TIG焊的焊接保护效果优化：如何优化TIG焊接保护效果

焊枪的功能是向电弧供电和供气。同时还应接通控制电线和向焊枪提供冷却水。焊枪的构造如图4-6所示。

钨极的中心应与喷嘴中心重合，以保证保护气体均匀地从喷嘴流出。钨极还应伸出气体喷嘴一定长度，它应根据焊件形状与坡口特点调整到合适高度，并固定住。焊枪的规格应根据焊接电流来选择。通常焊枪的额定电流为500A。小电流时（焊接电流小于150A）焊枪采用空冷。当焊接电流大于150A时，由于焊接电流增大，钨极与喷嘴被加热，必须用水冷。

为了使TIG焊有良好的保护效果，应按如下关系来选择保护气体流量（Q_A）和选用焊枪喷嘴（内孔）直径（D_i）。

图4-6 水冷式TIG焊枪的构造

1.根据焊件材料与板厚选择气体流量（Q_A）和气体喷嘴（内孔）直径（D_i）（见图4-7）

图4-7 根据材料种类与焊件厚度选择气体流量和喷嘴内孔直径

气体流量与喷嘴（内孔）直径之间的关系还可以查表4-4。

表4-4 气体流量与喷嘴直径的关系

如果气体流量过低，气体排除周围空气的能力弱，保护效果差；气体流量过大，气体排出时容易形成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。同样，在气体流量一定时，喷嘴直径过小，保护区域小，且因气流速度过高而形成紊流；喷嘴直径过大，不仅妨碍焊工观察，而且流速过低，保护效果也不好。一般手工TIG焊喷嘴内孔直径范围为5～20mm，流量范围为5～25L/min。

2.设计与选择喷嘴

对喷嘴的要求如下：

1）保护气流具有良好的流动状态和适当的挺度，以获得可靠的保护。

2）喷嘴内上部留有较大空间作为缓冲室，以降低气流速度。

3）喷嘴内下部断面应均匀，通道通畅，通道长度较长，以保证近壁层流厚度。主要尺寸的关系式为

D_i=（2.5～3.5）d_w （4-1）(www.xing528.com)

L₀=（1.4～1.6）D_i+（7～9） （4-2）

式中 D_i——喷嘴内孔直径（mm）；

d_w——钨极直径（mm）；

L₀——内孔通道长度（mm）。

4）喷嘴内孔道还可以加设多层铜丝网或多孔隔板，称为气筛或气体透镜，它有利于层流。

5）喷嘴与钨极间绝缘应良好，以免喷嘴与焊件接触时产生短路打弧，所以大都使用陶瓷喷嘴。通常陶瓷喷嘴用于小电流，一般不得超过350A。较大电流（＞350A）时，通常采用水冷式的铜质喷嘴，为使喷嘴拆卸方便，常做成插入式或螺纹式。

3.检验气体的保护效果

TIG焊气体保护效果的好坏会直接影响到焊缝质量，目前有许多方法可以测定保护效果，在实验室中常用的有烟雾法、气体染色法、测定阴极清理区域法、激光阴影法和激光纹影法。这些测试方法都要借助于一定的试验装置和手段才能实现。下面介绍几种在生产实践中具有实用价值的测定方法。

（1）焊点试验法 其原理是基于在采用直流反极性施焊时，焊件表面会产生阴极清理作用，故可用阴极清理区域的平均直径D的大小作为判断焊接时气体保护的性能，如图4-8所示。例如，可采用铝合金板材进行焊点试验，焊接电源为交流TIG焊机，在选定的焊接参数下引燃电弧并保持固定不动，待经过一定时间（5～6s）后，在焊点周围由于阴极清理作用而显示出一个白色的圆圈，即为有效保护区域。在圆圈外的金属因受空气的氧化作用呈暗灰色，表明没有受到气体的保护作用，有效保护区域越大，则平均保护直径D值也越大，气体的保护效果亦越好。

焊点试验法也可用于不锈钢。在这种情况下有效保护区域内的金属呈光亮的银白色，其外围金属因受空气的污染呈暗黑色。

由于阴极清理作用范围受到一定的限制，故焊点试验法只能用来鉴定喷嘴孔径不大于22mm的气体保护情况。

（2）焊缝表面颜色鉴定法 对于不锈钢、钛及其合金等金属材料，可用在焊后观察焊缝表面的颜色和是否存在气孔来判断气体保护的保护效果。目前航空系统已有标准的色泽样板和文件作为依据。表4-5列出了焊后焊缝表面颜色和气体保护效果之间的关系。

图4-8 焊点试验法有效保护区域示意图

d—熔化区直径 D—有效保护区直径 A—氧化区

表4-5 焊缝表面颜色和气体保护效果之间的关系