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氬弧焊

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氬弧焊 鎢極惰性氣體保護焊(TIG)也稱為氣體保護鎢極電弧焊(GTAW),是電弧焊,其中焊縫產生鎢鎢電極。焊接鎢極惰性氣體 (TIG) 是 20 世紀 40 年代通過鎂和鋁的結合而取得成功的。使用惰性氣體保護代替熔渣來保護熔池的焊接過程是手工焊接和氣體保護金屬電弧的非常有吸引力的替代品。 TIG 在採用鋁進行高質量焊接和結構應用方面發揮著重要作用。 工藝特點 在 TIG 焊接過程中,在氬氣或氦氣的惰性氣氛中,尖頭鎢電極和工件之間形成電弧。小而強的電弧,提供尖頭電極,是高質量和精密焊接的理想選擇。由於在焊接過程中不會消耗電極,因此當金屬從熔化電極沉積時,TIG 焊機可能無法抵消來自電弧的熱量輸入。如果需要,必須將額外的金屬單獨添加到焊接罐中。 能量源 TIG 焊接必須使用遞減的恆定電流源(直流或交流)進行操作。當工件表面的電極短路時,必須使用恆流電源,以防止大電流集聚過多。這可能是在電弧開始期間有意發生的,也可能是在焊接期間意外發生的。如果如在 MIG 中使用平面特性能源,與工件表面的任何接觸都會損壞電極尖端或與工件表面結合的電極。因為電弧熱量分佈在大約三分之一的陰極(負極)和三分之二的陽極(正極)始終為直流電極負極,以防止過熱和熔化。具有正極性單向電極的替代連接能源的優點是當陰極到工件表面時通過氧化進行清潔。因此,交流電用於焊接具有堅韌表面氧化膜的材料,例如鋁。 開始弧 焊接電弧可能開始劃傷表面並造成短路。只有當有短路中斷時,主焊接電流才會流動。但是,存在電極可能粘在表面上並導致焊縫中夾雜鎢的風險。使用“電梯電弧”可以將這種風險降至最低,其中短路在非常低的電流下形成。最常用的方法是使用 HF(高頻)的 TIG 起弧。高頻輻射由幾千伏的高壓火花組成,持續幾微秒。高頻火花導致電極和工件之間的擊穿或電離間隙。一旦云產生電子/離子電流就可以從電源流出。注意:由於高頻輻射會產生異常高的電磁輻射 (EM),焊工應注意它可能會造成乾擾,尤其是在電子設備中。由於電磁輻射可以通過空氣傳播,例如無線電波或通過電纜傳輸,因此必須注意避免干擾焊接附近的控制系統和設備。 HF 在穩定交流電弧方面也很重要;交流電流,電極的極性以每秒約 50 次的頻率反轉,導致每次極性變化時電弧都會熄滅。為了確保每個極性的電弧重新點燃被反轉,通過電極/工件高頻火花產生間隙,以與每個半週期的開始重合。 電極 直流電焊條通常由純鎢 1-4% 釷製成,以改善引弧。替代添加劑是氧化鑭和氧化鈰,據說可以提供出色的性能(啟動拱形和降低電極消耗)。選擇正確的電極直徑和焊接電流水平的尖端角度很重要。通常,電流越低,電極的直徑和尖端角就越小。由於使用交流電進行焊接,電極在更高的溫度下工作,以減少電極的腐蝕,並添加了鎢、鋯。需要注意的是,由於電極產生的大量熱量難以保持尖端,電極呈球形或“球”形。 保護氣體 根據要焊接的材料選擇保護氣體。以下指南可能會有所幫助: • 氬氣——最常用的保護氣體,可用於焊接多種材料,包括鋼、不銹鋼、鋁和鈦。氬 + 2 和 5% H 2 - 將氫氣添加到 氬氣,氣體會稍微減少,這有助於產生更清潔的焊縫,而不會產生表面氧化。因為電弧更暖更窄,它允許更高的焊接速度。缺點包括碳鋼中存在氫裂的風險以及鋁合金中焊縫金屬的孔隙率。 • 氦氣和氦氣/氬氣混合物——在氬氣中添加氦氣會提高電弧溫度,從而支持更高的焊接速度和更深的焊接熔深。使用氦氣或氦氣和氬氣的混合物的缺點是氣體成本高且難以點燃電弧。 應用 TIG焊接在所有行業都有應用,但它特別適用於高質量的焊接。在手工焊接中,相對較小的電弧是薄膜材料或受控熔深(在管道焊縫根部)的理想選擇。由於應用速度可能非常低(使用單獨的填充棒),使用 MMA 或 MIG 可能有利於較厚的材料和厚壁管焊縫中的填充過渡。 TIG 焊接也經常以自生方式或使用填充焊絲用於機械化系統。然而,有幾種“現成的”軌道管道焊接系統用於製造化學設備或鍋爐。該系統不需要任何操作技能,但操作員必須經過良好培訓。由於焊工對電弧和熔池的行為控制較少,因此必須特別注意邊緣的準備、連接和焊接參數的檢查。