氩弧焊简介

初四

氩弧焊是以氩气作为保护气体的一种气体保护焊方法，就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区
之外，防止焊区的氧化。氩弧焊根据电极材料不同，可分为钨极（不熔化极）氩弧焊和熔化极氩弧焊；按操作方式不同可分为手工氩弧焊、半自动氩弧焊和自动氨弧焊。

一．氩弧焊简介：

非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气)，形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。

熔化极氩弧焊，是焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是采用保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar 80％＋CO220％的富氩保护气。通常前者称为MIG，后者称为MAG。从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。

熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比，有如下特点：(1)效率高
因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧；(2)需加强防护
因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。

二．保护气体（氩气简介）：

氩气，是最常用的惰性气体，无色无味。工业用氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时，其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆，并标有“氩气”字样。

氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利于焊接的进行。氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。

三．氩弧焊的特点及应用：

.氩弧焊的缺点：

　　（1）氩弧焊因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊，由于冷焊机放热量小，较好的克服了氩弧焊的缺点，弥补了精密铸件的修复难题。

　　（2）
氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊的5～30倍，红外线约为焊条电弧焊的1～1.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，因此，尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。

氩弧焊的应用：

　　氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。

氩弧焊结构示意图：

                               
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1—填充细棒 2—喷嘴 3—导电嘴 4-焊枪5—钨极 6—焊枪手柄 7—氩气流

8—焊接电弧 9—金属熔池 10—焊丝盘 11—送丝机构 12—焊丝

四．氩弧焊的使用要求：

对气体的控制要求:要求气体先来后走,氩气是较易被击穿的惰性气体,先在工件与电极针间充满氩气,有利于起弧;焊接完成后,保持送气,有助于防止工件迅速冷却防止氧化,保证了良好的焊接效果.

电流的手开关控制要求:要求按下手开关时,电流较气延迟,手开关断开(焊接结束后),根据要求延时供气电流先断.

高压的产生与控制要求:氩弧焊机采用高压起弧的方式,则要求起弧时有高压,起弧后高压消失.

干扰的防护要求:氩弧焊的起弧高压中伴有高频,其对整机电路产生严重的干扰,要求电路有很好的防干扰能力.

五．氩弧焊机工作原理：

氩弧焊机在主回路、辅助电源、驱动电路、保护电路等方面的工作原理是与手弧焊机是相同的。在此不再多叙述，而着重介绍氩弧焊机所特有的控制功能及起弧电路功能。

（一）手开关控制

                               
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手开关原理图如图8.2（下载该电路图请点击链接--PDF电路）

