鎢極氬弧焊：基礎(chǔ)及工藝實(shí)踐

第1章 鎢極氬弧焊概述

1.1 鎢極氬弧焊電弧

1.1.1 氬弧焊電弧的形成與構(gòu)成

1.1.2 氣體的電離

1.1.3 氣體的保護(hù)作用

1.1.4 電弧的剛度

1.2 鎢極氬弧焊的特點(diǎn)

1.3 鎢極氬弧焊的工藝

1.3.1 引弧

1.3.2 陰極霧化作用

1.3.3 交流電弧中的局部整流作用

1.4 鎢極氬弧焊的電源種類(lèi)與極性

1.5 鎢極自動(dòng)氬弧焊的熔滴過(guò)渡

第2章 氬弧焊設(shè)備

2.1 鎢極氬弧焊機(jī)的組成及特點(diǎn)

2.1.1 鎢極氬弧焊機(jī)的組成

2.1.2 鎢極氬弧焊機(jī)的特點(diǎn)

2.2 氬弧焊機(jī)電源

2.2.1 交流鎢極氬弧焊機(jī)

2.2.2 直流鎢極氬弧焊機(jī)

2.2.3 逆變式直流氬弧焊機(jī)

2.2.4 脈沖鎢極氬弧焊機(jī)

2.3 鎢極手工氬弧焊槍

2.3.1 焊槍的作用與要求

2.3.2 焊槍的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)

2.4 供氣系統(tǒng)

2.4.1 氬氣瓶

2.4.2 減壓器

2.4.3 氣體流量計(jì)

2.4.4 電磁氣閥

2.5 水冷系統(tǒng)及送絲機(jī)構(gòu)

2.5.1 水冷系統(tǒng)

2.5.2 送絲機(jī)構(gòu)

2.6 特殊保護(hù)裝置

2.6.1 平板對(duì)接的正面保護(hù)

2.6.2 平板對(duì)接的背面保護(hù)

2.6.3 小直徑管子對(duì)接的保護(hù)

第3章 鎢極和保護(hù)氣體

3.1 鎢極

3.1.1 鎢極的型號(hào)及特點(diǎn)

3.1.2 鎢極的許用電流和電弧電壓

3.1.3 鎢極的形狀及制備

3.1.4 鎢極的選用

3.2 保護(hù)氣體

3.2.1 氬氣

3.2.2 氦氣

3.2.3 混合氣體

第4章 氬弧焊填充材料

4.1 氬弧焊用焊絲的一般知識(shí)

4.2 鋼焊絲的分類(lèi)及選用原則

4.2.1 鋼焊絲的分類(lèi)

4.2.2 選用原則

4.3 焊絲的牌號(hào)及化學(xué)成分、力學(xué)性能

4.3.1 實(shí)芯焊絲

4.3.2 藥芯焊絲

4.4 鋼焊絲的型號(hào)

4.4.1 實(shí)芯焊絲

4.4.2 藥芯焊絲

4.5 有色金屬焊絲

4.6 熔化襯墊

4.7 焊絲使用注意事項(xiàng)

第5章 焊接坡口、焊前清理及氣體保護(hù)

第6章 基本操作方法72作技能

第8章 常用金屬材料的鎢極氬弧焊接

第9章 不銹鋼的焊接

第10章 鋁及鋁合金的焊接

第11章 有色金屬材料的鎢極氬弧焊

第12章 鎢極氬弧焊應(yīng)用實(shí)例

第13章 焊接成本及消耗量計(jì)算

第14章 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

第15章 氬弧焊工安全技術(shù)

參考文獻(xiàn)

《鎢極氬弧焊:基礎(chǔ)及工藝實(shí)踐》著重介紹鎢極氬弧焊的基本知識(shí)和操作方法。對(duì)鎢極氬弧焊、氬弧焊設(shè)備、氬弧焊的氣體保護(hù)、填充材料、焊接坡口、焊接操作技術(shù)、各種位置焊接技能、常用金屬材料的氬弧焊接、有色金屬的鎢極氬弧焊、鎢極氬弧焊應(yīng)用實(shí)例、焊接成本及消耗量計(jì)算以及焊接質(zhì)量檢驗(yàn)等，做了詳盡的介紹。

