钨极氩弧焊的特点及设备

钨极氩弧焊的特点及设备

钨极氩弧焊简称TIG焊，它是使用纯钨或活性钨（钍钨、铈钨）作为电极气体保护焊的一种，是利用钨丝作为电极和用从喷嘴中流出的氩气作为保护气体，并在电弧的周围形成保护层并保护熔池、钨极、焊丝不被氧化的一种气体保护电弧焊（图7-1）。目前，氩弧焊应用于航空、船舶、电力和机械制造等各种领域中，由于氩弧焊受钨极所能允许的最大焊接电流的限制，所以熔深浅，一般只用于焊接厚度小于6mm的焊件。

氩弧焊几乎可以焊接所有金属材料，特别适宜焊接化学性质活泼的金属材料，如铝、镁、铜、钛、低合金钢、不锈钢及耐热钢等合金材料的焊接,焊接质量好。由于氩气是惰性气体的一种，不与属金属发生任何的化学反应，也不熔于金属之中，焊接过程基本是金属熔化与结晶的过程，则能获得质量较高的焊缝。另外，由于氩弧焊是明弧操作，便于观察电弧和熔池的变化以做调整，所以具有焊缝美观、应用范围广等优点。

手工钨极氩弧焊设备是由电源、供气和供水系统、焊接控制系统、焊枪等部分组成在小型设备中系统为自然风冷。(图7-2)。

1.焊接电源

手工钨极氩弧焊，可用交直流两种电源进行焊接,且电源还应具有陡降外特性

2.焊接控制系统

焊接控制系统主要是控制箱，控制箱的作用是控制引弧、控制气路和水路系统。引弧器主要有高频引弧器和脉冲引弧器等。

（1）高频引弧器 ：氩气是较难电离的一种气体，所以引弧困难，若采用短路引弧法，由于钨极与工件接触可能会出现夹钨的缺陷，则手工钨极氩弧焊通常采用高频引弧器来引弧，高频引弧器是通过在钨极与焊件之间另加的高频高压击穿钨极与焊件之间的氩气而引弧的。

（2）脉冲引弧器 ：它的作用是当采用交流电源时，焊接电流通过电位改变极性时,在负半波开始的瞬间，另用一个外加脉冲电压使电弧重复引燃，从而达到稳弧的目的。由于现在多使用逆变式或直流脉冲焊机，所以下面简要介绍引弧器工作原理及常见故障检修，如图7-3所示。

接通电源，按下焊钳手柄的联动开关，触发开关K接通且继电器J2动作。电源变压器B③-④绕组的125V交流电压通过J2、C2和整流全桥限流电阻R,为引弧电路提供工作电压。该工作电压一方面通过可控硅TB1向升压变压器B1提供脉冲电源，另一方面通过限流电阻B3、二极管VD2及两只反向串联的稳二极管VD3、VD4向TB1的触发极提供触发电压，其中R1、C1起移相作用。这样TB1的间歇导通在B1的初级线包中产生脉冲振荡电流,经过耦合,在次级感应出高压。通过VD1内部高压二极管的整流、CH1.6高压电容滤波后，在引弧放电器两端产生一定的高压，从而放电引弧。

使用时如无电弧或电弧不稳定，应打开设备外壳，观察引弧板上的放电器有无灰尘、铁屑等异物而引起的短路情况，高压线头是否脱落，或紧固螺丝是否松动而引起放电间隙过小或过大,使引弧困难。

排除以上故障后通电试机，检测引弧板变压器B的④-⑥间是否有约125V交流电。如无，听听控制电路的电磁阀有无动作声。如有，则说明手柄开关完好，按动手柄开关时口应有振动感。如无或虽有,但④-⑥间无125V交流电，则可能是J2线包坏或触点接触不良。如有125V电压，关机后用万用表电阻挡测试①-③之间应有150110的阻值，这是一个BX20型50W、15011Ω的大功率电阻，安装在机器内部并通过引线连接到引弧板上。如引线断，则引弧板因失电而不工作。

