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焊接工艺说明

氩弧焊工艺:必须牢记的十个禁忌

TIG 焊对细小错误的惩罚比大多数工艺都快。本文列出氩弧焊工艺中的十个禁忌,给出可用的参数范围,并说明哪些零件不应采用这种焊接方式。面向需要一次焊出合格焊缝的工程师和车间计划人员。

极性与波形平衡气体流量 5 至 25 l/min喷嘴 5 至 20 mm弧长 2 至 5 mm
钣金车间内对不锈钢零件进行氩弧焊
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要点速览

DCEN 是默认设置钨极接负极时保持低温。直流电源下 DCEP 会在几秒内熔化电极。
流量与喷嘴匹配5 至 25 l/min 配 5 至 20 mm 喷嘴。大喷嘴低流量起不到保护作用。
保持短弧弧长 2 至 5 mm。弧长过长会加宽焊道,并让空气进入熔池。
行走速度有下限速度过快会拖走拖尾保护,焊道在焊枪后方氧化。
提升引弧优于划擦引弧钨极接触工件会污染电极和焊缝。
极性与电极

禁忌 1 至 3:极性、磨削角度和电极尺寸

禁忌一:通用焊接不要用直流正接(电极接正)。直流 TIG 中阳极侧承载的热量远高于阴极侧。焊枪接正极,钨极就承受这份热负荷,几秒内过热、球化并落入熔池。碳钢、不锈钢和钛材的标准作业采用 DCEN,焊枪接负极。

禁忌二:大电流电极不要磨成针尖。细而尖的锥形端部会集中电流密度,端部回熔,弧柱沿锥面拉长,焊道变宽变浅。约 100 A 以上时,把尖端磨成约 0.5 至 1.0 mm 的平顶。电弧更稳定,熔深轮廓保持紧凑。

禁忌三:不要用同一种电极尺寸应对所有电流。直径与电流匹配:约 60 至 100 A 用 1.6 mm,100 至 180 A 用 2.4 mm,180 至 250 A 用 3.2 mm。用 1.6 mm 钨极通 200 A,什么磨削角度都救不了。

交流时,平衡控制决定清理作用的强弱。正半波时间越多,铝表面氧化膜破碎越充分,但钨极也越热。在仍能获得光亮、无氧化熔池的前提下,取最小的清理比例。方波焊机上这是旋钮设定,不是靠猜,且随板厚和接头形式变化。

  • 1
    碳钢、不锈钢、钛用 DCEN焊枪接负极,热量留在工件而非电极上。
  • 2
    100 A 以上用平顶0.5 至 1.0 mm 平面,不是针尖。
  • 3
    按电流选电极尺寸常用范围内对应 1.6 mm / 2.4 mm / 3.2 mm。
保护与弧长

禁忌 4 至 6:气体流量、喷嘴尺寸和弧长

禁忌四:不要不看喷嘴直径就设定气体流量。流量与喷嘴尺寸是配套的。手工氩弧焊时,5 至 25 l/min 的流量配 5 至 20 mm 的喷嘴。大喷嘴低流量形成软弱飘忽的气柱,推不开周围空气;小喷嘴高流量产生紊流,把空气吸回保护区。

禁忌五:不要因为看得更清楚就拉长电弧。弧长同时决定焊道宽度和气体保护范围。长弧使热量分散、焊缝变宽,保护在边缘失效。多数手工作业保持 2 至 5 mm。这个距离看不清熔池,应调整面罩遮光号,而不是改弧长。

禁忌六:不要忽视电极伸出量。陶瓷喷嘴到工件的距离同时控制弧长和保护范围。电极伸出太多,保护气到不了熔池;埋得太深,又看不清接头。标准接头下,把钨极尖端设在喷嘴边缘内约 3 至 6 mm。

气流和车间通风在这里同样重要。几米外的风扇或敞开的门会把氩气拖尾从冷却中的焊道上吹散。面罩下看着正常,过一寸就发灰。工件无法移动时,在接头周围加简易挡屏。

  • 1
    流量与喷嘴尺寸配套5 至 25 l/min 配 5 至 20 mm 喷嘴。
  • 2
    短弧,2 至 5 mm长弧加宽焊道并削弱保护。
  • 3
    给接头加挡屏气流会吹散冷却焊道上的拖尾保护。
运条与引弧

禁忌 7 至 9:行走速度、送丝和起弧

禁忌七:不要走得比保护气跟得还快。行走速度由板厚、焊接电流和预热决定,必须达到图纸要求的熔深和焊道宽度。走得太快,保护气被拖到焊枪后方,焊道表面氧化、边缘咬边。走得太慢,形成宽而冷、凸起的焊道,焊趾熔合不良。

禁忌八:不要把焊丝戳进熔池。焊丝送入熔池前沿,而不是电弧中。伸入弧柱会冻结熔池、污染钨极并造成冷搭接。以稳定节奏送丝,等待下一次送丝时让焊丝热端留在气体保护区内。

禁忌九:不要用划擦法引弧。把钨极从板上抬起引弧不可靠,还会烧损电极端部。接触引弧会把钨留在焊缝里,每打几次就得重新打磨。用机器上的高频引弧或提升引弧。如果机器两者都没有,那是换机器的理由,不是继续划擦的理由。

