氩弧焊作业指导书

氩弧焊作业指导书

山东天元节能环保工程有限公司

2012-8-18

氩弧焊作业指导书

1 适用范围

根据焊接工艺和质量体系的要求，并结合相关法律法规和公司实际情况，制定本作业指导书，以规范焊接施工程序。 2 焊接材料及设备选择 2.1氩弧焊电源

2.1.1手工钨极氩弧焊电源有下列要求：

（1） 电源必须具有徒降外特性；

（2） 交流氩弧焊时，为使电弧稳定燃烧，如果不采用高频振荡器稳弧，则交流电源应

带有脉冲稳弧器或具有较高空载电压； （3） 交流电源必须具有消除直流分量的装置； （4） 使用方便价廉耐用；

2.1.2手工氩弧焊要按照所焊金属材料种类进行选择。通过实践证明，常用的手工电弧焊的交

直流焊机均可作氩弧焊电源。交流电源可选用普通的焊接变压器，直流电源可选择普通旋转式或硅整流直流焊机。

2.1.3在采用交流电源时，可根据情况采取以下三种方法消除直流分量：

（1） 串入直流电源法：在电路中串接蓄电池，连接的方法是：使蓄电池产生的直流与

直流分量大小相等，方向相反，即蓄电池负极接工件。焊接电流300安以下时，可采用6伏；12伏汽车电瓶，容量为300—400安/小时。其缺点是不可调整，过高是产生反向直流成分，而且电压在使用过程中逐渐变小，需定期充电。 （2） 串入电容法：因为电容对交流电可以顺利通过，而直流电却无法通过。此法消除

直流分量效果较好。其选择原则是：每通过1安电流约需用100—300微法的电容器；工作电压25伏，这样，在通过焊接电流以及在线路中经常出现电压脉冲时，不致被击穿。

（3） 串入二极管法：此法对于减少直流分量亦有良好效果。电阻为0.02欧的电阻丝。 2.1.4在实际生产中，如直流分量被控制在5安以下，对焊接过程无多大影响。 2.2焊炬

氩弧焊焊炬的作用是夹持钨极，传导焊接电流，输送氩气。

2.2.1焊炬应满足下列要求：

（1） 保持气流具有一定得挺度，气流在焊炬中喷出时，以最小的气体损耗量获得最充分

的保护。

（2） 导电良好，能满足一定电流容量的要求，冷却良好，以保证持久工作（电流较大时

采用循环水冷却枪体）

（3） 喷嘴和焊炬体要绝缘，以免发生短路和防止因喷嘴烧坏而使焊接过程中断。 （4） 电极装夹要方便，以利于钨极装夹及钨极烧损后的送进，并保证钨极的对心。 （5） 结构力求简单，轻巧，易于接近焊缝，使熔池明显可见，易于加工制造，重量要轻，

以减轻劳动强度。

2.2.2操作人员应熟悉焊炬的组成并能熟练使用，氩弧焊焊炬主要有枪体、喷嘴、电极夹持装

置、电缆、氩气输送管、冷却水管（电流较小时可以不用）、按钮开关等组成。 2.2.3焊炬枪体的结构形状对氩气的保护作用有很大影响。为造成气流良好的保护，操作人员需从枪体的进气、导气、出气（喷嘴）三部分加以考虑。 2.3供气系统

2.3.1氩气中氧、氮、二氧化碳与水分等杂质的存在，将影响氩气的保护作用，其后果是造成

气孔、夹钨、接头机械性能及抗腐蚀性下降以及钨极烧损等问题。

2.3.2氩气在使用中一般不需要提纯，氩气瓶可用氧气瓶代替，但必须进行清洗。简单的清洗

方法是将氧气瓶中的氧气放空，冲入氩气，然后放空，在冲入氩气，连续数次，瓶中氧气含量减少，即可达到冲装氩气的目的，瓶外涂灰色，并标以“氩气”字样。 2.4水路系统

当焊接电流超过200安时，钨极和焊炬必须冷却。水源用自来水，水管连接到焊炬上，用

水压开关或者手动来控制水流的关闭。 2.5电极材料

由于纯钨极发射电子要求电压较高，故要求焊接机具有较高的空载电压，目前常采用钍化钨极或叫钍钨极，根据不同电极型号在焊接时所要求的空载电压，可按下表选用：

3 手工钨极氩弧焊焊接工艺及操作技术 3.1气体保护效果

3.1.1氩气保护作用是依靠在电弧周围形成惰性气体层，将空气和金属熔池、焊丝隔离开来实

现的，且惰性气体保护层是柔性的，极易受外界因素扰动而遭破坏。 3.1.2为了评定保护效果到底怎样，一般可选用如下的方法进行试验：

（1） 用铝板作为工件，采用交流电源，选择一定的焊接规范。起弧后，焊炬固定不动，

燃烧约5~10秒后、切断电源，使电弧熄灭，如果保护良好、铝板上可分辨出一个明显的光亮圆圈，这时由于看不到光亮的表面。此光亮圆圈即为有效保护区。有效保护区的直径可作为衡量保护效果的尺度。

