5章钨极氩弧焊焊接概述
《钨极氩弧焊 》课件
钨极氩弧焊：常见问题
1 焊接后出现气孔
可能是由于未正确清洁工件表面、气体流量不足或焊接速度过快导致。
2 焊缝表面出现裂纹
可能是由于焊接温度过高或冷却速度过快引起的热应力。
3 焊缝强度不够
可能是由于焊接参数选择不当、焊接位置不准确等因素造成的。
钨极氩弧焊：参考文献
相关书籍和文献
《钨极氩弧焊技术手册》、《钨极氩弧焊应 用与发展》等。
《钨极氩弧焊 》PPT课件
钨极氩弧焊是一种常用的焊接方法，本课件将详细介绍钨极氩弧焊的概述、 工作原理、设备和材料、操作步骤、应用、安全注意事项、常见问题和参考 文献。
钨极氩弧焊：简介
钨极氩弧焊是一种常用的电弧焊方法，通过在焊接区域施加一定电压，使用钨极产生的氩气弧电弧，将 工件表面熔化，并通过熔化池形成焊缝。
气体
氩气是常用的气体，用于 保护焊接区域。
钨极氩弧焊：操作步骤
1
准备工作
清洁工件表面，确认焊接位置和姿态。
焊接准备
2
选择合适的焊接参数和材料，安装钨
极和阴极，设置气体流量。
3
开始焊接
点燃等离子弧，将钨极和工件接触，
焊接结束
4
开始焊接过程。
停止等离子弧，清理残留材料，检查 焊缝质量。
钨极氩弧焊：应用
优点
钨极氩弧焊具有高焊接质量、焊缝美观、焊 接可靠等优点。
应用领域
广泛应用于航空航天、化工、能源、制造等 行业的焊接工艺。
钨极氩弧焊：安全注意事项
1 焊接环境
2 泄漏隐患3 电气安全源自确保焊接区域通风良好， 远离易燃、易爆物品。
注意气体泄漏，及时处 理和预防意外。
遵循正确的电气安全操 作，避免触电风险。
第五章钨极氩弧焊
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§5--2 钨极氩弧焊焊枪结构
章 首
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章
§5-4 电流的种类和极性
首
一、电流种类和极性的选择
钨极氩弧焊可以采用交流、直流和脉冲等 三种电源或电流形式。
到底采用哪种电源或电流形式，是根据被 焊接材料来决定的。
而对于直流电源或电流，还有极性选择的 问题。
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章
（一）直流钨极氩弧焊
首
直流钨极氩弧焊，因电流没有极性的变 化而电弧燃烧很稳定。
1．直流正极性
直流正极性接法时，工件接正极，钨极接 负，这时钨极烧损轻微，电弧最稳定，主要用 于焊接各种钢制工件、不锈钢等材料。
目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接 的钢种包括碳素结构钢、低合金结构钢、不锈 钢、耐热钢及其复合钢材等。
埋弧焊在造船、锅炉、化工容器、桥梁、 起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。
退出
返 章
目前，钨极氩弧焊广泛用于飞机制造、原了 首 能、化工、纺织等工业中。由于氩气的保护，隔 离了空气对熔化金属的有害作用，可焊接易氧化 的有色金属及其合金，如不锈钢、高温合金、钛 及其合金以及难熔的活性金属等等。脉冲钨极氩 孤焊适合于焊接薄板，特别适用于全位置管道对 接焊，它使原子能和电站锅炉工程的焊经质量得 到了显著的提高。
返 章 首
§5--1 钨极氩弧焊的特点和应用
一、钨极氩弧焊的焊接过程或原理
退出
返
章
二、钨极钨极氩弧焊的特点
首
钨极氩弧焊，通常又叫做“TIG”焊。它的电极是用 难熔金属钨或钨的合金棒。电弧燃烧过程个，电极是不 熔化的，故易维持恒定的电弧长度，焊接过程稳定定。 焊接时，电极和电弧区及熔化金属都处在气气保护之中， 使之与空气隔离。当保护气体采用氦气时称氦弧焊，有 时也采用氦与氩的混合气体。
任务一钨极氩弧焊的基本介绍
了解了钨极氩弧焊在工业生产中 的应用领域和优势，对其市场需
求和发展前景有了初步认识。
通过实践操作，提高了自己的动 手能力和解决问题的能力，为今 后的学习和工作打下了良好基础。
存在问题和挑战分析
在焊接过程中，对焊接参数的掌握不够熟练，需要进一步加强实践和理论学习。 对于复杂形状和厚度的工件，焊接难度较大，需要进一步提高技能水平和经验积累。
