【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 活潑金屬和異種金屬的焊接。 2. TIG 焊焊接工藝 （ 1）．焊前清理 焊前對(duì)焊件及焊絲必須清理干凈，不應(yīng)殘留油污、氧化皮、水分和灰塵等。如果采用工藝墊板，同樣也要進(jìn)行清理，否則它們就會(huì)從內(nèi)被破壞氬氣的保護(hù)作用，這往往是造成焊接缺陷（如氣孔）的重要原因。 TIG 焊常用的清理方法有： 清除油污、灰塵 常用汽油、丙酮等有機(jī)溶劑 清洗焊件與焊絲表面。也可按焊接生產(chǎn)說(shuō)明書規(guī)定的其他方法進(jìn)行。 清除氧化膜 常用的方法有機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種，或者兩者聯(lián)合進(jìn)行。 機(jī)械清理主要用于焊件，有機(jī)械加工、吹沙、磨削及拋光等方法。對(duì)于鋼或高溫合金的焊件，常用砂帶磨或拋光法，將焊件接頭兩側(cè) 3050mm 寬度內(nèi)的氧化膜清除掉。 化學(xué)法對(duì)于鋁、鎂等有色金屬的焊件與焊絲表面氧化膜的清理效果好，且生產(chǎn)率高。不同金屬材料所采用的化學(xué)清理劑與清理程序時(shí)不一樣的，可按焊接生產(chǎn)說(shuō)明書的規(guī)定進(jìn)行。清理后的焊件與焊絲必須妥善放置與保管，一般應(yīng)在 24h 內(nèi)焊接完。如果存放 中弄臟或放置時(shí)間太長(zhǎng)，其表面氧化膜仍會(huì)增厚并吸附水分，因而為保證焊縫質(zhì)量，必須在焊前重新清理。 3. 焊接工藝參數(shù)的影響及選擇 TIG 焊的焊接主要工藝參數(shù)有：焊接電流、電弧電壓（電弧長(zhǎng)度）、焊接速度、填絲速度等。合理的焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。 4. 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形和焊接過(guò)程的影響 TIG 焊時(shí)，可采用填充焊絲或不填充的方法形成焊縫。不填充焊絲法， 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 主要用于薄板焊接。如厚度在 3mm 以下的不銹鋼板，可采用不留間隙的卷邊對(duì)接，焊接時(shí)不加填充焊絲，而且可實(shí)現(xiàn)單面焊雙 面成形。 （ 1） 焊接電流 焊接電流是 TIG 焊的主要參數(shù)。在其他條件不變的情況下，電弧能量與焊接電流成正比；焊接電流越大，可焊接的材料厚度越大。因此，焊接電流時(shí)根據(jù)焊件的材料性質(zhì)和厚度來(lái)確定的。當(dāng)焊接電流太大時(shí)，易引起焊縫咬邊、焊漏等缺陷。反之，焊接電流太小時(shí)，易形成未焊透焊縫。 （ 2） 電弧電壓（或電弧長(zhǎng)度） 當(dāng)弧長(zhǎng)增加時(shí)，電弧電壓即增加，焊縫熔寬和加熱面積都有增大。但弧長(zhǎng)超過(guò)一定范圍后，會(huì)因電弧熱量的分散使熱效率下降，電弧力對(duì)熔池的作用減小，熔寬和母材熔化面積均減小。同時(shí)電弧長(zhǎng)度還影響到氣體保護(hù)效果的 好壞。在一定限度內(nèi)，噴嘴到焊件的距離越短，則保護(hù)效果就越好。 （ 3） 焊接速度 焊接時(shí)，焊縫獲得的熱輸入反比于焊接速度。在其它條件不變的情況下，焊接速度越小，熱輸入越大，則焊接凹陷深度、熔透深度、熔寬都相應(yīng)增大。反之上述參數(shù)減小。當(dāng)焊接速度過(guò)快時(shí)，焊縫易產(chǎn)生未焊透、氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。反之焊接速度慢時(shí)，焊縫有易產(chǎn)生焊穿和咬邊現(xiàn)象。故在 TIG 焊時(shí)，采用較低的焊接速度比較有利。 （ 4） 填絲速度與焊絲直徑 焊絲的填送速度與焊絲的直徑、焊接電流、焊接速度、接頭間隙等因素有關(guān)。一般焊絲直徑大時(shí)送絲速度慢，焊 接電流、焊接速度接頭間隙大時(shí)，送絲速度快。