什么是TIG自动耦合焊接技术？
TIG自动耦合焊接技术，全称为 Tungsten Inert Gas Automatic Orbital Welding，中文常译为钨极惰性气体保护自动轨道焊接技术。
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它是一种高度自动化的TIG（GTAW）焊接方法,其核心在于：
- 自动轨道焊接机：焊接机头（包含焊枪、送丝机构、摆动系统等）可以围绕管子或工件的圆周进行360度自动旋转,完成整个环形焊缝的焊接。
- 耦合技术：这个词通常指焊接机头与工件之间的精确对中、夹紧和驱动，高质量的“耦合”确保了焊接机头能够平稳、精确地沿着轨道运行,这是保证焊接质量一致性的前提。
- 程序控制：整个焊接过程，包括起弧、焊接电流、电压、焊接速度、送丝速度、气体流量、焊枪摆动频率和幅度等所有参数，都由预先设定的焊接程序精确控制,无需人工干预。
可以把它想象成一个“智能的、会自己绕着管子转的机器人焊工”。
工作原理
其工作流程可以分解为以下几个关键步骤：
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工件准备与安装：
（图片来源网络，侵删）- 将待焊接的管子或法兰固定在专用的轨道焊接机底座上。
- 确保管子端面平整、清洁,坡口符合要求。
- 调整轨道焊接机头,使其与管子精确对中并夹紧。
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程序设定：
- 操作员根据工件的材质、厚度、规格和所需的焊接质量标准,在控制面板上输入或调用预设的焊接程序。
- 程序包含了从开始到结束的所有参数，
- 焊接电流：分为起弧电流、焊接电流、收弧电流。
- 脉冲参数：对于脉冲TIG，可以设定峰值电流、基值电流、脉冲频率等。
- 焊接速度：机头旋转的线速度。
- 送丝速度：填充焊丝的进给速度。
- 焊枪摆动：设定摆动的幅度、频率和停留时间,用于控制熔深和焊缝成形。
- 气体延时：焊接结束后，保护气体会继续延迟几秒关闭,防止焊缝高温区氧化。
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自动焊接执行：
- 启动程序后,焊接机头自动围绕管子旋转。
- 焊机按照程序自动输出电流,在起弧点建立稳定的电弧。
- 机头匀速旋转，电弧沿着坡口均匀移动，同时根据设定送入焊丝，熔化母材和焊丝,形成焊缝。
- 整个过程高度平稳，参数恒定，直到到达终点,程序自动收弧并停止。
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焊后处理：
焊接完成后，机头自动松开,可以移开进行下一道工序或下一个工件的焊接。
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核心优势
与传统的手工TIG焊接相比,TIG自动耦合焊接技术具有压倒性的优势：
| 优势方面 | 手工TIG焊接 | TIG自动耦合焊接技术 |
|---|---|---|
| 焊接质量 | 高度依赖焊工技能，质量不稳定，易出现气孔、夹钨、焊缝不均匀等缺陷。 | 质量极高且稳定，焊缝成形美观，熔深均匀一致，内部缺陷极少，可完美实现根焊、填充、盖面。 |
| 生产效率 | 效率低下，尤其对于厚壁管，需要多层多道焊，耗费大量人力和时间。 | 效率极高，焊接速度是手工的数倍甚至数十倍，可连续进行多层多道焊，无需更换焊条。 |
| 一致性 | 每个焊工、甚至同一焊工在不同时间的操作都有差异，一致性差。 | 完全一致，只要使用同一程序，无论谁操作，都能得到完全相同的焊缝。 |
| 合格率 | 返修率高，废品率高。 | 一次性合格率极高，大大降低了返修成本和材料浪费。 |
| 对焊工要求 | 要求极高，需要经验丰富的熟练焊工，培养周期长。 | 对焊工要求低，操作员只需经过简单培训即可操作机器，焊工的角色转变为“程序设定员”和“监控员”。 |
| 焊接位置 | 难以实现全位置焊接（尤其是仰焊），质量难以保证。 | 轻松实现全位置焊接，程序会自动调整参数以适应不同位置（平、立、仰）。 |
| 数据追溯 | 几乎无法记录焊接参数。 | 完整记录，所有焊接参数都被自动保存，便于质量追溯和认证。 |
主要应用领域
由于其卓越的性能,TIG自动耦合焊接技术被广泛应用于对焊接质量要求极高的行业：
- 核电站：主管道、蒸汽发生器、压力容器等关键设备的制造和安装。
- 石油化工：输送腐蚀性介质（如化学品、酸、碱）的管道系统、反应器、换热器。
- 航空航天：发动机部件、燃料系统、液压系统管路等。
- 制药与食品行业：要求高洁净度、无污染的管道系统,如不锈钢管道。
- 半导体与电子工业：超高纯度气体和液体的输送管道。
- 船舶制造：特别是对耐腐蚀性要求高的化学品船、LNG船的管系。
- 电站锅炉：过热器、再热器管束等。
与其它自动焊接技术的对比
| 技术类型 | TIG自动耦合焊接 | 等离子弧自动焊接 | 激光自动焊接 |
|---|---|---|---|
| 热输入 | 低 | 中等 | 极低 |
| 焊接速度 | 中等 | 快 | 极快 |
| 焊缝质量 | 最高，成形完美，热影响区小 | 高，但焊缝较宽 | 最高，热影响区极小 |
| 适用厚度 | 薄壁到中等厚度（可达20mm+，需开坡口） | 中等厚度 | 薄壁到中等厚度 |
| 设备成本 | 高 | 很高 | 极高 |
| 主要优势 | 质量顶尖，适应性广，尤其适合薄壁管和全位置焊 | 焊接速度快，熔深大 | 速度极快，精度极高，热变形小 |
| 主要劣势 | 速度相对较慢 | 设备复杂，对装配精度要求高 | 设备昂贵，对工件装配精度要求极高，易产生气孔 |
TIG自动耦合焊接技术在追求最高焊接质量和可靠性的领域是当之无愧的首选，虽然其焊接速度不如等离子或激光，但其无与伦比的焊缝质量、适应性和稳定性，使其成为核能、航空航天等高端制造领域不可或缺的关键技术。
