钨极氩弧焊设备优化方案

1.设备组成

（1）手工钨极氩弧焊设备 一般包括弧焊电源、控制系统、焊枪、供气系统和水路系统等部分，如图2-167所示。图2-167a所示为手工填丝钨极氩弧焊设备示意图，图2-163b所示为自动填丝钨极氩弧焊设备示意图。

（2）自动钨极氩弧焊 自动TIG焊设备的填丝与电弧的移动都是采用机械装置自动进行的，焊接过程稳定，生产率高，多用在直缝、环缝、管道对接接头。自动TIG焊设备主要分为悬臂式、焊车式和机床式等。

图2-167 手工钨极氩弧焊设备系统图

a）手工填丝时 b）自动填丝时

1—焊件 2—焊枪 3—焊枪开关 4—输出电缆 5—焊枪电缆 6—氩弧焊机 7—输入电缆 8—氩气瓶 9—气管 10—减压阀、流量计 11—冷却水循环装置（采用水冷焊枪时使用）

12—接地电缆 13—自动填丝装置

1）悬臂式自动TIG焊设备包括悬挂式焊接机头、焊丝盘、立柱、横梁、控制箱、电源及气路和水路等，焊丝盘和机头均悬挂在横梁上。

2）焊车式自动TIG焊设备包括焊接小车、控制盘、电源等，焊接机头、焊丝盘及控制盘等随小车一起行走，类似于埋弧焊焊接小车。

3）机床式自动TIG焊设备包括机架、控制箱、电源等，焊接机头、行走机构及焊丝盘均安装在固定的机床上。

2.弧焊电源

钨极氩弧焊与焊条电弧焊一样，需要具有下降特性的弧焊电源。所以直流弧焊发电机、弧焊整流器和弧焊变压器等，均可以作为钨极氩弧焊的弧焊电源。

（1）直流弧焊电源 如果直流弧焊电源采用不同的极性，在工艺上将会出现下列差异：

1）当采用直流正接时，就是焊件接正极，钨极接负极，如图2-168a所示。由于电子从钨极向焊件高速冲击，结果使焊件温度升高，钨极温度却较低。所以，采用直流正接，不仅可以使熔深增加，而且钨极允许通过的焊接电流也可增大，因此常用氩弧焊打底和焊接铜、不锈钢、碳钢等。

2）当采用直流反接时，就是焊件接负极，钨极接正极，如图2-168b所示。因电子从焊件向钨极冲击，结果使钨极温度升高，损耗增大，电弧不稳定，焊件温度却较低，熔深较浅。另外，氩气被电离后，产生的大量正离子，以较高的速度向熔池表面冲击，将熔点高且又致密的氧化膜撞碎，使焊接过程能顺利进行，这种现象又称做“阴极破碎”作用（或是称“阴极雾化”作用）。这种作用对铝、镁及其合金的焊接非常有利，可不用焊剂，而是依靠阴极破碎作用去除氧化膜，得到成形良好的焊缝。但是在实际生产中，因直流反接时钨极消耗量大，电弧又不稳定，所以手工钨极氩弧焊一般都是采用直流正接。

（2）交流弧焊电源 交流电的极性是来回变化的，在正极性的半波里，钨极为负极，因为发射电子使本身温度降低，导致钨极的烧损减少；而在反极性的半波里，钨极为正极，又有“阴极破碎”作用，使熔池表面氧化物得以清除。所以焊接铝、镁及其合金时常采用交流弧焊电源。

3.焊枪

手工钨极氩弧焊用的焊枪主要由焊枪体、喷嘴、电极夹、焊接电缆、气管、水管（小规范时可以不用）和按钮等组成，其作用为夹持钨极、传导电流以及输送氩气。

为了使氩气的保护效果良好，焊枪应是径向进气，出气口使用圆柱形喷嘴，具有较长的导气道或加有“气筛”装置，使得氩气进入焊枪后气流减速，均匀镇静，进而减少涡流，保持层流，提高保护效果。喷嘴根据不同的施工条件有不同的样式和规格，见表2-3。

图2-168 直流电源的极性接法示意图

a）直流正接法 b）直流反接法(www.xing528.com)

表2-3 特定工作环境下的喷嘴

手工钨极氩弧焊的焊枪种类很多，在定型产品中依据使用电流大小，有水冷式及气冷式之分。常用的水冷、气冷式焊枪如图2-169所示。

4.供气系统

供气系统包括氩气瓶、减压表、流量计及气阀，其作用是使钢瓶内的氩气按照一定的流量，从焊枪的喷嘴送入到焊接区。

氩气瓶是氩弧焊的气源，在使用时要注意禁止将瓶内氩气用完，以免空气进入瓶内，造成下次瓶内氩气不纯，影响焊接质量。为了方便识别，氩气瓶应当涂灰色，并以绿色标有“氩气”字样。

减压表的作用是将瓶内氩气降为工作压力0.1～0.2MPa，为了方便使用，可以采用专用的氩气减压表，也可以使用普通氧气减压表代替。

流量计是测量通入气体流量大小的装置，以保证氩气在焊接过程中按给定的数量均匀输送。氩弧焊常用的气体流量计为玻璃转子流量计或是其他医用流量计，通常以L/min为计量单位。

气阀是用来控制氩气的送气和停气，可以直接采用机械的气阀开关由手工来控制，也可以采用准确度较高的电磁气阀控制氩气，按照给定的时间开启、闭合。在采用电磁阀时，因对电磁阀动作所需的材料、接线、表面粗糙度、弹簧等均有技术上的要求，所以不能随意更换。

图2-169 常用的水冷、气冷式焊枪

a）水冷式焊枪 b）气冷式焊枪

1—钨极 2—喷嘴 3—导流件 4—密封圈 5—焊枪体 6—钨极夹头 7—盖帽 8—密封圈 9—船形开关 10—扎线 11—焊枪把 12—插头 13—进气管 14—出水管 15—水冷缆管 16—活动接头 17—水电接头 18—电缆 19—气开关手轮 20—通气接头 21—通电接头

图2-170 水路冷却循环

5.水路系统

当焊接电流超过200A时，为了提高电流密度以及减轻焊枪重量，必须对焊接电缆、钨极和焊枪进行水冷。水路系统要求畅通无阻，使用水压开关或手动开关来控制冷却水的流量。水压开关与电源连锁，水压不足时，焊机无法启动，只有水量充裕，水压开关才起作用。在使用时不要随便短接，防止烧坏焊枪和焊机，水路冷却循环如图2-170所示。

当采用气冷式焊枪或采用小规范焊接时，一般不需水路系统进行水冷。

6.控制系统

手工钨极氩弧焊控制系统包括引弧装置、稳弧装置、电磁气阀、电源开关、继电保护及指示仪表等，通过控制线路实现对供电、供气、引弧以及稳弧等部分的控制。其控制程序如图2-171所示。

图2-171 手工钨极氩弧焊控制程序框图