浅谈铝合金 TIG焊的性能及车体焊接技巧

浅谈铝合金 TIG焊的性能及车体焊接技巧

赵 健 王立国

中车长春轨道客车股份有限公司铝车体车间 130062

内 容 摘 要：钨极氩弧焊常被称为TIG焊，是一种在非消耗性电极和工作物之间产生热量的电弧焊接方式，焊接过程中主要控制焊接电流、焊接速度、氩气流量三个参数。与手工焊相比，电弧和熔池可见，操作方便；可焊接活性金属的薄板结构；焊缝质量好，接头强度可达母材的80%～90%。

关 键 词：铝合金 极性的选择 工艺参数 送丝技巧

引 言: 随着铝合金TIG焊的焊接工艺要求的日益完善，铝合金焊接的性能也在不断的提高，本文针对铝合金TIG焊的设备及极性的选择，工艺参数及焊接缺陷，操作要领及送丝技巧做出了论述。

一、什么是TIG焊

氩弧焊是使用氩气为保护气体的一种气体保护电弧焊，是在电弧焊的周围利用氩气作为保护气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。

　　氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊（MIG）和非熔化极氩弧焊（TIG）两种氩弧焊。

氩弧焊根据采用的电源种类还分为直流氩弧焊和交流氩弧焊。

钨极氩弧焊常被称为TIG焊，是一种在非消耗性电极和工作物之间产生热量的电弧焊接方式，主要控制焊接电流、焊接速度、氩气流量三个参数。与手工焊相比，电弧和熔池可见，操作方便，可焊接活性金属的薄板结构，焊缝质量好，接头强度可达母材的80%～90%。1957年中国开始使用钨极氩弧焊。广泛应用于焊接不锈钢、高温合金、钛合金、铝合金等材料。

二、TIG极性选择

TIG焊时非熔化的钨极起发射电子产生电弧的作用，填充焊丝从一侧送入，在电弧热的作用下填充金属与工件熔融在一起而形成焊缝。为了防止钨极的熔化和烧损，焊接电流不能过大。因此，TIG焊通常适用于焊接4mm以下的薄板。TIG焊一般都采用直流正接，但焊接铝、镁及其它合金时则采用交流电。

考虑到钨极的使用电流、电弧稳定性、焊缝成形及阴极清理作用等因素，焊接铝合金时不宜采用直流电流。直流反接法有钨极烧损和阴极清理作用，而直流正接法钨极许用电流大，较小烧损，但却没有阴极清理作用。因此焊接铝合金时，主要采用交流电流(AC)。

三、 TIG焊的工艺参数及焊接缺陷

1.铝合金TIG的工艺参数

1.1喷嘴孔径与保护气体流量：铝合金TIG的喷嘴孔径为5～22㎜；保护气体流量一般为5～15L/min。2）钨极伸出长度及喷嘴至工件的距离：钨极伸出长度：对接焊缝时一般为5～6㎜，角焊缝时一般为7～8㎜。喷嘴至工件的距离一般取10㎜左右为宜。3）焊接电流与焊接电压：与板厚、接头形式、焊接位置及焊工技术水平有关。手工TIG焊时，采用交流电源，焊接厚度小于6㎜铝合金时，最大焊接电流可根据电极直径d按公式I=（60～65）d确定。4）焊接速度 ：铝合金TIG焊时，为了减小变形，应采用较快的焊接速度。手工TIG焊一般是焊工根据熔池大小、熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度，一般的焊接速度为8～12m/h;自动TIG焊时，工艺参数设定之后，在焊接过程中焊接速度一般不变。5）焊丝直径  一般由板厚和焊接电流确定，焊丝直径与两者之间呈正比关系。 2. 铝合金TIG焊焊接缺陷及解决措施

2.1气孔产生原因 ：氩气纯度低或氩气管路内有水分、漏气等；焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净或清理后又被污物、水分等沾污；焊接电流和焊速过大或过小；熔池保护欠佳，电弧不稳，电弧过长，钨极伸出过长等。防止措施： 保证氩气的管路，选择认真清理焊丝、焊件，清理后及时焊接，并防止再次污染。更新送气管路，选择合适的气体流量，调整好钨极伸出长度；正确选择焊接工艺参数。必要时，可以采取预热工艺，焊接现场装挡风装置，防止现场有风流动。

2.2裂纹产生原因：焊丝合金成分选择不当；当焊缝中的镁含量小于3%，或铁、硅杂质含量超出规定时，裂纹倾向增大；焊丝的熔化温度偏高时，会引起热影响区液化裂纹；结构设计不合理，焊缝过于集中或受热区温度过高，造成接头拘束应力过大；停留时间长，组织过热；弧坑没填满，出现弧坑裂纹等。防止措施：所选焊丝的成分与母材要匹配；加入引弧板或采用电流衰减装置填满弧坑；正确设计焊接结构，合理布置焊缝，使焊缝尽量避开应力集中处，选择合适的焊接顺序；减小焊接电流或适当增加焊接速度。