射线检测
利用X射线或γ射线穿透焊缝，在 胶片上形成影像，通过观察影像
判断焊缝内部质量。
超声波检测
利用超声波在焊缝中的反射和传 播特性，检测焊缝内部缺陷。
磁粉检测
通过磁化焊缝，在缺陷处形成漏 磁场，吸引磁粉形成磁痕，从而
显示缺陷。
力学性能试验方法及评定指标
拉伸试验
01
将焊缝试样拉伸至断裂，测量其抗拉强度和延伸率，评定焊缝
钨极氩弧焊设备价格较高，对于一些小型企业或个人而言，成本压力较大。
未来发展趋势预测
随着制造业的快速发展，对焊接 技术的需求将不断增加，钨极氩 弧焊作为一种高效、优质的焊接 方法，其应用前景将更加广阔。
随着科技的不断进步，钨极氩弧 焊设备将更加智能化、自动化，
提高生产效率和焊接质量。
为了适应环保和可持续发展的要 求，未来钨极氩弧焊将更加注重 环保、节能等方面的研究和应用。
控制系统
对焊接参数进行精确控制，如电流、电压、焊接速度等，实现高质量的焊接。
焊枪与送丝机构
焊枪
传导焊接电流、输送保护气体和焊丝，是焊接过程中的重要 工具。
送丝机构
将焊丝均匀地送入焊接区域，保证焊接过程的连续性和稳定 性。
保护气体供应系统
01
02
03
气瓶
钨极氩弧焊基本知识
手工钨极氩弧焊基本知识1. 手工钨极氩弧工艺特点（1）工作原理钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极，利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法。
通过钨极与工件之间产生电弧，利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的气层，使电极和金属熔池与空气隔离，以防止空气的侵入。
同时利用电弧热来熔化基本金属和填充焊丝形成熔池。
液态金属熔池凝固后形成焊缝。
由于氩气是一种惰性气体，不与金属起化学反应，所以能充分保护金属熔池不被氧化。
同时氩气在高温时不溶于液态金属中，所以焊缝不易生成气孔。
因此，氩气的保护作用是有效和可靠的，可以获得较高质量的焊缝。
焊接时钨极不熔化，所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊。
根据所采用的电源种类，钨极氩弧焊又分为直流、交流和脉冲三种。
（2）工艺特点1) 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点a、保护效果好焊缝质量高氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属熔化与结晶的简单过程，因此能获得较为纯净及质量高的焊缝。
b、焊接变形和应力小由弧受氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，热影响区很窄，焊接变形与应力均小，尤其适于薄板焊接。
c、易观察、易操作由于是明弧焊，所以观察方便，操作容易，尤其适用于全位置焊接。
d、稳定电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。
e、易控制熔池尺寸由于焊丝和电极是分开的，焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小。
f、可焊的材料范围广几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。
特别适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛等。
2）缺点a、设备成本较高;b、氩气电离势高，引弧困难，需要采用高频引弧及稳弧装置；c、氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的5－30倍，生成的臭氧对焊工有危害，所以要加强防护；d、焊接时需有防风措施。
3）应用范围钨极氩弧焊是一种高质量的焊接方法，因此在工业行业中均广泛的被采用。
特别是一些化学性能活泼的金属，用其他电弧焊焊接非常困难，而用氩弧焊则可容易地得到高质量的焊缝。
钨极氩弧焊的焊接
