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钨极氩弧焊(GTAW)简介

 发布于: 2012/11/5 12:50:48

    钨极氩弧焊,与其它已经讨论过的焊接方法相比,有许多有趣的不同。图3.20显示出该工艺的基本要素。
    GTAW最重要的特性是电极在焊接过程中不会消耗。它采用纯钨或钨合金制造,具有承受高温的能力,甚至是电弧的高温。因而,当电流通过时,就在钨极和工件之间建立起电弧。


钨极氩弧焊(GTAW)简介

    当需要填充金属,必须额外添加,通常采用手工方式,或采用机械送丝系统。电弧和金属采用惰性气体保护,这些气体从包围着钨极的喷嘴中流出。因为没有使用焊剂,熔敷金属不需要清渣。
    同其它方法一样,有一个系统使各种类型的钨极容易辩识。这个标识由一系列的字符组成,它以字符“E”开头表示电极。接下来的字母“W”是钨的化学符号。然后是字符的数字,它们表示合金类型。由于只有5种不同的类型,它们通常使用颜色系统来区分。表中给出了分类和对应的颜色代码。


钨极氩弧焊(GTAW)简介

    氧化钍或氧化锆的加入可帮助电极改善电特性,其结果是使钨极的发射能力地到轻微的提高。简单的说,就是氧化钍或氧化锆型的钨极比纯钨更容易起弧。纯钨在加热时有形成“球”端的能力,所以经常用于铝焊接。和尖形钨极相比,球形钨极具有较低的电流集中,从而减小了钨极损坏的可能性。EWTh-2钨极是铁基金属焊接中最常用的电极。
   用于GTAW的填充材料标识采用“ER”作前缀,后接化学成分。外购实心光焊丝的长度一般是36英寸,并在两端作有标识。GTAW可以采用直流反接DCEP,直流正接DCEN或交流AC。直流反接DCEP将在电极上产生较多的热量,而直流正接DCEN则在工件上产生更多的热量。交流AC则在电极和工件之间变换热量。交流AC主要用于铝焊接,这是因为电流的变换会提高清洁作用,从而提高焊接质量。直流正接DCEN通常用于钢的焊接。图3.21显示不同电流和极性的效果,包括熔深、氧化物的清洁作用、电弧的热量分配和电极的电流承载能力。


钨极氩弧焊(GTAW)简介

    上面提到,GTAW使用惰性气体作为保护气体。所谓惰性,我们是指这种气体不会和金属发生反应,但可以保护金属免受污染。氩气和氦气是两种用于GTAW的惰性气体。一些机械化的不锈钢焊接生产,使用由氩气和少量的氢气组成的保护气体,但这在钨极氩弧焊应用中只占极的一部分。
    GTAW的设备其主要电源部分如同SMAW的设备一样,采用陡降特性的电源。由于使用气体,需要有设备来控制和传送气体。图3.22显示出钨极氩弧焊设备的典型配置。该焊接系统新增的特征,在图中没有给出,是配备了一个高频发生器,它协助起弧。为了在焊接过程中改变热量,可能还需要附加电流遥控装置,这个控制器可以是脚控或是通过安装在手把上的其它装置。它特别适用于需要进行即时控制的运用场合,如薄板焊接和带有根部间隙的管子接头。
    GTAW在许多工业领域有着广泛的应用。它能焊接几乎所有的材料,因为电极在焊接过程没有熔化。它具有在极低电流情况下焊接的能力,使得钨极氩弧焊可用于极薄材料的焊接(薄至0.005英寸)。它特有的清洁和操作可控特性,使它成为苛刻条件下应用的首选,这些应用如太空、食品和药品加工,石化和动力管道工业。
    GTAW的主要优势在于它焊出的焊缝具有很高的质量和优异的外观质量。同样,由于没有焊剂,该方法非常干净,不需要焊后清理焊渣。如前所说,能焊接极薄的材料。由于它的特性,它适合焊接几乎所有的金属,而其中的大部分材料采用其它的焊接方法会很不容易。如果设计允许,这些材料的焊接可以不用填充材料。
    在需要时,有各种类型的丝状填充材料可用于各种合金材料。万一某种特定的合金材料,市场上又没有可选用的焊丝,那么可以简单地从这种母材上剪一块,作成窄条状当作焊丝,用手工方法送入焊接区。
    与其优点相对,它还是有一些缺点。首先,GTAW是所有可选用的焊接方法中最慢的。在它产生干净的焊缝熔敷时,它却对污染的容许程度很低。所以,焊前必须对母材和填充材料进行认真的清理。当采用手工方法,GTAW要求很高的技能水平;焊工必须协调一只手控制电弧而另一只手随之送进填充材料。GTAW通常被选择用于需要高质量保证的地方,而增加的成本能抵消这些限制。
    该方法其中的一个缺点就是它对污染很敏感。如果遇到污染或潮气,无论来自母材、填充材料或是保护气体,都将可能在熔敷焊缝上引起气孔。当发现气孔,就意味着工艺失控,需要进行一些保护措施的检查。检查可以确定污染的来源,从而消除污染。
    另一个GTAW特有的内在缺点是夹钨。顾名思义,这种缺陷是由于钨极上的小块熔入焊缝金属中。夹钨的产生有很多原因,主要的列在下表中。


钨极氩弧焊(GTAW)简介

     夹钨产生的原因
      (1) 钨极端部和熔化金属接触;
      (2) 填充材料与热电极端部接触;
      (3) 电极端部被飞溅污染;
      (4) 电流过大超过了电极规格和型号的限制;
      (5) 电极伸出夹头过大,超过了正常的距离,导致电极过热;
      (6) 电极夹头夹紧不当;
      (7) 保护气体流量不当或过大的风导致电极端部氧化;
      (8) 电极有缺陷,如开裂、裂纹;
      (9) 使用了错误的保护气体;和
     (10) 电极端部打磨不当。

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