若引弧板上的①-③、④-⑥间电压都正常，则故障在引弧板上。拆下引弧板，据图提供的参数进行检查，其中VD3、VD4是30V的稳压二极管，损坏后可用国产2CW19F,2CW118/30V等型号代替。B1为专用升压变压器,可用黑白电视机常用的全联一体化高压包代替。替换时高压包的⑤、⑧脚分别接到电源正极和可控硅正极，而④脚和高压线则接到高压电容上。

检修完成后应注意，在调整放电器时一定要用一把带有绝缘手柄的螺丝刀触碰放电器的两端间隙放去残余电压，以免遭到高压电击。

3.供气系统

供气系统主要由氩气瓶、减压器、流量计和电磁气阀等组成(图7-4)。

（1）氩气瓶和氧气瓶相似，外表涂灰色，并标出“氩气”两字或"氩”字，氩气瓶的最大压力为15MPa,容积为40L。

（2）减压器 减压器用于减压和调压,通常用氧气减压器即可。

（3）气体流量计 气体流量计是标出气体流量大小的装置，通常用的有LZB型转子流量计(图7-5),LE浮子式流量计及301-1型组合减压流量计等几种，LZB转子流量计的测量部分是由一个垂直玻璃管与管内的浮子等组成,浮子可沿轴线方向在管内上下移动,气体流过时,浮子的位置越高,则表明氩气的流量也就越大。

（4）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。

4.水路系统

通水的目的是用水来冷却焊接电缆和焊枪、钨极，若使用电流小于150A时则可不需要水冷却，各种便携式焊机中无此装置,为了保证设备使用的安全性，在水路中装有水压开关，当水流的压力太低甚至断水时,水压开关的接点会切断电源，从而避免焊枪的导电部分被烧毁，实际应用中，一般焊接电流超过200A时，就必须有通水冷却装置，并以水压开关进行控制。

5.焊枪

（1）焊枪的作用为夹持钨极，传导电流和输送氩气等(图7-6)，焊枪有水冷式或空冷式两种，空冷式焊枪使用的最大焊接电流为150A,水冷式焊枪的使用焊接电流大于150A。

（2）焊枪的结构是由枪体、钨极夹头、钨极进气管、喷嘴等部分组成。

焊枪的内部零件常用纯铜或黄铜制成，导电和散热好。如焊枪的喷嘴是重要部分,其形状对气流的保护性能影响很大，常用的焊枪的喷嘴如图7-7所示。

不同的焊枪的喷嘴根据环境选定，有的焊枪的喷嘴外还设有多层多孔的网板或采用金属丝网制成导流“气筛”，以限制气流的横向运动。这样有利于形成分流层,加强保护效果，焊枪的喷嘴材料有陶瓷、纯铜和石英等，高温陶瓷喷嘴既绝缘又耐热,应用广泛，但通过的最大焊接电流不能大于350A,纯铜喷嘴使电流最大可达500A,但需用绝缘套将喷嘴与导电部分分离。石英喷嘴较贵，但焊接时可见度好。

钨极在使用时起传导电流,引燃电弧和维持电弧正常燃烧的作用，目前钨极按材料可分为纯钨、钍钨和铈钨3种。

纯钨极发射电子能力弱，不易引弧，电流大时钨极烧损严重，电弧燃烧稳定性差，大电流焊接时不宜采用。

钍钨极具有发射电子能力强、容易引弧、不易烧损、通过电流大、电弧稳定性好等优点，是目前使用较为普遍的一种，但钍钨极有微量的放射性，使用时要注意防护措施。

铈钨极用直流小电流进行焊接时易引孤，电弧稳定使用寿命无放射性危害等优点,但不适用于大电流焊接。

钨极端部的形状对焊缝形成及电弧稳定性有很大的影响，钨极端部的形状有3种，即为圆珠形、平底锥形和尖锥形。圆珠形适用于交流氩孤焊,平底锥形适用于直流氩弧焊，尖锥形适用于小电流氩弧焊（表7-1）。