷却。 3.控制系统 ①引弧②熄弧③程序控制
4. 举例 （WS系列氩弧焊机）
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焊件材料与极性关系
△：最佳
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○：良好
╳：最差
焊缝成形与极性的关系
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第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
（一）直流正极性
1.优点
熔深大，熔宽小，HAZ小 ，变形小 W棒温度低，寿命长 电弧稳定
2.缺点
不具有阴极雾化（即破碎氧化物）作用，不能 用于铝镁的焊接，抗风抗锈能力差。
第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
2020/4/27第七章ຫໍສະໝຸດ 钨极氩弧焊2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
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第七章 钨极氩弧焊
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Ar保护，电极为W，不熔化，填充焊丝。
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第七章 钨极氩弧焊
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Tungsten Arc Filler Metal Pool Seam
第七章 钨极氩弧焊
二、特点及应用
1.特点
电弧稳定，保护效果好 适应性好，适于各种材料及全位置焊 熔深浅，生产率低
2.应用
无材料、板厚、位置的限制，是最好的焊 接方法之一 。
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钨极锥度与焊缝熔深、熔宽的关系
H
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钨极许用电流
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钨极锥度与电流关系
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第七章 钨极氩弧焊 （三）焊枪
作用：夹持钨棒，输送气体。
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TIG 焊炬
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Gas- and water cooling
Best cooling due to high
工频正弦波TIG焊，电流100次/s过零点，过 零后钨棒为阴极时，重复引燃电压较低，易引燃 电弧，而过零后Al、Mg及其合金为阴极时，重复 引燃电压很高，不附加电压难以引燃电弧，因此 需附加稳弧措施。
第七章 钨极氩弧焊
并联式晶闸管高压脉冲稳弧和引弧电路
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§7-2 钨极氩弧焊机
一、类型 按供电种类分：直流、交流、交直流、
存在问题：①有直流分量
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②需稳弧措施
（三）交流 直流分量产生的原因：
由于钨棒和工件在电、热物理性能和几何尺寸上 的明显差异，造成交流电弧在相邻两个半周内弧柱 区导电率、电场强度、电弧电压和电流的不对称。 钨棒为阴极时，弧柱导电率高、电场强度小、电弧 电压低而电流大，而工件为阴极时，电弧电压高而 电流小。这种不对称的交流电流可以看作是一个直 流电流和一个对称交流电流的合成，前者即直流分 量，方向与钨棒为阴极时电流方向相同，由工件指 向钨极。
比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好
小结
由上述试验观察可得出结论： 含有1~2%Y2O3，ZrO2，CeO2的钨电极性能
较好。（许用电流、耐用、引弧及稳定电弧性能 好，放射性小）。
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（二）钨极直径及端部形状
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钨极端部温度场
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钨极端部电弧形态
water flow
Water
Long service life of wearing parts
Gas
Stable welding process
水冷TIG焊枪
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气冷TIG焊炬
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Cold wire feeder Pull
四、电流种类和极性
直流（正极性、反极性） 交流 脉冲
第七章 钨极氩弧焊 §7-3 焊接工艺
直流分量的消除方法：
常用串联电容法
钨极氩弧焊直流分量消除方法
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五、引弧器
高频引弧器主电路
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高频振荡器输出波形
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能量可控高频引弧器主电路
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引弧器与焊接主电路并联接
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引弧器与焊接主电路串联连接
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稳弧：
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从钨极端头烧损情况看
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从钨极温度分布看
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从电弧力角度看
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钨极
纯钨 WP: 钍钨 WT: 铈钨 WC: 镧钨 WL:
直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑 的球端，电流负载能力低 引弧非常容易, 更高的负载能力，但 稍带放射性 性能等同于钍钨，但无放射性
手弧焊
埋弧焊 高效、节能
应用于黑色金 属、铜、镍
CO2焊
应用于黑 色金属
不能用于铝镁合金的焊接
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惰性气体实施焊接区保护
He
Ar
熔化极
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非熔化极
熔化极氩弧焊存在的局限
指状 熔深
设备 复杂
薄板焊 适应性 差
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第七章 钨极氩弧焊
§7-1 概述
一、基本原理
钨极氩弧焊直流分量
i
i
I直
0
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- 钨极
+ 焊件
t
+ 钨极
- 焊件
钨极氩弧焊直流分量产生原因
0
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（三）交流 直流分量的危害：
①减弱阴极破碎作用 ②在变压器铁心中产生直流磁通分量，导致铁心单 向磁饱和，铁损铜损上升，效率下降 ③焊接电流波形畸变，功率因素下降，不利于电弧 的稳定性
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第七章 钨极氩弧焊
三、电极及焊枪
（一）钨极材质及其电特性 钨极熔点（3690K）、沸点（5900K）高，
导热系数和高温挥发性小，强度高。
W 99.9%（纯钨） W+1~2%ThO2，W+1~2%CeO2、ZrO2、Y2O3、 La2O3 实践证明：Y2O3，ZrO2，CeO2性能较好，许用电 流大、耐用、引弧及稳定电弧性能好、放射性小。
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第七章 钨极氩弧焊 （二）直流反接
阴极雾化作用，可焊铝镁及其合金，焊缝表面光 洁、成形良好，一般作薄板焊接用。
（三）交流
焊接铝镁及其合金的最佳选择。
工件为阴极的负半周阴极破碎，清除熔池区表面坚 硬的氧化膜，钨棒为阴极的正半周使焊缝获得较大的 熔深，钨棒温度下降，电弧稳定性得以改善。
方波、脉冲。 按自动化程度：手工TIG、自动TIG。
二、组成 弧焊电源、焊枪、控制系统及供水、
供气系统 。
2020/4/27
第七章 钨极氩弧焊
1.弧焊电源 陡降外特性。 2.焊枪 要求：W棒夹持方便、气保护效果好、 水冷却。 3.控制系统 ①引弧②熄弧③程序控制
4. 举例 （WS系列氩弧焊机）
2020/4/27