鎢(wu)極氬弧焊又叫做非熔化極氬弧焊，通常用TIG來表示，TIG是英文Tungsten Inert Gas Arc Welding的縮寫。鎢極氬弧焊是借助高熔點的金屬鎢作為一個電極，工件作為另一個電極，利用氬氣（Ar)作為保護氣體，并在鎢極與工件之間引燃電弧進行焊接，如圖5-3所示。

 鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)焊(han)接(jie)時(shi)，電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)電(dian)弧(hu)(hu)區及熔化金(jin)屬都處(chu)于(yu)氬氣(qi)(qi)(qi)保(bao)護(hu)之中，使之與空(kong)氣(qi)(qi)(qi)隔絕(jue)。當保(bao)護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)采(cai)用氦氣(qi)(qi)(qi)時(shi)又稱氦弧(hu)(hu)焊(han)，有(you)時(shi)保(bao)護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)采(cai)用按(an)一定比例混(hun)合(he)的(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，如：氬氣(qi)(qi)(qi)和(he)氦氣(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)、氬氣(qi)(qi)(qi)和(he)氫氣(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)。鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)又可分(fen)為：直流鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)、交流鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)和(he)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)脈沖氬弧(hu)(hu)焊(han)等。鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)廣泛(fan)應(ying)用于(yu)不銹(xiu)鋼、鈦(tai)合(he)金(jin)、鋁(lv)合(he)金(jin)、活(huo)潑金(jin)屬和(he)難熔金(jin)屬的(de)焊(han)接(jie)。所以，在不銹(xiu)鋼焊(han)管(guan)(guan)、鈦(tai)合(he)金(jin)焊(han)管(guan)(guan)和(he)鋁(lv)合(he)金(jin)焊(han)管(guan)(guan)生產(chan)中都廣泛(fan)地(di)應(ying)用了鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)。

一、保護氣體

鎢極氬(ya)弧(hu)焊常用(yong)(yong)(yong)的保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)有(you)單一(yi)純(chun)氬(ya)氣(qi)(qi)和(he)混合氣(qi)(qi)體(ti)（氬(ya)＋氫氬(ya)＋氦）。有(you)關焊接常用(yong)(yong)(yong)保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)，請參考第(di)三章(zhang)《3.5.5焊接用(yong)(yong)(yong)保護(hu)氣(qi)(qi)體(ti)》。

 1. 氬氣

  氬氣(qi)(qi)(qi)比空(kong)氣(qi)(qi)(qi)重25%,是一種(zhong)惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體，用(yong)做保(bao)護氣(qi)(qi)(qi)體，不與金屬起化學作用(yong)，不溶解(jie)于金屬中(zhong)，也不易漂浮散失(shi)，有利(li)于保(bao)護作用(yong)。另外，氬氣(qi)(qi)(qi)的(de)導熱(re)系數小，而(er)且是單元(yuan)子氣(qi)(qi)(qi)體，高(gao)溫下不分解(jie)吸熱(re)，所以在氬氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)燃燒(shao)的(de)電(dian)弧(hu)(hu)熱(re)量損失(shi)較小。氬氣(qi)(qi)(qi)保(bao)護焊(han)時，電(dian)弧(hu)(hu)一經引燃，燃燒(shao)就很(hen)穩(wen)定(ding)。在各類保(bao)護氣(qi)(qi)(qi)體中(zhong)，氬弧(hu)(hu)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)最好，即使在低電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓(ya)時也十分穩(wen)定(ding)，一般氬弧(hu)(hu)焊(han)電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓(ya)僅8V~15V。

 2. 氬氣(qi)、氫氣(qi)混合氣(qi)體

 在(zai)焊接保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)氬氣(qi)(qi)（Ar)中加(jia)人(ren)適(shi)量(liang)的(de)氫氣(qi)(qi)（H2),可提高電弧溫(wen)度(du)，增加(jia)母材熱量(liang)輸入(ru)，從而提高焊接速度(du)。