送絲速度選擇不當(dāng)時(shí)，可能造成焊縫出現(xiàn)未焊透、燒穿、焊縫凹陷、焊縫堆高太高、成形不光滑等缺陷。 5．焊接參數(shù)的選擇 在焊接過(guò)程中，每一項(xiàng)參數(shù)都直接影響焊接質(zhì)量，而且各參數(shù)之間有相互影響，相互制約。為了獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，除注意各焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形和焊接過(guò)程的影響外，還必須考慮各參數(shù)的綜合影響，即應(yīng)使各項(xiàng)參數(shù)合理匹配。 TIG 焊時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)焊件材料的性質(zhì)與厚度參考現(xiàn)有資料確定適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣冗M(jìn)行試焊。再根據(jù)試焊結(jié)果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合要求。 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 6. TIG 焊操作技術(shù) TIG 焊可分手工 TIG 焊和自動(dòng) TIG 焊兩種，其操作技術(shù)的正確與熟練時(shí)保證焊接質(zhì)量的重要前提。由于焊件厚度，施焊姿式，接頭形式等條件不同，操作技術(shù)也不盡相同。下面介紹手工 TIG 焊基本操作技術(shù)。 (1)引弧 引弧前應(yīng)提前 510s 送氣。引弧有兩種方法：高頻振蕩和接觸引弧，最好采用非接觸引弧。采用非接觸引弧時(shí)，應(yīng)先使鎢極端頭與焊件之間保持較短距離，然后接通引弧器電路，在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下引弧。這種引弧方法可靠性高，且由于鎢極不與焊件接觸，因而鎢極不致因短路而燒損，同 時(shí)還可防止焊縫因電極材料落入熔池而形成夾鎢等缺陷。 在用無(wú)引弧器的設(shè)備施焊時(shí)，需采用接觸引弧法。即將鎢電極末端與焊件直接短路，然后迅速拉開而引燃電弧。接觸引弧時(shí)，設(shè)備簡(jiǎn)單，但引弧可靠性較差。由于鎢極與焊件接觸，可能使鎢極端頭局部熔化而混入焊縫金屬中，造成夾鎢缺陷。為了防止焊縫夾鎢，在用接觸引弧法時(shí)，可先在一塊引弧板上引燃電弧，然后再將電弧移到焊縫起點(diǎn)處。 (2)焊接 焊接時(shí)為了得到良好的氣保護(hù)效果，在不妨礙視線的情況下應(yīng)盡量縮短噴追到焊件的距離，采用短弧焊接，一般弧長(zhǎng) 47mm。焊槍與焊件角度的選擇也應(yīng)以獲得好 的保護(hù)效果，便于填充焊絲為準(zhǔn)。平焊，橫焊或仰焊時(shí)，多采用左焊法。厚度小于 4mm 的薄板立焊時(shí)，采用向下焊 或 向上焊均可，板厚大于 4mm 的焊件，多采用向上焊。要注意保持電弧一定高度和焊槍移動(dòng)速度的均勻性，以確保焊縫熔深、熔寬的均勻，防止產(chǎn)生氣孔和夾雜等缺陷；為了獲得必要的熔寬，焊槍除作勻速直線運(yùn)動(dòng)外，允許作適當(dāng)?shù)臋M向擺動(dòng)。在需要填充焊絲時(shí)，焊絲直徑一般不得大于 4mm，因?yàn)楹附z太粗易產(chǎn)生夾渣和未焊透現(xiàn)象。填充焊絲在熔池前均勻地向熔池送入，切不可擾亂氬氣氣流。焊絲的端部應(yīng)始終置于氬氣保護(hù)區(qū)內(nèi)，以免氧化。焊接時(shí)為了 加強(qiáng) 氣保護(hù)效果，提高焊縫質(zhì)量，還可以采?。杭訐醢?、擴(kuò)大正面保護(hù)區(qū)、 反面保護(hù)。 焊縫在收弧處要求不存在明顯的下凹以及產(chǎn)生氣孔與裂紋等缺陷，為 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 此，在收弧處應(yīng)該添加填充焊絲多使弧坑填滿，這對(duì)于焊接熱裂紋傾向較大的材料時(shí)，尤為重要。