《鎢極氬弧焊:基礎(chǔ)及工藝實(shí)踐》以氬弧焊的實(shí)用操作技術(shù)為主，兼顧在初級(jí)工基礎(chǔ)上的技術(shù)提高和練習(xí)，理論上通俗易懂，以解讀述說(shuō)方式說(shuō)明原理，適合初、中級(jí)以上焊工自學(xué)，也適合具有一定基礎(chǔ)的焊接工人深入了解氬弧焊技術(shù)的理論知識(shí)和操作技能。

本書(shū)著重介紹鎢極氬弧焊的基本知識(shí)和操作方法。對(duì)鎢極氬弧焊、氬弧焊設(shè)備、氬弧焊的氣體保護(hù)、填充材料、焊接坡口、焊接操作技術(shù)、各種位置焊接技能、常用金屬材料的氬弧焊接、有色金屬的鎢極氬弧焊、鎢極氬弧焊應(yīng)用實(shí)例、焊接成本及消耗量計(jì)算以及焊接質(zhì)量檢驗(yàn)等，做了詳盡的介紹。

本書(shū)以氬弧焊的實(shí)用操作技術(shù)為主，兼顧在初級(jí)工基礎(chǔ)上的技

術(shù)提高和練習(xí)，理論上通俗易懂，以解讀述說(shuō)方式說(shuō)明原理，適合初、中級(jí)以上焊工自學(xué)，也適合具有一定基礎(chǔ)的焊接工人深入了解氬弧焊技術(shù)的理論知識(shí)和操作技能。