3. 氬(ya)氣、氦氣混合(he)氣體

 在(zai)焊接(jie)保護氣體氬氣（Ar)中加入適量(liang)的(de)氦（He),也可以提高(gao)(gao)電弧溫度，增加母材熱量(liang)輸入，進而也能達到(dao)提高(gao)(gao)焊接(jie)速(su)度的(de)目(mu)的(de)。

二、電(dian)極(ji)材料及其形狀

 鎢極(ji)氬弧焊用(yong)的(de)電(dian)(dian)極(ji)為鎢或(huo)氧化鎢，其熔點高(gao)達3400℃,鎢的(de)逸(yi)出(chu)功為4.5eV，發射電(dian)(dian)子能(neng)力(li)(li)強；氧化鎢的(de)發射電(dian)(dian)子能(neng)力(li)(li)更強。氧化鎢的(de)制造(zao)工藝關鍵是氧化物(wu)與基(ji)體材料的(de)均勻性，這(zhe)樣可(ke)提高(gao)電(dian)(dian)極(ji)的(de)引(yin)弧性能(neng)和穩弧性能(neng)。目前(qian)國內(nei)外常用(yong)的(de)鎢電(dian)(dian)極(ji)材料主要有(you)純鎢、鈰鎢和釷鎢3種。

 相同的(de)(de)鎢電極(ji)直(zhi)徑，采用(yong)(yong)不同的(de)(de)極(ji)性(xing)，其(qi)載流能力相差(cha)很大，純鎢極(ji)在純氬(ya)氣中焊接的(de)(de)許用(yong)(yong)電流范圍見表5-1。交流焊時(shi)，采用(yong)(yong)非對稱(cheng)波形(xing)或對稱(cheng)波形(xing)，其(qi)載流能力也有差(cha)別。國(guo)外最常用(yong)(yong)的(de)(de)是釷鎢極(ji)，國(guo)內普遍采用(yong)(yong)鈰鎢極(ji)，其(qi)引弧與穩弧性(xing)能都不亞于釷鎢極(ji)。

  實(shi)踐證明，鎢(wu)極末端的(de)(de)形(xing)狀對焊(han)接(jie)許用電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)大(da)(da)(da)小(xiao)和焊(han)縫成(cheng)(cheng)型有(you)直接(jie)影響。一(yi)般在(zai)焊(han)接(jie)薄(bo)板和焊(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較(jiao)小(xiao)時(shi)，可用小(xiao)直徑的(de)(de)鎢(wu)極并將(jiang)其磨成(cheng)(cheng)尖錐(zhui)(zhui)形(xing)（約20°),這(zhe)樣(yang)，電(dian)(dian)(dian)弧(hu)容易引(yin)燃且(qie)穩(wen)定。但在(zai)焊(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較(jiao)大(da)(da)(da)時(shi)仍用尖錐(zhui)(zhui)角，會(hui)因(yin)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度過大(da)(da)(da)，而使尖錐(zhui)(zhui)角過熱熔化并增加燒(shao)損；電(dian)(dian)(dian)弧(hu)斑點也會(hui)擴展到鎢(wu)極末端的(de)(de)錐(zhui)(zhui)面上，使弧(hu)柱明顯地擴散而飄蕩不穩(wen)，影響焊(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和焊(han)縫成(cheng)(cheng)型（圖5-4a).因(yin)此，在(zai)大(da)(da)(da)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)焊(han)接(jie)時(shi)要求鎢(wu)極磨成(cheng)(cheng)鈍錐(zhui)(zhui)角（大(da)(da)(da)于90°)或(huo)帶(dai)有(you)平(ping)頂的(de)(de)錐(zhui)(zhui)形(xing)（圖5-4b),這(zhe)樣(yang)可使電(dian)(dian)(dian)弧(hu)斑點穩(wen)定，弧(hu)柱的(de)(de)擴散減(jian)小(xiao)，對焊(han)件加熱集中，焊(han)縫成(cheng)(cheng)型均(jun)勻。

三(san)、鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)焊的種類(lei)