⑶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。
⑷由于填充焊丝熔滴不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成 形美观。
钨极氩弧焊的特点
2、缺点
⑴焊缝熔深浅，熔敷速度小，产生率较低。
钨极氩弧焊
杨利国
目录
钨极氩弧焊的认识 钨极氩弧焊的特点 钨极氩弧焊设备的认识 焊接时的注意事项 钨极氩弧焊的安全技术
一、钨极氩弧焊
1、钨极氩弧焊的原理
钨极惰性气体保护焊是指在惰性气体的保护下，利 用钨电极和工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝 （可以不用焊丝）的一种焊接方法。惰性气体有二氧 化碳、氩气等。而氩气作为保护气体最好。铈钨极最 常用。
问题2：为什么用氩气作为惰性气体？
与其他气体相比，氩气有以下优点： （1）氩气易引弧，电弧稳定； （2）氩气的密度大，已形成良好的保护罩，获得较
好的保护效果； （3）氩气的原子质量大，具有很好的阴极清理效果； （4)氩气相对便宜，广泛应用于工业生产中。
1-焊件 2-焊枪 3-遥控 盒 4-冷却水 5-电源与 控制系统 6-电源开关 7-流量调节器 8-氩气瓶
注：铝、镁及其合金和易氧化的铜合金（铝青铜）焊
接时，应该选择交流钨极氩弧焊。
钨极氩弧焊的主要设备
2、控制箱
（1）引弧和稳弧装置 ➢ 短路引弧
采用钨极和焊件近似垂直的方法，去接触焊件表 面，引弧后要迅速提起，进行焊接即可。由于短路接 触，产生电流较大，钨极损耗较大，所以，应尽量少 用。 ➢ 高频引弧
问题1：为什么选用铈钨极？
目前，常用的钨极有钍钨极、纯钨极、铈钨极 三种。纯钨极的熔点和沸点都很高，要求空载电 压较高，承载电流能力较小；钍钨极加入了氧化 钍，可降低空载电压，改善引弧稳弧性能，增大 许用电流范围，但有微量放射性；铈钨极比钍钨 极更容易引弧，更小的钨极损耗，放射剂量也低 的多。因此，采用铈钨极。
焊接方法和设备第5章钨极氩弧焊
第三节 TIG焊设备
一、TIG焊设备分类及组成 手工TIG焊设备包括焊机、焊枪、供气系统、冷却系统、控制系 统等部分，如图5-2所示。自动TIG焊设备，除上述几部分外，还 有送丝装置及焊接小车行走机构。
图5-2手工TIG焊设备示意图 1—填充金属 2—焊枪 3—流量计 4—氩气瓶 5—焊机 6—开关 7—工件
1.焊机 焊机包括焊接电源及高频振荡器、脉冲稳弧器、消除直流分量
装置等控制装置。若采用焊条电弧焊的电源，则应配用单独的控制 箱。直流TIG焊的焊机较为简单，直流焊接电源附加高频振荡器即可。 (1)焊接电源 TIG焊电弧静特性曲线工作在水平段，选用具有陡降外特性的电源。 一般焊条电弧焊的电源(如弧焊变压器、弧焊整流器等)都可作手工 TIG焊电源。
铝及铝合金焊丝，根据GB 10858《铝及铝合金焊丝》规定选用。
二、TIG焊的保护气体 TIG焊的保护气体大致有氩气、氦气及氩—氢和氩—氦的混合气体四
种，使用最广的是氩气。 氦气比较稀缺，提炼困难，价格昂贵，国内极少使用。氩—氢仅限于
不锈钢、镍及镍—铜合金焊接。 氩的电离能较高，引燃电弧较因难，故需采用高频引弧及稳弧装置。
但氩弧一旦引燃，燃烧就很稳定。 焊接用氩气以瓶装供应，其外表涂成灰色，并且标注有绿色“氩气”字
样。氩气瓶的容积一般为40L，最高工作压力为15MPa。使用时，一般应直 立放置。
氩弧焊对氩气的纯度要求很高，如果氩气中含有一些氧、氮或少量 其他气体，将会降低氩气保护性能，对焊接质量造成不良影响。各 种金属焊接时对氩气的纯度要求见表5-2。
图5-1 TIG焊原理示意图 1—喷嘴 2—钨极夹头 3—保护气体 4—钨极
5—填充金属 6—焊缝金属 7—电弧
钨极氩弧焊(TIG)