第1章鎢極氬弧焊概述1

1.1鎢極氬弧焊電弧1

1.1.1氬弧焊電弧的形成與構(gòu)成1

1.1.2氣體的電離2

1.1.3氣體的保護(hù)作用2

1.1.4電弧的剛度4

1.2鎢極氬弧焊的特點(diǎn)5

1.3鎢極氬弧焊的工藝6

1.3.1引弧6

1.3.2陰極霧化作用7

1.3.3交流電弧中的局部整流作用8

1.4鎢極氬弧焊的電源種類(lèi)與極性10

1.5鎢極自動(dòng)氬弧焊的熔滴過(guò)渡11

第2章氬弧焊設(shè)備13

2.1鎢極氬弧焊機(jī)的組成及特點(diǎn)13

2.1.1鎢極氬弧焊機(jī)的組成13

2.1.2鎢極氬弧焊機(jī)的特點(diǎn)13

2.2氬弧焊機(jī)電源15

2.2.1交流鎢極氬弧焊機(jī)15

2.2.2直流鎢極氬弧焊機(jī)18

2.2.3逆變式直流氬弧焊機(jī)23

2.2.4脈沖鎢極氬弧焊機(jī)25

2.3鎢極手工氬弧焊槍29

2.3.1焊槍的作用與要求29

2.3.2焊槍的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)29

2.4供氣系統(tǒng)30

2.4.1氬氣瓶30

2.4.2減壓器31

2.4.3氣體流量計(jì)31

2.4.4電磁氣閥31

2.5水冷系統(tǒng)及送絲機(jī)構(gòu)31

2.5.1水冷系統(tǒng)31

2.5.2送絲機(jī)構(gòu)32

2.6特殊保護(hù)裝置32

2.6.1平板對(duì)接的正面保護(hù)32

2.6.2平板對(duì)接的背面保護(hù)33

2.6.3小直徑管子對(duì)接的保護(hù)34

第3章鎢極和保護(hù)氣體35

3.1鎢極35

3.1.1鎢極的型號(hào)及特點(diǎn)35

3.1.2鎢極的許用電流和電弧電壓36

3.1.3鎢極的形狀及制備38

3.1.4鎢極的選用39

3.2保護(hù)氣體41

3.2.1氬氣41

3.2.2氦氣42

3.2.3混合氣體43

第4章氬弧焊填充材料45

4.1氬弧焊用焊絲的一般知識(shí)45

4.2鋼焊絲的分類(lèi)及選用原則46

4.2.1鋼焊絲的分類(lèi)46

4.2.2選用原則47

4.3焊絲的牌號(hào)及化學(xué)成分、力學(xué)性能47

4.3.1實(shí)芯焊絲47

4.3.2藥芯焊絲49

4.4鋼焊絲的型號(hào)51

4.4.1實(shí)芯焊絲51

4.4.2藥芯焊絲51

4.5有色金屬焊絲56

4.6熔化襯墊61

4.7焊絲使用注意事項(xiàng)62

第5章焊接坡口、焊前清理及氣體保護(hù)63

5.1焊接坡口63

5.2焊前清理65

5.3氣體保護(hù)69

第6章基本操作方法72

6.1引弧72

6.2焊炬的握法及操作73

6.2.1左焊法與右焊法73

6.2.2焊炬的運(yùn)動(dòng)形式74

6.2.3搖把焊（跳弧法）75

6.3控制（熔池）溫度76

6.4送絲77

6.4.1焊絲的握法77

6.4.2焊絲的填充位置78

6.4.3焊絲的續(xù)進(jìn)手法80

6.5雙邊同時(shí)焊接法82

6.6接頭83

6.7收弧83

第7章手工氬弧焊操作技能84

7.1平敷焊84

7.1.1在不銹鋼板上平敷焊84

7.1.2在鋁板上平敷焊86

7.2平對(duì)接焊88

7.3平角焊89

7.4焊縫接頭93

7.5各種位置焊接操作要領(lǐng)93

7.5.1平焊（1G）操作要領(lǐng)94

7.5.2橫焊（2G和2R）操作要領(lǐng)95

7.5.3立焊（3G）操作要領(lǐng)96

7.5.4仰焊（4G）操作要領(lǐng)96

7.5.5管子水平固定焊和45°固定焊（5G和6G）操作要領(lǐng)97

7.6鎢極氬弧焊打底焊技術(shù)99

7.6.1操作方法99

7.6.2打底焊工藝100

7.6.3打底層焊接的注意事項(xiàng)102

7.7常見(jiàn)焊接缺陷及預(yù)防104

第8章常用金屬材料的鎢極氬弧焊接108

8.1碳鋼108

8.1.1低碳鋼板對(duì)接焊的操作特點(diǎn)108

8.1.2焊接操作工藝109

8.1.3焊接110

8.2低合金鋼112

8.2.1低合金高強(qiáng)度鋼的焊接112

8.2.2低合金耐蝕鋼的焊接114

8.2.3鋁鎮(zhèn)靜低溫鋼和鎳低溫鋼115

8.3珠光體耐熱鋼120

8.3.1對(duì)耐熱鋼的要求120

8.3.2鉻鉬珠光體耐熱鋼的化學(xué)成分121

8.3.3鉻鉬珠光體耐熱鋼的焊接特點(diǎn)123

8.3.4鉻鉬中溫鋼的焊材選擇 123

8.3.5鉻鉬中溫鋼的焊接工藝要點(diǎn)123

8.4馬氏體耐熱鋼125

8.4.1馬氏體耐熱鋼的焊接要點(diǎn)126