此外，還可采用電流衰減方法和逐步提高焊槍的移動(dòng)速度或工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以減少對(duì)熔池的熱輸入來(lái)防止裂紋。在焊接拼板接縫時(shí)，通常采用引出板將收弧處引出焊件，使得易出現(xiàn)缺陷的收弧處脫離焊件。 熄弧后，不要立即抬起焊槍，要使焊槍在焊縫上停留 35s，待鎢極和熔池冷卻后，再抬起焊槍，停止供氣，以防止焊縫 和鎢極受到氧化。至此焊接過(guò)程便告結(jié)束，應(yīng)關(guān)斷焊機(jī)，切斷水、電、電路 。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇 試驗(yàn)中將使用的設(shè)備如圖 2 2 24 所示： 圖 22數(shù)碼金相顯微儀 (XJP6A) 圖 23 P1型金相試樣拋光機(jī) 圖 24 鎢極氬弧焊焊機(jī) 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 本章總結(jié) 1. 焊接方法的選擇，本試驗(yàn)焊接方法選用鎢極氬弧焊（ TIG）焊。 2. 對(duì)應(yīng)焊接方法的工藝介紹及焊接材料的選擇，試驗(yàn)中主要的焊接材料有純銅（ T2）、奧氏體不銹鋼、焊絲 HS201。 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 焊接接頭金相組織分析內(nèi)容 金相分析是金屬材料試驗(yàn)研究的重要手段之一，采用定量 金相學(xué) 原理，由二維金相試樣磨面或薄膜的金相顯微組織的測(cè) 量和計(jì)算來(lái)確定合金組織的 三維空間 形貌，從而建立合金成分、組織和性能間的定量關(guān)系。將計(jì)算機(jī)應(yīng) 用于 圖像處理 ，具有精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高工作效率。 焊 接接頭金相組織分析，一般先進(jìn)行宏觀分析，再進(jìn)行有針對(duì)性的顯微金相分析。 宏觀組織檢查的主要內(nèi)容是，觀察焊接接頭的各部組織宏觀形態(tài)，如柱狀晶、等軸晶、樹枝晶的結(jié)構(gòu)及分布，焊縫及熱影響區(qū)的寬度，過(guò)熱區(qū)的寬度，可以從中了解焊接工藝變動(dòng)時(shí)，對(duì)熱影區(qū)寬度的影響，對(duì)鋼的結(jié)晶組織的影響。觀察焊縫凝固過(guò)程形成的缺陷，如裂縫、氣孔、夾渣及母材的融合的 非金屬夾雜物，或焊后熱處理產(chǎn)生的各種缺陷。通過(guò)宏觀組織的檢查、研究焊接接頭結(jié)晶過(guò)程中引起的成分偏析情況。檢查焊縫金屬與母材的融合情況，顯露焊接接頭的熔合線的位置。低倍分析，可以了解焊縫柱狀晶生長(zhǎng)變化形態(tài)、宏觀偏析、焊接缺陷、焊道橫截面形狀、熱影響區(qū)寬度和多層焊道層次情況；斷口分析，可以了解焊接缺陷的形態(tài)、產(chǎn)生的部位和擴(kuò)展的情況。 化學(xué)試劑侵蝕顯示方法是在金相組織顯示中是最常用的。主要應(yīng)用化學(xué)藥品作為溶質(zhì)，分為有機(jī)或無(wú)機(jī)酸類，各種堿類、鹽類溶劑的主要是應(yīng)用甘油、酒精、蒸餾水。這些配制 的試劑都有一定的腐蝕作用。使用、配制時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎，按操作規(guī)程在腐蝕實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。對(duì)有毒藥品要嚴(yán)加管理。化學(xué)侵蝕顯示金屬組織 方 法，使用簡(jiǎn)便，試劑配制 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 容易。 試驗(yàn)中選用的金相腐蝕液為氯化高鐵鹽酸水溶液：氯化高鐵：鹽酸：水為 30g： 100ml： 50ml，如圖 31 所示，應(yīng)用范圍：不銹鋼、 R4 HK40 等耐熱鋼、銅及銅合金焊件。侵蝕劑配制時(shí)需要嚴(yán)格按組分及組分次序加入。腐蝕時(shí)間為：不銹鋼 7~10s，紫銅 4~5s。 