TIG焊在碳钢车辆焊接中的应用

TIG焊在碳钢车辆焊接中的应用

陈永强,王建顺

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：TIG焊接是一种电弧焊接，通常也叫做Tungsten Inert Gas Welding。它使用钨丝作为电弧极来完成焊接。电弧极处于真空中，而真空中有惰性气体流动，来保护焊接点。此外，焊接机还需要使用脉冲电流和活动气体流动来完成焊接。由于其具备的特点优势，在碳钢车辆焊接中常有应用，本人主要对TIG焊接工艺在车辆焊接中的应用进行介绍，对其控制措施提供一些参考。

关键词：TIG焊；应用

引言

目前轨道车辆构架多为中、低碳钢的焊接结构，主要焊接方法为MAG焊,构

架及其部件结构复杂焊缝较多，生产中因焊接位置原因会出现局部缺陷不易处理

的状况。而TIG技术是利用钨极氩弧焊钨极与工件间产生的电弧热量为热源，将焊趾重新熔化使咬边、小夹渣等缺陷被清除，同时形成了过渡均匀的重熔区，使焊缝横截面状态显著改善，减小应力集中，改善焊缝接头疲劳强度。

1 TIG焊分类

钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指提高熔敷速度。某些场合，例如薄板焊接或打底焊道，有时不必添加填充焊丝。上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩氩弧焊则很少应用。

2 TIG焊接优缺点

优点：氩气能有效地隔绝周围空气，它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（<10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

缺点：熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，渣成污染（夹钨）。隋性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等）比较，生产成本较高。 钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常多用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接较困难。 钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围，从生产率考虑3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及管道），在根部熔透焊道接，全位置焊接和窄间隙接时，为了保证高的焊接质量，有时也采用钨极氩弧焊。

3 TIG焊应用及控制

由于氩气的保护，可隔离空气对熔化金属的有害作用，所以，TIG焊广泛用于焊接容易氧化的有色金属铝、镁等及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金，还有难熔的活性金属（如钼、铌、锆等），而一般碳钢、低合金钢等普通材料，除了对焊接质量要求很高的场合，一般不采用TIG焊。TIG焊主要控制要点如下。

1）焊接前准备。在进行压力容器深熔TIG焊接之前，需进行充分的焊前准备工作。首先，确保焊接表面干净、无油脂、氧化物和污渍。使用适当的清洁剂和刷洗工具进行清洁。其次，对接焊接接头进行准确的加工，确保间隙和几何形状符合要求。

2）预热和焊后热处理。对于厚板和大型压力容器的深熔TIG焊接，预热和焊后热处理是关键步骤。适当的预热可以减轻焊接过程中的残余应力和冷裂风险，有助于提高焊缝质量和可靠性。焊后热处理可以消除残余应力并提高焊接接头的性能。

3）氩气保护。在深熔TIG焊接过程中，氩气保护是必不可少的。纯氩气被广泛用作保护气体，以防止焊接区域与空气中的氧气和氮气接触，防止氧化和污染。保护气体的流量和喷嘴设计要根据焊接工艺和压力容器的要求进行调整，以确保足够的保护和稳定的电弧。

4）焊接参数和工艺控制。选择适当的焊接参数对于实现高质量的深熔TIG焊接非常重要。合适的焊接电流、电压、焊接速度和焊丝送进速度，以及适当的焊枪角度和焊接技术，可以保证焊缝的充分穿透和均匀充填。

5）质量控制和检测。质量控制和检测是确保焊接接头质量的关键环节。在压力容器深熔TIG焊接过程中，质量控制和检测的方法包括外观检查和无损检测。外观检查可以评估焊缝的外观质量、充填情况和焊缝几何形状是否符合要求。无损检测方法如超声波检测、X射线检测和磁粉检测，可用于发现焊接缺陷，如气孔、裂纹等。

6）焊接质量评估和验收标准。对于压力容器深熔TIG焊接，必须根据相关的规范和标准进行质量评估和验收。这些标准通常包括焊缝质量、焊缝尺寸、焊接区域的机械性能要求和非破坏性检测要求等方面。焊接质量评估的依据可包括焊缝外观、焊缝强度、焊接接头的密封性和耐蚀性等。

结束语

气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣。但在室外作业时需采取专门的防风措施。