采用可控的电流来加热工件。当每一脉冲电流通过时，工件被加热熔 化形成一个点状熔池，基值电流通过时是熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃 烧。因此脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个一个 点状熔池叠加而成。脉冲电流频率超过5KHz后，电弧具有强烈的电磁收 缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，电弧具有很强的稳定性和指向性， 因此很适合薄板焊接。此外，高频电弧具有很强的穿透力，增加焊缝熔深。 高频电弧也有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的焊接接头。
Q
脉冲
M 变位式
7
真空充气式
8
2010 Edition 1
2.2 钨极氩弧焊设备的组成
手工钨极氩弧焊（TIG）焊机通常由焊接电源、焊接控制系统、焊枪、 水冷系统及供气系统等部分组成。自动TIG焊机比手工TIG焊机多了一个 焊枪移动装置（行走小车或机器人）和焊丝送进机构。
手 工 钨 极 氩 弧 焊 设 备 的 组 成
按填充焊丝的状态：
冷丝焊 热丝焊 双丝或多丝焊
2010 Edition 1
带脉冲功能的直流TIG焊机（OTC）
当利用基值电流维持主电弧的电离
通道，并周期地加一同极性高峰值的脉 冲电流，产生脉冲电弧，以熔化金属并 控制熔滴过渡，称为脉冲氩弧焊。脉冲 氩弧焊的焊接电流时脉冲直流或脉冲交 流。脉冲氩弧焊由基本电流维持电弧稳 定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔化焊 件。脉冲氩弧焊与一般氩弧焊的主要区 别是采用可控的脉冲电流来熔化工件， 而不是利用稳定的直流或交流。又可分 为使用钨极的脉冲氩弧焊和使用熔化极 的脉冲氩弧焊。脉冲氩弧焊（PulsedTIG）特别适合焊接薄板，且飞溅小。
很稳定
不需要
除铝、镁及其 合金、铝青铜 的几乎所有金
钨极氩弧焊培训教程
一. 氩弧焊基础知识
01
02
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氩弧焊概述
氩弧焊是采用惰性气体—氩气，作为保护气体的一种电弧焊接方法。它是从专用的焊枪喷嘴中喷出氩气流，保护电弧与空气隔绝，电弧和熔池在气流层的包围气氛中燃烧、熔化。通过填丝或不填丝，把两块分离的金属牢固地连接在一起，形成永久性接头。 氩弧电弧结构如图所示
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#2022
氩弧焊引弧
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氩弧焊工艺参数选择 电源种类与极性选择
直流正接极 正接极如图所示，即钨极接负极，焊件接正极。焊接时，电子向焊件高速冲击，焊缝较窄、熔深大，钨极不过热、损耗小，允许钨极使用较大的焊接电流。 这种方法适合于不锈钢、耐热钢、钛合金、低合金高强钢的焊接。
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氩弧的形成与特性
氩弧的特性 氩气是单原子气体，高温时不分解，没有吸热作用。氩气比其他气体的比热容小，热导率低，所以，在氩气中燃烧的电弧热量损失小，电弧热量集中，弧柱的温度高，稳弧性能良好。
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#2022
接触引弧 将钨极与焊件表面接触，形成短路，由于接触处电流密度较大，产生很高的热量，使钨极末端和焊件表面被迅速加热，产生大量的热电子发射，在抬起焊枪的瞬间，在电场作用下，钨极发射的电子撞击氩原子使气体电离成正离子和电子，从而使气体导电。这பைடு நூலகம்，带正电的离子向阴极运动并轰击阴极，使阴极的温度剧增，电子猛烈发射，从而激发电弧。 短路引弧 自动焊接时，电极与工件保持一定的距离，其间采用炭棒（或石墨）进行短路接触，在撤出炭棒的瞬间电弧就产生了。电弧引燃过程与接触引弧相似。
钨极氩弧焊工艺基础知识
钨极氩弧焊工艺基础知识一.钨极氩弧焊(氩弧焊工艺基础知识)以下内容是钨极氩弧焊的基础知识，建议用户认真阅读，对正确使用焊机很重要。
钨极氩弧焊就是把氩气做为保护气体的焊接。
借助产生在钨电极与焊体之间的电弧，加热和熔化焊材本身（在添加填充金属时也被熔化），而后形成焊缝金属。
钨电极，熔池，电弧以及被电弧加热的连接缝区域，受氩气流的保护而不被大气污染。