（2） 进行试验时，也可用不锈钢作为试验工件，采用直流电源。在这种情况下，未被氧

化的区域成光亮的银白色，而被氧化的区域为暗灰色。实际生产中，鉴别气体保护效果还可用焊缝外表变色情况来判断。

3.1.3对于氧化、氮化、非常敏感的金属及其合金采用氩弧焊，要求有更高的保护效果。提高

保护效果的具体措施有：加大喷嘴直径、加托罩及背面保护。

3.1.4托罩及背面保护装置应单独同入氩气，焊接时，为防止钛合金在400~500℃氧化、氮化

及吸氢，要求托罩做成高而窄，内加铜网，以增加氩气流的稳定性。为防止钛合金焊缝晶粒长大，应采取弱规范多层焊接。 3.2焊前清理

3.2.1氩弧焊不仅要求氩气有良好的保护效果，而且必须对被焊工件的接头附近及填充丝进行

焊前清理，去除金属表面的氧化膜、油脂、湿气等杂物，以保证焊接接头质量。 3.2.2清理的办法随材料的不同而不同。现将常用的方法规定如下： 3.2.2.1机械清理：

此法比较简单，而且效果好，对不锈钢来讲，通常可以用砂纸打磨，铝合金可用钢丝刷

或电动钢丝轮及刮刀刮。用刮刀的办法对清理铝合金表面氧化膜是行之有效的，而锉刀则不能彻底除去氧化膜。机械清理后，可用丙酮除去油垢。 3.2.2.2化学清理：

对于铝钛镁及其合金在焊接前须进行化学清理。此法对工件及填充丝都是适用的，由于化学清理对大工件不太方便，因此，此法大多用于填充丝及小工件。 3.2.2.3化学—机械清理：

大型工件采用化学清理往往不够彻底，，因此在焊接前尚需用钢丝轮或刮刀，在清理一次

焊接接口边缘。

3.2.3清理后的工件及填充丝必须保持清洁，严禁在粘上油污，且清理后马上焊接。 4 钨极直径的选择

4.1钨极直径是按焊接电流选择的。一定的钨极直径具有一定的极限电流，若超过此极限电流

值，则钨极强烈发热、融化和蒸发，引起电弧不稳，焊缝夹钨等问题。当选用不同极性时，钨极的许用电流也随着变化。直流正接时，可采用较大的焊接电流，交流焊接时，采用较小的焊接电流，而直流反接时，则采用更小的焊接电流。 4.2采用不同电极直径的最大许用电流，见表：5-2-1

不同材料的钨电极电流容量比较，见表：5-5-2

4.3钨极端部形状。生产实践证明，钨极端部的形状对电弧稳定和焊缝的成形都有很大的影响，

见表5-3-1

5

焊接电源和极性的选择。

5.1钨极氩弧焊电源种类与极性的选择，主要取决于被焊工件的材料。

5.2直流反接，即工件负接；钨棒接正时氩气电离后形成大量正离子，由于阴极区电场的加速作

用；使正离子高速冲击到熔池和他周围的表面，使熔池和他周围表面难熔的金属氧化物破坏分解，这就是所谓的“阴极雾化”作用。此现象在焊接氧化膜难以去除的金属，例如铝及其合金，具有清除氧化膜的作用。然而由于直流反接时阴极斑点在工件表面上活动范围较大，散热强，电子发射能力减弱，故电流稳定性差，同时钨极为正极时的发热量大使钨极烧损严重，故使用电流较小。因此，一般情况下钨极氩弧焊时不用直流反接法，只在熔化极氩弧焊时才采用。

5.3直流正接，即工件接正，钨极接负，此时阴极斑点在钨极上比较稳定，电子发射能力强，电弧稳定，可采用较大的许用电流且钨极烧损少，适用于焊接熔点较高或导电性较好的金属，如不锈钢和铜及铜合金等。但此接法无“阴极雾化”作用。故不宜焊接铝及铝合金。 5.4交流钨极氩弧焊介于上述两种接法之间，它有较大的许用电流，弥补了直流反接的不足，并在工件为负半周时有阴极雾化作用，故适用焊接铝、镁及其合金。

