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清华大学

脉冲TIG焊
实验报告

姓名：黎进德
班级：机械93
学号：2009080032

I-实验目的
1.熟悉TIG-P焊原理及应用，掌握TIG-P焊工艺试验方法。
2.初步掌握TIG-P焊焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响。
II-概述
1）实验简述
TIG—P焊(脉冲TIG焊)是一种先进的焊接方法。当前，随着功率逆变电源技术逐渐走向成熟，TIG—P焊技术发展到了新阶段。例如：变极性TIG—P焊技术已经在制造业中得到应用．它既能精确地控制铝及铝合金等材料的焊接热输入，又能有效减少钨极烧损并同时保证阴极清理效果，使铝及铝合金等材料的焊缝成形质量达到更高水平。
本实验是采用常规TIG—P焊和变极性TIG—P焊两种焊接电源，对不锈钢、铝及铝合金材料的焊接进行初步研究与认知的工艺性实验，它为本科高年级学生学习先进制造技术提供了新的教学内容。实验分单选内容和双选内容两部分供学生选修。通过实验，学生可以认知到TIG—P焊和变极性TIG—P焊焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响规律。
2)TIG焊原理及特点
TIG(TungstenInertGasWelding)焊是钨极氩弧焊的简称，是非熔化极气体保护电弧焊的一种。它的原理是：在钨极和工件间，通过施加高频高压或脉冲高压引燃电弧，然后以焊接电流维持电弧的燃烧并作为TIG焊的热源。TIG焊的焊缝成形过程是在惰性气体(Ar)层流保护氛围下的熔化焊过程，其原理如图23—1所示。
TIG焊设备由焊接电源、引弧装置、供气系统、水冷系统及程序自动控制系统构成，系统示意见图23—2。
TIG焊的特点是：
(1)惰性气体保护的熔化焊。
(2)非熔化极的电弧焊。
(3)无须短路接触的引弧方式。
(4)可采用或不采用填充金属材料完成焊接。

3)TIG—P焊原理及特点
TIG—P(Pulse)焊是脉冲钨极氩弧焊的简称。当前，TIG—P焊综合了TIG焊技术、现代控制技术和功率逆变电源技术，它是高效、优质、节能的先进焊接技术，其应用和推广解决了热敏感性材料的难焊问题，并使得焊接结构件的全位置焊、单面焊双面成形、超薄材料焊接等方面的加工技术趋向完善。TIG焊和TIG—P焊的主要区别是TIG—P焊采用了变频调制的直流或交流脉冲电弧加热工件，其脉冲电弧的焊接电流幅值(或交流电流的有效值)按一定频率周期变化，如图23—3所示。当输出为脉冲电流时工件上形成熔池，输出为基值电流时熔池凝固，焊缝由许多焊点相互重叠而成。电弧是脉动的，有明亮和暗淡交替的闪烁现象。

TIG-P焊的特点是：
焊接过程是脉冲式加热，熔池金属高温停留时间短，金属冷凝快。
对焊接热输入的控制更精确，热效率高，更有利于超薄板的焊接。
可以精确地控制熔池尺寸，得到均匀的熔深。
近年来．TIG—P焊的电源技术已发展到能够交互输出变极性的脉冲电弧，变极性TIG-P技术的应用促使铝及铝合金等材料焊缝成形质量达到更高水平。图23-4为变极性TIG-P焊的脉冲电流输出波形。

4)TIG-P焊的主要焊接工艺参数
TIG焊的主要焊接工艺参数有：焊接电源种类和极性、焊接电流、气体流量和喷嘴直径、喷嘴与工件距离、焊接速度等。
TIG-P焊在普通TIG焊基础上增加了一些可调规范参数，主要有：直流脉冲电流与维弧电流幅值，交流脉冲电流与维弧电流幅值；脉冲电流与维弧电流的周期，脉宽比，脉幅比等。材料材质决定脉冲电流大小，材料厚度决定脉冲电流持续时间，维弧电流大小由保持电弧稳定燃烧所需的最小值所决定。通过对以上工艺参数的调节能够方便，精确地调整热输入量的大小，有利于热敏感材料和薄板的焊接。
5)TIG-P焊接应用实例
(1)铝镁合金客车结构焊接
材料采用铝镁合金(5A05)。客车长8.2m，宽2.6m，高3.38m，车体结构有：底盘、侧面骨架、前后面骨架、顶面骨架及各面蒙皮等。焊缝接头型式有对接、搭接、T型和各种组合连接，空间位置含平、横、立、仰各种作业条件。焊接方法是TICAC-P焊。每台车焊缝总长500余米，焊缝数6000余条，底盘焊接工艺参数：脉冲电流270～280A、基值电流120～140A、脉冲频率2Hz、脉宽比50%、氩气流量8L／min。
车体蒙皮厚度1.2mm、骨架铝型材厚度3mm、两者采用TIGAC-P点焊。工艺参数是：脉冲电流165～175A、基值电流65～75A、焊点间距100mm焊点直径3～5mm。
(2)大型硬铝合金管式架结构焊接
材料采用2A12C2硬铝合金，管材规格有∅25mm×1.5mm、∅20mm×2.0mm．焊接接头为管对管、管对板两种形式，采用TIGAC-P焊。工艺参数：脉冲电流50～60A，基值电流25～30A、脉冲频率2Hz、脉宽比50%，氩气流量6L／min。应用时，TIG焊与TIG-P接头对比实验的焊缝显微分析结论：TI