氩弧焊时,焊炬、填充金属及焊件的相对位置如下图：弧长一般取1-1.5倍钨电极直径。
停止焊接时，首先从熔池中抽出填充金属（填充金属根据焊件厚薄添加），热端部仍需停留在氩气流的保护下，以防止其氧化。
1.焊枪（焊炬）钨极氩弧焊枪（也称焊炬）除了夹持钨电极，输送焊接电流外，还要喷射保护气体。
大电流焊枪长时间焊接还需使用水冷焊枪。
因此，焊枪的正确使用及保护是相当重要的。
钨电极负载电流能力（A)钨电极直径（mm)纯钨钍钨铈钨φ1.0 20-6015-8020-80φ1.640-100 70-150 50-160φ2.060-150 100-200100-200φ3.0 140-180 200-300φ4.0 240-320300-400φ5.0 300-400420-5202.气路气路由氩气瓶减压阀、流量计、软管及电磁气阀（在焊机内)等组成。
减压阀用以减压和调节保护气体的压力。
流量计是标定和调节保护气体流量，氩弧焊机通常采用组合一体式的减压流量计，这样使用方便、可靠。
3.氩气纯度氩弧焊时材质对氩气纯度的要求金属材料铬镍不锈钢太难熔金属氩气纯度（%）≥99.7 ≥99.984.规范参数钨极氩弧焊的规范参数主要由电流、电压、焊速、氩气流量，其值与被焊材料种类、板厚及接头型式有关。
其余参数如钨极伸出喷嘴的长度，一般取1-2倍钨极直径，钨电极与焊件距离（弧长）一般取1.5倍以下钨电极直径，喷嘴大小等则在焊接电流值确定后再选定。
一般不锈钢氩弧焊规范如下：电流种类及极性板厚焊接电流（A) 氩气流量（L/min) 焊丝直径直流正接0.5 30-50 4 Φ1.00.8 30-50 4 Φ1.01.0 35-60 4 Φ1.61.5 45-804-5Φ1.62.075-1205-6Φ2.03.0 110-1406-7Φ2.05。
第五章_钨极氩弧焊_TIG-精选
（2）侧向风↑－保护效果↓，须采取防风措施。
4、焊接接头的形式
平对接和内角接头的保护效果好于外接和端接接头的保护效果；
5、电弧的功率
电弧的功率↑－电弧对保护气流的热骚动↑保护 效果↓（此时应使
喷嘴口径及气体流量↑）
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第三节 钨极材料及钨极形状尺寸
一、钨极材料的选择依据 二、钨极材料 三、钨极的直径和形状对焊接电弧的影响
流量过大，喷出的气流近壁层流很薄，甚至成为紊流，保护效果变差。
※选择气体流量时应考虑到喷嘴至工件的距离及电弧的功率密度：距离↑ 电弧功率密度↑－流量↑
2、喷嘴至工件的距离↓――保护效果↑
在电极外伸长度不影响操作及金属飞溅不造成喷嘴堵塞的条件下，可能 ↓喷嘴到工件的距离。
3、焊速及侧向风
（1）焊速的影响较小；
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一、钨极材料的选择依据
（一）耐高温，焊接过程中不易损耗 1、损耗的影响（危害） （1）对焊接过程的稳定性和焊缝成形有明显的影响； （2）钨极渗入熔池－ －夹钨 2、损耗形式 （1）异常损耗:多次接触引弧及钨极末端与填充焊丝和熔池接触； （2）正常损耗：高温蒸发及高温氧化，直流正接损耗＜交流＜直流反接
紊 乱程度
（2）喷嘴：
①圆柱形喷嘴的保护效果最好，收敛形喷嘴次之（但收敛形喷嘴的电弧可见
度好，便于操作，常用）
②喷嘴的长度↑－保护效果↑，但使用不方便； ③喷嘴的内壁应光滑，喷嘴出口边缘要成直角；
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④钨电极与喷嘴的同心度要好。
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三、工艺因素对保护效果的影响
1、气体的流量
流量过小，气流的挺度变差。
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三、钨极的直径和形状对焊接电弧的影响
（一）钨极的直径： 取决于焊件的厚度、焊接电流的大小、种类和电源的极性； 尽可能采用小的电极直径来承担所需要的焊接电流。 表 不同直径的钨极使用的电流范围 直流反接＜交流平衡波＜交流＜直流正接