2.3未焊透产生原因  ：焊接速度过快，弧长过大，焊件间隙、坡口角度、焊接电流均过小，钝边过大；工件坡口边缘的毛刺、底边的污垢焊前没有除净；焊炬与焊丝倾角不正确。

防止措施：正确选择间隙、钝边、坡口角度和焊接工艺参数；加强氧化膜、熔剂、熔渣和油污的清理；提高操作技能等。

2.4焊缝夹钨产生原因：接触引弧所致；钨极末端形状与焊接电流选择得不合理，使尖端脱落；填丝触及到热钨极尖端和错用了氧化性气体。防止措施：采用高频高压脉冲引弧；根据选用的电流，采用合理的钨极尖端形状；减小焊接电流，增加钨极直径，缩短钨极伸出长度；更新惰性气体；提高操作技能，勿使填丝与钨极接触等。

2.5咬边产生原因：焊接电流太大，电弧电压太高，焊炬摆幅不均匀，填丝太少，焊接速度太快。防止措施：减小焊接电流与电弧电压，保持焊炬摆幅均匀，适当增加送丝速度或降低焊接速度。

四、TIG焊的操作要领及送丝技巧

1.TIG焊的操作要领

1.1焊接电源要采用交流电源（既防止钨极过度烧损且有阴极破碎作用），氩气需要用99.99%的高纯氩。（焊接的焊缝不够亮，焊层发灰，那么这就是主要问题之一，氩气的纯度及气体流量，喷嘴直径决定气体流量大小）。

1.2焊前检查钨极装夹情况，钨极应磨成圆锥形，便于电弧集中，燃烧稳定；其外伸长度一般为5MM，确保钨极应处于焊嘴中心，不得偏斜。

1.3引弧应采用高频引弧装置，引弧时最好应先在引弧板上点燃电弧，待电弧稳定燃烧，钨极端部被加热一定温度后，将电弧转移到焊接区。

1.4焊枪、铝氩弧焊丝和工件的相互位置，要便于操作又能够良好地保护熔池。焊丝的倾角越小越好，只要不妨碍加丝就行，如果倾角过大，容易扰乱电弧及气体的稳定。

1.5通常采用左焊法。焊接时，焊丝在氩气保护区内往复继续地（点滴）送入熔池，是焊丝和钨极保持一定距离，即焊丝应在熔池前缘熔化。焊后焊缝表面呈清晰和均匀的鱼鳞状。当进行角接或搭接接头的焊接时，焊丝要均匀连续地送入熔池，焊后表面光滑平整，无鱼鳞状。焊枪运动要均匀，并保持电弧长度不变；注意观察并控制熔池温度。

1.6焊接结束时，特别要注意防止弧坑裂纹和缩孔。通常采用引出板将弧坑引出焊件。对于不能安装引出板的焊接件，在焊接快结束时，应使焊接电流逐渐变弱或在收弧熔池处多填充焊丝，然后使电弧慢慢离开并熄弧。续焊时，应在弧坑的前面20-30mm处引弧，并使弧坑充分地再熔化。

1.7断弧后氩气不要立刻停止保护，应等5秒-10秒后再关，防止钨极氧化。

2.TIG焊的送丝技巧

一种方法是以左手的拇指、食指捏住，并用中指和虎口配合托住焊丝便于操作的部位。需要送丝时，将弯曲捏住焊丝的拇指和食指伸直，即可将焊丝稳稳地送入、焊接，然后借助中指和虎口托住焊丝，迅速弯曲拇指和食指，向上倒换捏住焊丝，如此反复填充焊丝。

另一种方法，用左手的拇指和食指，焊丝最后放到食指的第一个关节处，无名指和小手指夹住焊丝控制方向，靠手臂和手腕的上下反复动作，将焊丝端部的溶滴送入熔池，全位置焊接时多用此方法。

五、结论

1.铝合金TIG焊接时选择电源的种类和极性很重要。

2.焊接时，送丝频率和电弧移动速度的良好配合。

3.焊缝收弧应填满弧坑以防止产生弧坑裂纹。

4.控制焊接过程尽量减少焊接缺陷的产生。

5.在焊接过程中控制层间温度避免热裂纹的产生。

6.控制焊接变形及拘束应力的产生。

参 考 文 献　

[1]《铝合金车体焊接工艺》王炎金 机械工程出版社 （2010.1）

[2]《中国新材料产业发展报告（2005）》西南铝业（集团）