圖 31 氯化高鐵鹽酸水溶液 試驗(yàn)結(jié)果及分析 異種材料焊接的熔合區(qū)組織：異種材料焊接由于化學(xué)成分和組織差別很大，在熔合區(qū)存在著化學(xué)成分的過(guò)渡，在焊接過(guò)程熱處理及運(yùn)行中熔合線兩側(cè)化學(xué)成分會(huì)發(fā)生變化 碳遷移和合金元素?cái)U(kuò)散再分配，使得熔合線兩側(cè)組織發(fā)生了復(fù)雜變化。 TIG 焊實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 焊時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 材料板厚： 2~3mm，預(yù)熱溫度： 300℃ ， 鎢 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 極直徑： 2~3mm，焊絲直徑： ，噴嘴直徑： 8~10mm，焊接電流： 175~225A，氬氣流量： 6~10（ L∕ min），電源極性：直流正接，焊接速度： ∕ s，送絲速度： 2mm∕ s，破口形式：不開坡口。所得焊件不開坡口背面成形如圖32 所示。 圖 32 不開坡口背面成形 圖 32 為焊件不開坡口背面成形圖，從圖片上可以看出焊縫處不是很均勻，并且沒有焊透，使之力學(xué)性能下降?？梢?，雖然是薄板焊接，開坡口也是需要的。所以焊縫坡口形式就是焊接過(guò)程中重要的工藝參數(shù)之一。開坡口的目的在于使焊接生成順利進(jìn)行，確保焊接質(zhì)量的接頭性能，減小焊接變形和焊接材料的消耗，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。坡口形式的選擇，不僅直接影響到焊接結(jié)構(gòu)的生成成本，而且將直接影響到接頭的化學(xué)成、 組織和力學(xué)性能。因此，正確選擇合理坡口形式，對(duì)焊接 生產(chǎn) 質(zhì)量將有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 焊時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 材料板厚： 2~3mm，預(yù)熱溫度：不預(yù)熱 ，鎢極直徑： 2~3mm，焊絲直徑： ，噴嘴直徑： 8~10mm，焊接電流： 175~225A，氬氣流量： 6~10（ L∕ min），電源極性：直流正接，焊接速度： ∕ s，送絲速度： 2mm∕ s，破口形式：不銹鋼 45176。、銅 45176。所得焊件銅不預(yù)熱背面成形如圖 33 所示。 圖 33 銅不預(yù)熱焊件背面成形 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 33 焊件銅不預(yù)熱背面成形圖，從圖片上可以看 出母材很難熔化，填充焊絲也與母材不易熔合，這個(gè)和銅的物理性能有關(guān)。銅的導(dǎo)熱率比鐵大711 倍，厚度越大，散熱越快，越難達(dá)到熔化溫度。因此，焊接操作時(shí)，銅件要高溫預(yù)熱后才可以焊接。 焊時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 材料板厚： 2~3mm，預(yù)熱溫度： 300℃ ， 鎢極直徑： 2~3mm，焊絲直徑： ，噴嘴直徑： 8~10mm，焊接電流： 175~225A，氬氣流量： 6~10（ L∕ min），電源極性：直流正接，焊接速度： ∕ s，送絲速度： 2mm∕ s，破口形式：不銹鋼 45176。、銅 45176。所得焊件正面成形如圖 34 所 示；背面成形如圖 35 所示。 圖 34 焊件正面成形 圖 35 焊件背面成形 圖 34 和圖 35 為焊件正面和背面成形圖，從圖片上可以看出這組焊接參數(shù)得到的焊縫是最好的，焊縫表面成形很好，沒有氣孔、未融合、未焊透等焊接缺陷。 哈爾濱華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 TIG 焊焊接接頭組織微觀顯示圖 a） b） c） d） 圖 36 TIG 焊的焊縫組織金相 顯微圖 圖 36 中， a）、 b）和 d）均為放大 100 倍的金相組織圖， c）圖為放大400 倍的焊縫組織金相圖。由圖片可以看出 TIG 焊的焊接接頭組織缺陷較少，紫銅與不銹鋼組織熔合比較均勻， a）為不銹鋼側(cè)熔合線組織圖，圖中不銹鋼與焊