收弧坑处理属于同一组。用约 1 到 3 秒的电流衰减结束焊接,并补加最后一次填丝。冷断电弧会在焊缝末端留下收缩裂纹,而检验最先看的就是那里。

  • 1
    焊丝送入熔池边缘不要送入电弧柱。
  • 2
    提升引弧或高频引弧划擦引弧会污染电极。
  • 3
    电流衰减 1 到 3 秒在电流停止前填满弧坑。
车间规程

氩弧焊工艺的逐步设置

在焊第一道焊缝前按此顺序完成。

  • 1
    1. 确认母材和接头核对材料证书和接头图纸。将接头两侧各 25 mm 清理至裸露金属。去除油污、氧化皮以及任何镀锌层或漆层。
  • 2
    2. 选择极性和电流模式碳钢、不锈钢和钛用直流正接(DCEN)。铝和镁用交流(AC)。将交流清理比例设为仍能获得明亮熔池的最低值。
  • 3
    3. 打磨并确定钨极尺寸沿长度方向打磨,绝不横向打磨电极。100 A 以上留 0.5 到 1.0 mm 平头。按电流范围选择电极直径:1.6 mm、2.4 mm 或 3.2 mm。
  • 4
    4. 按喷嘴尺寸设定气体流量选择 5 到 20 mm 的喷嘴,然后设定 5 到 25 l/min 的流量与之匹配。引弧前先吹扫管路几秒钟。
  • 5
    5. 设定弧长和伸出长度保持 2 到 5 mm 弧长。将钨极尖端设在杯口内 3 到 6 mm,这样仍能看到熔池并让保护气覆盖熔池。
  • 6
    6. 用高频或提升引弧起弧在废料板或引出板上起弧,让熔池形成后再移动。绝不要在零件上划擦钨极。
  • 7
    7. 以稳定行走速度焊接让焊缝宽度和熔深决定你的速度。如果焊道在焊枪后方变灰,放慢速度或加气体透镜。
  • 8
    8. 电流衰减并填满弧坑在 1 到 3 秒内将电流降下来,补加最后一次填丝,然后在保护气仍覆盖弧坑时把焊枪停在弧坑上方几秒钟。
工艺限制

氩弧焊适用与不适用的场合

按厚度、材料和生产批量判断。

条件氩弧焊适用改用其他工艺
壁厚小于 3 mm适用,可完全控制热输入不适用,用激光焊或电阻焊
3 到 6 mm适用,需预制 V 形坡口考虑等离子或 MIG 以提高速度
超过 6 mm仅适用于多道焊和预热埋弧焊或电子束焊更快
铝板适用,用交流并设置清理比例厚板批量用 MIG
钛合金和 Inconel适用,在吹扫的手套箱内厚截面用炉焊或电子束焊
大批量小零件不适用,加工节拍太长激光焊或钎焊
深窄槽焊枪可达性受限激光焊或电子束焊
脏钢的现场修复不适用,清理不可靠焊条电弧焊或药芯焊丝电弧焊

装夹对了,焊缝自然就好

大多数 TIG 缺陷可追溯到极性、气体保护或弧长,而不是操作者技能。把这三项做好,氩弧焊工艺的其余部分就变得可预测。

常见问题

常见问题

为什么我的钨极在直流下总是球化?

几乎可以肯定你接的是电极正接,或者电极相对电流太小。先检查焊枪电缆,再检查直径。1.6 mm 钨极在 200 A 下无论怎么打磨都会球化。

在极性开关固定的机器上,地线夹接反也会造成同样结果。在改动其他任何东西之前,确认工件电缆接正极、焊枪接负极。

我实际需要多少氩气流量?

让流量匹配喷嘴,而不是匹配你从别的活记下的数字。5 到 20 mm 喷嘴配 5 到 25 l/min。从该范围中间附近开始,小步调整。

如果焊道在焊枪后方几毫米处变灰,稍微增大流量。如果熔池变得紊乱或电弧漂移,说明流量太高,气流把空气带进来了。

我可以用直流焊铝吗?

按通常意义来说不行。铝会形成熔点远高于母材的氧化层,直流正接无法很好地破除它。你需要交流周期的正半波来实现清理作用。

薄铝可以用氦气和大量准备工作在直流下焊接,但必须先机械去除氧化层,且工艺窗口很窄。对于生产作业,交流是实际可行的答案。

焊道发灰或发黑是什么原因?

焊枪后方氧化。常见原因是行走速度太快、气体流量相对喷嘴太小、弧长太长,或气流把保护气从冷却中的焊道吹开。

按这个顺序逐项排查。看钨极正后方的焊道颜色,而不是焊缝末端,因为那里才是保护失效的位置。

我需要气体透镜吗?

在可达性差的接头上,或在任何氧化都判废的钛或不锈钢上,它有帮助。气体透镜使气流更平稳,让你在相同保护下使用更长的伸出长度。

它不是低流量或保护气破损的解决办法。如果焊道已经发灰,先设定流量和行走速度,再加透镜。

什么时候应该机加工零件而不是焊接?

当接头是外观或结构特征、一次 CNC 装夹就能直接做出时,焊接会增加一道工序、一个热影响区和一个检验步骤。对于小批量支架、壳体和框架节点,机加工零件通常比焊接组件更便宜。

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