钨极氩弧焊课件
— 1.8～2.2 0.06 0.02 0.01 0.01
—
—
— — ——
3. 钨极的种类、牌号及规格
（1）纯钨极——W1、W2 （2）钍钨极——WTh-7、 WTh-10、 WTh-15 （3）铈钨极——Wce-20 （4）钨极的规格 钨极的长度范围为76～610 mm，直径分为：0.5 mm、1.0 mm、1.6 mm、2.0 mm、2.5 mm、3.2 mm、4.0 mm、5.0 mm、 6.3 mm、8.0 mm、10 mm等多种。
2. 焊丝的作用及要求
（1）焊丝的作用 焊丝是填充金属，与熔化母材混合形成焊缝。 （2）对焊丝的要求 1）化学成分匹配。 2）合金成分含量稍高。 3）符合国家规定。 4）手工焊焊丝一般每根长500~1000mm的直丝。 5）焊丝直径范围为0.4 ～9mm。
3. 焊丝的使用与保管
（1）焊丝应符合国家标准规定 （2）焊丝化学成分应与母材化学成分接近 （3）焊丝应用质量合格证书 （4）焊丝的清理
氩弧焊示意图
a)钨极氩弧焊 b)熔化极氩弧焊 1-熔池 2-喷嘴 3-钨极 4-气体 5-焊缝 6-焊丝 7-送丝滚轮
2. 氩弧焊的分类
3. 氩弧焊的特点
（1）优点 • 焊缝质量较高 • 焊接变形与应力小 • 可焊的材料范围广 • 操作技术易于掌握
（2）缺点 • 熔深浅，熔覆速度慢 • 钨极承载电流小 • 氩气较贵 • 不适于有风的地方 • 设备比较复杂
伸出长度一般为3 ～5mm。
氩气有效保护区域
焊丝直径的选择
在生产实践中，可通过观察焊接表面色泽，以及是否有气 孔来判定氩气保护效果。
不锈钢件焊缝表面色泽与保护效果的评定
焊缝色泽 保护效果
银白色、 金黄色
钨极氩弧焊(GTAW)焊接方法简介
图1-7 钨极惰性气体保护焊示意图1—喷嘴 2—钨极 3—电弧 4—焊缝 5—工件 6—熔池 7—填充焊丝 8—惰性气体钨极氩弧焊（GTAW ）焊接方法简介1．原理钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法，其方法构成如图1-7所示。
焊接时氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质的焊缝，焊接过程根据工件的具体要求可以加或不加填充焊丝。
2．分类这种焊接方法根据不同的分类方式大致有如下几种：1）按电流波形 直流氩弧焊 交流氩弧焊 脉冲氩弧焊 正弦波矩形波变脉宽 变极性 低频0.1～10Hz 中频10～1kHz 高频＞15kHz2）按操作方式手工自动 焊枪移动是手工操作，填充焊丝送进可以是手工，也可以是机械送丝 焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和焊丝送进均由机械完成3）按保护气体成分 氩弧焊氦弧焊混合气体保护焊上述几种钨极氩弧焊方法中手工操作应用最为广泛。
3．特点这种焊接方法由于电弧是在氩气中进行燃烧，因此具有如下优缺点：1）氩气具有极好的保护作用，能有效地隔绝周围空气；它本身不与金属起化学反应，也不溶于金属，使得焊接过程中熔池的冶金反应简单易控制，因此为获得高质量的焊缝提供良好条件。
2）钨极电弧非常稳定，即使在很小的电流情况下（＜10A ）仍可稳定燃烧，特别适合于薄板材料焊接。
3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调整，所以这种焊接方法可进行全位置焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。
4）由于填充焊丝不通过电流，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。
5）交流氩弧在焊接过程中有自动清除工件表面的氧化膜作用，因此，可成功的焊接一些化学活泼性强的有色金属，如铝、镁及其合金。
6）钨极承载电流能力较差，过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。
因此，熔敷速度小、熔深浅、生产率低。