1. 直流鎢(wu)極氬弧焊

 由于直(zhi)(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)焊在焊接過程中電弧(hu)沒有極(ji)(ji)性(xing)的變(bian)化(hua)，所以(yi)，電弧(hu)燃(ran)燒(shao)穩定。一(yi)般情況(kuang)下，直(zhi)(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)焊都是(shi)采(cai)用直(zhi)(zhi)流(liu)正極(ji)(ji)性(xing)，即鎢極(ji)(ji)為陰極(ji)(ji)（負極(ji)(ji)）。鎢極(ji)(ji)熔點高，在高溫(wen)下電子(zi)發射能力(li)強，電弧(hu)燃(ran)燒(shao)會穩定性(xing)更(geng)好。直(zhi)(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)焊采(cai)用直(zhi)(zhi)流(liu)正極(ji)(ji)性(xing)的優點是(shi)：

  a. 工件(jian)為陽(yang)極（正(zheng)極），工件(jian)接(jie)受電子轟擊放出的全部動(dong)能和位能（逸(yi)出功），會產生大量(liang)的熱(re)。因此，熔池深(shen)而窄(zhai)，焊接(jie)效(xiao)率高，工件(jian)的收縮和變形都小。

  b. 鎢極(ji)接(jie)受正離子(zi)轟擊時放出的能量比較小，并且由于鎢極(ji)在(zai)發射(she)電(dian)子(zi)時需(xu)要付出大量的逸出功，鎢極(ji)產生(sheng)的熱(re)(re)量比較小，因而不易過熱(re)(re)。所(suo)以，對于同(tong)一(yi)焊(han)接(jie)電(dian)流(liu)，可以采(cai)用直(zhi)徑較小的鎢棒。例如，同(tong)樣通過125A焊(han)接(jie)電(dian)流(liu)選用Φ1.6mm的鎢極(ji)就夠了，而直(zhi)流(liu)反極(ji)性時需(xu)用ф6mm的鎢極(ji)。

  c. 鎢棒的(de)熱發射力(li)很強，當采(cai)用小直(zhi)徑鎢棒時，電(dian)流密(mi)度(du)大，有利于電(dian)弧穩定，所(suo)以，電(dian)弧穩定性也比直(zhi)流反極性好。

總之，直流(liu)正(zheng)極性優點較多，焊接中(zhong)應(ying)盡可能采(cai)用直流(liu)正(zheng)極性。

 2. 脈沖鎢極氬(ya)弧(hu)焊

 脈(mo)沖鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)焊(han)接時(shi)(shi)，平均焊(han)接電流是(shi)由脈(mo)沖電流、基值(zhi)電流、脈(mo)沖時(shi)(shi)間和基值(zhi)時(shi)(shi)間4個(ge)參數(shu)確(que)定的(de)。正確(que)調節這4個(ge)電參數(shu)，可以增加熔(rong)深，降(jiang)低(di)熱影響區寬(kuan)度，提高(gao)焊(han)縫背面成(cheng)型能(neng)力和增加熔(rong)池(chi)的(de)攪拌作(zuo)用(yong)，是(shi)一種(zhong)極(ji)好的(de)焊(han)接方法。所以，脈(mo)沖鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)也廣(guang)泛地應用(yong)于(yu)不銹鋼(gang)焊(han)管領域，特別適用(yong)于(yu)薄(bo)壁焊(han)管的(de)焊(han)接。

3. 交(jiao)流(liu)鎢極氬弧(hu)焊

 交流(liu)鎢(wu)(wu)極(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時，由于(yu)正負兩半波的電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓(ya)及再引(yin)燃(ran)電(dian)壓(ya)不(bu)同，導致(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(liu)不(bu)對稱，從而產生直流(liu)分量(liang)(liang)。這既影響(xiang)了焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成型，又惡化了電(dian)源的工作條件。所(suo)以交流(liu)鎢(wu)(wu)極(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)源中(zhong)要設置引(yin)弧(hu)(hu)、穩弧(hu)(hu)和(he)消(xiao)除直流(liu)分量(liang)(liang)的裝置，一般在(zai)不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)管(guan)生產中(zhong)，不(bu)使用(yong)交流(liu)鎢(wu)(wu)極(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)，但鋁、鋁合金(jin)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)就必須采用(yong)交流(liu)鎢(wu)(wu)極(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)。