快速确定手工钨极氩弧焊工艺参数

快速确定手工钨极氩弧焊工艺参数

手工钨极氩弧焊的工艺参数有：焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。

（1）接头及坡口形式　　钨极氩弧焊多用于厚度5ｍｍ以下的薄板焊接，接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1ｍｍ以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4ｍｍ时，应开V形坡口（管子对接2－3ｍｍ就需开V形坡口）。厚壁管的对接接头亦可开U形坡口。

（2）焊前清理　　钨极氩弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体的保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂（汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。

对于表面氧化膜与基层结合力较强的材料，如不锈钢和铝合金应采用机械方法清除氧化膜。通常采用不锈钢丝刷或铜丝刷、细砂轮或砂带打磨。

（3）焊接电源种类和极性

电源种类和极性可根据焊件材质进行选择，见下表。

 

电源种类和极性	被焊金属材料
直流正接	低碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、钛及其合金
直流反接	适用于各种金属的熔化极氩弧焊，钨极氩弧焊很少采用
交　流	铝、镁及其合金

 

焊接电流种类及大小一般根据工件材料选择电流种类 ，焊接电流大小是决定焊缝熔深的最主要参数，它主要根据工件材料、厚度、接头形式、焊接位置，有时还考虑焊工技术水平 ( 钨极氩弧时 ) 等因素选择。

▶采用直流正接时，工件接正极，温度较高，适于焊厚件件及散热快的金属，钨棒接负极，温度低，可提高许用电流，同时钨极烧损小。

▶直流反接时，钨极接正极烧损大，所以很少采用。

▶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。

（扩展阅读：钨极端部角度隐藏的秘密，关乎焊接质量，你不一定知道 ）

（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	<12	15	250
2.5－3.2		10－14		10－12			250
							250

 

文章来源：焊工家园

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