初四

氩弧焊机要求氩气先来后走，而电流则后来先走（相对气而言），这此都是通过手开关控制实现的。由图知：当焊机主开关合上后，辅助电源工作，给控制电路提供了24V的直流电。手开关未合上时，24V直流电通过电阻R5使Q2导通， CW3525芯片的8脚经过T形滤波器（L5、C5组成，抗干扰用）对地短路，此时，CW3525处于封波状态，电路无输出；手开关合上时，24V直流电通过电阻R4、 R8使Q1导通，Q2基极被拉低而关断，24V直流电通过电阻R6、 R7使Q3导通继电器J3A吸合，使控制气体供给的电磁阀工作，给焊接供气。而8脚电位由于缓起动电阻，电容的作用缓慢增长，经过一定时间，CW3525开始工作，电路开始输出功率。这样，电流就较气延时供给延时时间由缓起动动阻、容值决定）。
   电磁阀为气体供给控制器件，当继电器J3A合上，电磁阀中的电感线圈获得电流，产生磁能，把铁块吸离气管管口，气体通过电磁阀供给焊接。
   手开关控制电路中，电感线圈l1~L4及C1、C2起到防止干扰而使手开关误导通的作用。
   1、手开关合上时，由于Q3导通继电器J3A吸合，电磁阀打开供气。辅助电源向电容C17充电。而由于热敏电阻RT4、RT5的限流，使得手开关不到于因电流过大而损坏；
   2、焊接结束，手开关断开后，Q2导通，CW3525 的8脚电位被拉低，电路停止输出，而C17上仍充有电能，它通过R6、R7放电供给Q3导通，保持电磁阀导通延时供气。实现了焊接对电流、气体的控制要求。
    （二）高频、高压电流的产生与控制
    （1）产生：氩弧焊机的起弧需要高压，为了能在手弧焊机的基础上产生高压并送到输出回路，采用了如图8.2的电路  
    （2）工作原理：
1）升压变压器；图中变压器为24：70，将307电压升高约3倍。
2）采用4倍压整流电路；如图（C11~C14、D11~D14）来产生高压：①当升压变压器（T1）初级流过一正脉冲电流时（电压值为U），N2产生一上正下负（正向）的感应电动势，并给电容C14充电，使电容C14的端电压也为U，（方向如图）；且由于线圈续流和D14的作用，在主变中无电流流过时，C14也不能放电；②升压变压器流过一等值的负脉冲电流时，在N2上产生一上负下正的感应电动势（值为U），给C11充电，使得C11上的压降VC11=VC14+U感应 =2V，方向如图；③升压变压器T1再流过一正脉冲电流时，N2上又产生上正下负的感应电动势，这时，电容C13充电，端电压VC13=VC11+U感应-VC14=2V，方向如图；④升压变压器的电流方向再次改变，使得N2上的感应电动势方向为上负下正，这时，电容C12得到电能，且VC12=VC13+VC14-VC11=2V，方向如图，这样，在A、B间便形成了4U的压降。
（3）高频振荡发生器：（由L3（N3）、C5、放电嘴组成）
①A、B两点的压降达到4V（V为逆变器输出电压，约1KV），给电容C15充电；
②放电嘴因高压击穿放电，此时，相当于短路L3、C15；
③L3、C15产生高频振荡，f=L/2π√LC
④由于输出能量的不断补充，使得每隔一定时间，L3、C15便产生高频振荡电流，并通过T4次级输出到输出。由于T4上要通过高频高压的电流，其技术参数要求严格，它的质量是起弧难易，焊接效果的决定性因素。
    （三）控制
    输出回路中有高频高压电流后，保证了起弧，可如果防护不当，高频高压电流便会反向击穿二次整流中的整流管，甚至损坏主变T1初级线圈所联接的电路，而且，高频高压只是在起弧时使用，起弧后，便不再需要，所以，需适时断开高频高压发生器，其控制电路如图8.3所示防干扰控制：在输出端的正负极间接有压敏电阻与电容，其对于高频高压电流来说明相当于短路同时，正负端都接有抗高频的电感线圈，这样，就控制了高频高压电流反窜到二次整流的电路中，只在输出端形成回路。同时，接在正极与机壳间的电阻（压敏）和电容也能有效地防止高频电流及其它干扰。
②高频高压电流的产生与关断控制：高频高压电流的产生与关断都由继电器J控制，手开关全上时，把S2合上，这时，电路工作，输出约56伏的直流电压，它使继电器动作，吸合JA，使高频高压电路工作，产生高频高压电流输出，引起电弧，电弧一引起，输出回路便出现大电流，流经电抗器（电感线圈）；由于电感的续流作用，能使电抗器正端（图中A点）电压降到很低的电位（甚至为负值），这时，继电器被可靠地断开，高频高压发生器停止工作，完成了对高频高压电流的控制。
    （四）增压起弧控制
    为了保护轻易起弧，提供焊接质量，氩弧焊机还在输出端增设了一个增压起弧的装置，其利用高频高压发生器的变压器的另一组次边作为增压变压器，使得高频高压发生器工作时，也同时抬高了输出端的电压，保证起弧，起弧后，增压装置也随着高频高压电流发生器一起被断开。