8.4.2馬氏體耐熱鋼的熱處理126

第9章不銹鋼的焊接128

9.1不銹鋼的分類(lèi)及特性128

9.1.1馬氏體不銹鋼129

9.1.2鐵素體和半鐵素體或半馬氏體不銹鋼129

9.1.3奧氏體和奧氏體鐵素體不銹鋼130

9.2奧氏體不銹鋼的焊接性132

9.2.1晶間腐蝕132

9.2.2刀狀腐蝕133

9.2.3應(yīng)力腐蝕134

9.2.4熱裂紋135

9.2.5熱脆化136

9.2.6合金元素?zé)龘p136

9.3奧氏體不銹鋼的焊材選用137

9.4奧氏體不銹鋼的焊接工藝138

9.5奧氏體不銹鋼的焊后熱處理142

第10章鋁及鋁合金的焊接143

10.1鋁及鋁合金材料的分類(lèi)及牌號(hào)143

10.1.1鋁及鋁合金材料的分類(lèi)143

10.1.2鋁及鋁合金材料的牌號(hào)（代號(hào)）表示方法145

10.2鋁及鋁合金的性能148

10.2.1鋁及鋁合金性能及應(yīng)用特點(diǎn)148

10.2.2鋁及鋁合金的焊接性150

10.3焊前準(zhǔn)備154

10.3.1接頭形式和焊接坡口154

10.3.2焊接清理156

10.3.3焊前裝配157

10.4焊接材料158

10.5手工鎢極氬弧焊工藝163

10.5.1預(yù)熱163

10.5.2焊接工藝參數(shù)164

10.6手工鎢極氬弧焊基本操作技能170

10.6.1引弧170

10.6.2運(yùn)弧及送絲171

10.6.3?；?72

10.6.4熄弧172

10.6.5定位焊173

10.7各種位置的焊接173

10.7.1板件的焊接173

10.7.2管子的焊接176

第11章有色金屬材料的鎢極氬弧焊177

11.1鎳及鎳合金177

11.1.1鎳及鎳合金的焊接特點(diǎn)177

11.1.2鎳及鎳合金的焊材選用178

11.1.3鎳及鎳合金的焊接工藝178

11.2鎂及鎂合金180

11.3銅及銅合金181

11.3.1銅及銅合金的焊接特點(diǎn)182

11.3.2紫銅的焊接183

11.3.3黃銅的焊接185

11.3.4青銅的焊接187

11.4鈦及鈦合金189

11.5鋯及鋯合金191

第12章鎢極氬弧焊應(yīng)用實(shí)例193

12.1管道安裝手工鎢極氬弧焊的打底焊193

12.215CrMo鋼管的全位置氬弧焊197

12.3苯乙烯蒸汽爐管的手工鎢極氬弧焊198

12.3.1HK40與P22鋼的焊接性分析198

12.3.2焊接方法及材料的選擇199

12.3.3焊接工藝評(píng)定200

12.3.4焊工考試201

12.3.5爐管的現(xiàn)場(chǎng)焊接201

12.4磷脫氧銅的手工鎢極氬弧焊201

12.4.1焊接工藝及性能202

12.4.2焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止方法203

12.5碳鋼法蘭與紫銅管的氬弧焊 205

12.5.1可焊性分析205

12.5.2焊接工藝206

12.5.3焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)207

12.6不銹鋼薄板的鎢極氬弧焊應(yīng)用208

12.6.1不銹鋼薄板的焊接工藝性分析208

12.6.2不銹鋼薄板鎢極氬弧焊的技術(shù)要領(lǐng)209

12.7純鎳蒸發(fā)器的手工鎢極氬弧焊212

12.7.1蒸發(fā)器的材料及結(jié)構(gòu)212

12.7.2施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境213

12.7.3焊前準(zhǔn)備214

12.7.4焊接工藝215

12.7.5焊后檢驗(yàn)216

12.8Q235鋼與TA2鈦復(fù)合板的氬弧焊217

12.8.1鋼/鈦復(fù)合板的焊接性能分析217

12.8.2鋼/鈦復(fù)合板的焊接接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)218

12.8.3焊接材料選擇218

12.8.4焊前準(zhǔn)備219

12.8.5焊接219

12.8.6焊后檢驗(yàn)220

12.9000Cr26Mo1高純鐵素體不銹鋼的鎢極氬弧焊221

12.9.1材料的性能及分析221

12.9.2焊接試驗(yàn)222

12.9.3焊接工藝223

12.9.4焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)要求224

12.10在42CrMo鋼軸上氬弧堆焊鋁青銅225

12.10.1焊接性分析225

12.10.2堆焊工藝226

第13章焊接成本及消耗量計(jì)算228

13.1焊接成本因素及構(gòu)成228