5.5采用钨极氩弧焊焊接不同金属及其和金时，对电源种类及极性选择如表：6-5-1

6 焊接规范的选择

选择合理的焊接规范是保证焊接质量的重要措施。手工钨极氩弧焊的规范参数主要有： 焊接电流、焊接电压、氩气流量、喷嘴直径、电极伸出长度、填充焊丝直径、钨极直径、接

头破口形式、焊接层数以及预热温度、焊接规范主要是根据不同的被焊金属、工件厚度以及结构形式而进行合理的选择。 7 操作技术。 7.1焊前准备

检查电源线路、水路、气路等是否正常。钨极氩弧焊通常采用直径0.5~3.0毫米的钍钨极，顶部磨成圆锥形，其顶部稍留0.~1.0毫米直径的小圆台为宜。电极的外伸长度约为3~5毫米左右，工件的被焊处应按规定开成坡口。两侧距坡口边缘25~30毫米处及焊丝用丙酮擦拭，引弧应提前5~10秒钟输送氩气，借以排除管中及工件被焊处的空气，并调节减压器到所需流量值，若不用流量计，则可凭经验把喷嘴对准脸部或手心确定气体流量。焊前应进行定位焊，在被焊工件上暂焊起弧板及引出板。

7.2.1按工件材料及结构形式选择合适规范。起弧有两种：一种是借高频振荡器引弧，一种是钨极与工件接触引弧，或在炭块上引弧。最好不要采用后一种引弧方法。以防止钨极在引弧时烧损。

7.2.2手工焊接时，在不妨碍视线的情况下，应尽量采用短弧，以增强保护效果，同时减少热影响区宽度和防止工件变形。焊嘴应尽量垂直或保持与工件表面较大夹角，以加强气体的保护效果，焊接时焊嘴与工件表面的距离不超过10毫米，最多不超过15~187毫米。焊接方法可采用左向焊、右向焊。为了得到必要的角度，焊枪除了作直线运动外，允许作横向摆动。

7.2.3焊接薄工件带有卷边的接头，可以不用焊丝；焊接其它接头，一般采用焊丝。焊丝直径

不超过3~4毫米，焊丝直径太粗会产生加渣和焊不透现象。焊丝是往复的加入熔池， 同时应注意在熔池前面成熔滴状加入，填充焊丝要均匀，不要扰乱氩气流。焊丝头部应始终放在氩气保护区内，以免氧化。焊接终了时，应多加些焊丝，然后缓慢拉开，防止产生过深的弧坑。根据被焊材料与结构的不同，若必须预热，则可用普通气焊炬进行预热。对较大工件，可在工件背面预热。 7.3熄弧

焊接完毕，切断焊接电源后，不应立即将焊炬抬起，必须在3~5秒钟内继续送出保护气体，直到钨极及熔池区稍稍冷却后，保护气体才停止并抬起焊炬。若电磁阀关闭过早，则引起赤热的钨极外伸部分及焊缝表面的氧化。 8 氩弧焊的劳动保护

8.1手工氩弧焊，由于弧柱集中，电流密度大，弧温高，紫外线辐射比普通电弧焊强得多，容易引起电光性眼炎及皮肤露出部分脱皮，出现红斑等症状。焊接过程产生的臭氧、氮氧化

物及金属烟尘被吸入人体，还可能引起呼吸道刺激症状，使人有发烧之感。此外高频电磁场及钍钨极对人体也有一定影响，必须采取保护措施，以避免这些可能出现的危害。 8.2对于紫外线辐射，一般用电焊面罩、工作服就能抑制其危害，其它保护要采取以下措施： 8.2.1厂房通风及局部通风，厂房必须有良好的通风，将这些有害气体及烟尘排到厂房外。除厂房通风外，在焊接量大、焊机集中的区域集中安置数台轴流风机向外排风，使厂房内经常更换新鲜空气。在冬季，为使更换的空气具有一定的温度，可装置暖风机。 8.2.2个人保护，目前常见的有两种：一种是静电口罩，另一种是专用面罩。

（1） 静电口罩：此口罩是普通用的纱布之间夹一层过氯乙烯纤维带负带电的无纺薄膜，并

同聚氯乙烯做成的支持架支撑，此口罩可防止带静电的金属烟尘及有害气体吸入人体。

（2） 专用面罩：此面罩的特点是黑玻璃可以翻起，以便观察工件。面罩上部通入新鲜空气，

呼出的废气自面罩下部的罩裙中排出，此面罩适用于容器中进行氩弧焊。

8.2.3高频对人体的影响及防护措施，氩弧焊的高频电来源于高频振荡器。关于高频对人体的

危害防护措施可采用以下方法：

（1） 工件良好的接地，接地点离工件越近越好。

（2） 焊炬和焊接电缆要用金属编织线屏蔽；减少高频电作用时间，使高频只在引弧瞬时通

过。

8.2.4钍钨极的危害及其防护，钍钨极是钨极与氧化钍粉末冶炼制作而成，钍具有一定放射性，

但实验测得，一根钍钨极棒的放射剂量是很小的，对人体影响不大；若大量钍钨极棒存放或运输时，因其剂量增大，因此放在铅盒中为宜。在磨削钍钨极棒时，所产生的粉末进入人体是不利的，所以在沙轮机上磨削时，必须装有抽风装置。