13.1.1焊接工藝228

13.1.2接頭形式228

13.1.3焊接程序228

13.1.4焊接成本的構(gòu)成229

13.2焊接材料用量230

13.2.1焊接材料230

13.2.2焊接填充材料計(jì)算231

13.2.3氬弧焊用鎢極237

13.3焊接用電量和時(shí)間238

13.3.1焊接用電量的計(jì)算公式238

13.3.2焊接時(shí)間238

第14章焊接質(zhì)量檢驗(yàn)240

14.1無(wú)損檢測(cè)241

14.1.1射線檢測(cè)241

14.1.2超聲檢測(cè)243

14.1.3磁粉檢測(cè)244

14.1.4滲透檢測(cè)245

14.1.5渦流檢測(cè)246

14.1.6聲發(fā)射檢測(cè)246

14.2力學(xué)性能試驗(yàn)247

14.2.1焊接接頭的拉伸性能試驗(yàn)（GB2651）247

14.2.2焊縫及熔敷金屬拉伸試驗(yàn)（GB2552）248

14.3焊接接頭的彎曲試驗(yàn)（GB2653）248

14.3.1彎曲試驗(yàn)的種類(lèi)248

14.3.2彎曲試驗(yàn)的試樣尺寸249

14.3.3試驗(yàn)方法的種類(lèi)251

14.3.4合格指標(biāo)252

14.4焊接接頭沖擊試驗(yàn)（GB2650）253

14.4.1沖擊試驗(yàn)的試樣253

14.4.2沖擊試樣的截取253

14.4.3試樣的制備254

14.5焊接接頭硬度試驗(yàn)(GB2654)255

14.6焊接接頭耐晶間腐蝕試驗(yàn)255

14.6.1不銹鋼10%（體積分?jǐn)?shù)）草酸浸蝕試驗(yàn)方法（GB4334.1）256

14.6.2硫酸硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法256

14.6.3硫酸硫酸鐵腐蝕試驗(yàn)方法257

14.6.465%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法257

14.6.5硝酸、氫氟酸腐蝕試驗(yàn)方法258

14.7致密性試驗(yàn)258

14.7.1水壓試驗(yàn)258

14.7.2氣壓試驗(yàn)259

第15章氬弧焊工安全技術(shù)260

15.1防止觸電260

15.2防止紫外線和弧光輻射261

15.3防止燃燒和爆炸261

15.4操作安全防護(hù)262

15.5設(shè)備防護(hù)262

參考文獻(xiàn)264

因?yàn)樵阪u極氬弧焊中，其熱量是在極棒和工作物之間產(chǎn)生，而將工作物邊緣熔化且當(dāng)焊道熔池凝固時(shí)必須清潔，接合在一起。

為了能以鎢極氬弧焊得到良好的品質(zhì)的焊道，基本上必須將要焊接的所有 表面和臨近的區(qū)域清潔干凈，如果使用熔填金屬也必須清潔。

另一基本要求是要焊接的組成件的組合，必須牢固的保持在正確 的相關(guān)的 位置上，當(dāng)組合方式是高要求，且工作物薄，形狀復(fù)雜。不使用熔填金屬焊接或使用自動(dòng)焊接時(shí)，需使用的裝置具。

鎢極氬弧焊起弧

通常使用“起弧”的方法是引起電子發(fā)射和氣體離子化開(kāi)始的方式；可經(jīng)由能化的電極棒接觸工作物且快速抽回到其所需的電弧長(zhǎng)度，或使用導(dǎo)弧，或使用在電極棒和工作物之間產(chǎn)生高頻火花的輔助裝置引弧，而得到此放射和離子的能量；電極棒從工作物上做機(jī)械式的抽回方式只能用于直流電焊機(jī)的機(jī)械化的焊接，然而，導(dǎo)弧起動(dòng)方式，可用于手操作和機(jī)械化焊接，但是也只限于直流電焊機(jī)，高頻火花起弧方式可應(yīng)用于交流或直流電焊機(jī)的手操作焊接，許多電焊機(jī)都有產(chǎn)生高頻火花的裝置作起弧和穩(wěn)定電弧。

鎢極氬弧焊電極棒位置

在手操作鎢極氬弧焊中的電極棒和熔填金屬位置表示于圖1中，一旦引弧既保持焊槍使電極棒位于離工作物表面約75o角度處，且指向焊接的方向，開(kāi)始焊接時(shí)，電弧通常以打圓圈的方式移動(dòng)直到足夠的目材金屬熔化以生產(chǎn)適宜大小的熔池（見(jiàn)圖1a）。當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)娜酆蠒r(shí)，將焊槍沿著焊接物接頭的相鄰邊緣逐漸的移動(dòng)。如此漸漸的熔接工作物，當(dāng)熔填金屬是以手操作添加時(shí)經(jīng)常是保持在距工作物表面約15o的角度，且緩慢的進(jìn)入熔池中（見(jiàn)圖1c），必須小心的送入熔填金屬以避免擾亂氣體保護(hù)或接觸電極棒，且因熔填條端部氧化或電極棒的污染。熔填金屬條可持續(xù)的加入或反復(fù)的“侵入”與“抽出”。

熔填金屬能以保持熔填條與焊道成線狀排列的方式持續(xù)加入（時(shí)常使用以V形接頭的多焊道接中）或者以熔填條和焊槍左右擺動(dòng)的方式將熔填條送入熔池（時(shí)常使用以表面加層的一種方式）。

停止焊接時(shí)，將熔填金屬?gòu)娜鄢刂谐榛?，但暫時(shí)的保持在氣體保護(hù)下。以防止熔填金屬氧化，然后在熄弧之前移動(dòng)焊槍至熔池的前方邊緣，將焊槍提升到剛好足以熄弧但又不足以引起熔坑和電極棒污染的高度而斷弧，最佳的操作是以腳踏控制方式逐漸的減少電流而不需提升焊槍。

鎢極氬弧焊電弧長(zhǎng)度

在許多的全自動(dòng)鎢極氬弧焊接應(yīng)用中,使用的電弧長(zhǎng)度約等于3/2倍的電極棒直徑,但可依特定的應(yīng)用而變化，也可依焊工所喜用的選擇而定，然而，電弧長(zhǎng)度越長(zhǎng)，擴(kuò)散到周?chē)髿庵械臒崃吭礁?，而且，長(zhǎng)的電弧通常會(huì)妨礙（至某一程度）焊接的穩(wěn)定進(jìn)行，有一例外是在管路中之“插承接頭”，以官軸在垂直位置的焊接中，長(zhǎng)的電弧可比短的電弧產(chǎn)生較平滑外形的填角焊接。

鎢極氬弧焊操作方式

在手工的和全自動(dòng)的鎢極氬弧焊之間有一個(gè)區(qū)別，即是：手工焊接是以“焊工”做之，全自動(dòng)焊接是以“操作者”做之；例如腳踏控制焊接電流和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的手工焊接的改良方式都是趨向自動(dòng)焊接的初步發(fā)展；使用持握和帶動(dòng)焊槍以定速或按照計(jì)劃的速度移動(dòng)，且能自動(dòng)調(diào)整電弧電壓（電弧長(zhǎng)度），自動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止之設(shè)備，既構(gòu)成全自動(dòng)焊接。

鎢極氬弧焊焊工技術(shù)

操作人員的選擇和訓(xùn)練主要是取決于使用的設(shè)備之“自動(dòng)程度”，因?yàn)殒u極氬弧焊是最經(jīng)常使用于接合金屬片的配件，且因?yàn)樵谄鋺?yīng)用中，焊工能很容易的處理相當(dāng)輕小的組成件，故而焊工經(jīng)常需花費(fèi)其部分的時(shí)間作清潔，組合裝置固定和虛焊等操作處理，而且除了需要高度的手工技巧，耐心的訓(xùn)練以得到良好品質(zhì)的焊道以外，有時(shí)焊工具有機(jī)械的技術(shù)，將要焊的組合件作適當(dāng)?shù)慕M合和裝置固定。

特定焊接技術(shù)的需要會(huì)隨著由一種焊接方式改為另一種焊接方式而變化，例如一位精以手工操作氣保焊接的焊工，需外加訓(xùn)練才能有資格做鎢極氬弧焊，另外，在某些應(yīng)用中需特別的技術(shù)，例如消耗性背墊環(huán)的安置和焊接和修補(bǔ)焊接等。

鎢極氬弧焊檢驗(yàn)

鎢極氬弧焊的檢驗(yàn)包括所有的非破壞性方式，從金屬片形焊物的表面檢驗(yàn)至較厚焊接物的放射線(X光)和超聲波方式檢驗(yàn),以檢查表面以下（內(nèi)部）較可能發(fā)生的缺陷 。