7）采用的氩气较贵，熔敷率低，且氩弧焊机又复杂，和其他焊接方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、CO 2气体保护焊）比较，生产成本较高。
钨极氩弧焊原理
钨极氩弧焊原理引言钨极氩弧焊是一种常用的金属焊接方法，它采用钨电极和氩气作为保护气体，通过电弧将工件加热至熔化状态，从而实现焊接。
本文将详细解释钨极氩弧焊的基本原理，并阐述其相关概念和过程。
1. 钨极氩弧焊的概述钨极氩弧焊（Tungsten Inert Gas Welding，TIG）是一种常用的电弧焊接方法，在工业生产中广泛应用于不锈钢、铝合金等材料的焊接。
它以稳定的直流或交流电源为能源，通过高温电弧将工件加热至熔化状态，在无任何填充材料情况下进行焊接。
2. 基本原理2.1 焊接设备钨极氩弧焊需要以下主要设备： - 电源：提供稳定的直流或交流电源； - 变压器/整流器：将输入电源转换为适合焊接的输出电压； - 焊枪：包含钨电极、喷嘴和氩气流量控制器； - 气源：提供高纯度的惰性气体（通常为氩气）作为保护气体。
2.2 工件准备在进行钨极氩弧焊之前，需要对待焊工件进行准备： - 清洁表面：确保工件表面没有油脂、污垢或氧化物，以免影响焊接质量； - 坡口处理：根据焊接要求对工件进行坡口处理，以便获得良好的焊缝质量。
2.3 焊接过程钨极氩弧焊的基本过程如下： 1. 钨电极放电：将钨电极与工件相连，并通过电源提供所需电流。
当钨电极靠近工件时，产生弧光放电。
2. 弧光加热：通过钨电极产生的电弧将工件加热至熔化温度。
此时，工件表面形成一个等离子体区域。
3. 氩气保护：在焊接过程中，通过喷嘴向焊缝区域喷射高纯度的惰性气体（通常是氩气），形成一个保护层。
这个保护层可以防止空气中的氧气和其他杂质进入焊接区域，从而减少氧化和污染。
4. 熔池形成：在加热过程中，工件表面的金属逐渐熔化，并形成一个熔池。
这个熔池是焊接的基础。
5. 焊缝形成：通过控制电弧和钨电极的位置，将熔池移动到需要焊接的位置。
随着熔池的移动，焊缝逐渐形成。
6. 冷却固化：当焊接完成后，停止电源供应，让焊缝冷却固化。
此时可将保护层去除，并对焊缝进行后续处理。
简述钨极氩弧焊的工作原理及特点
简述钨极氩弧焊的工作原理及特点钨极氩弧焊的工作原理一、钨极氩弧焊的工作原理钨极氩弧焊是利用惰性气体（氩气）保护的一种电弧焊焊接方法。
从喷嘴中喷出的氩气在焊割设备焊接中造成一个厚而密的气体保护层隔绝空气，在氩气层流的包围中，电弧在钨极与工件之间燃烧，利用电弧产生的热量，熔化被焊处，并填充焊丝，把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头。
二、钨极氩弧焊的特点钨极氩弧焊与手工焊条电弧焊相比主要有以下特点：l、氩气是惰性气体，高温下不分解，与焊缝金属不发生反应，不溶解于液态金属，故保护效果最佳，能有效的保护熔池金属，是一种高质量的焊接方法。
2、氩气是单原子气体，高温无二次吸放热分解反应，导电能力差，以及氩气流产生的压缩效应和冷却作用，使电弧热集中，温度高，电弧稳定性好，即使在低电流下电弧还能稳定燃烧。
3、氩弧焊热量集中，从喷嘴中喷出的氩气有冷却作用，因此焊缝热影响区窄，焊件变形小。
4、用氩气保护无熔渣，提高了工作效率，而且焊缝成形美观，质量好。
5、氩弧焊明弧操作，熔池可观性好，便于观察和操作，技术容易掌握，适合各种位置焊接。
6、除黑色金属外，可用于焊接不锈钢、铝、铜等有色金属及合金钢。
但氩弧焊成本高；而且氩气电离势高，引弧困难；氩弧焊产生紫外线强度高于手工焊条电弧焊5—30倍；另外，钨极有一定放射性，对焊工也有一定的危害，目前推广使用的铈钨极对焊工的危害较小。
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钨极氩弧焊
（四）钨极的直径及端部形状
钨极的直径及形状是重要的TIG焊接参数之一。通常 根据电流的种类、极性及大小来选择。
钨极直径的选择原则是，在保证钨极许用电流大于所 用焊接电流的前提下，尽量选用直径较小的钨极。 钨极的 许用电流决定于钨极直径、电流的种类及极性。钨极直径越 大，其许用电流越大。直流正接时，钨极载流能力最大，直 流反接时载流能力最小，交流时载流能力居于直流正接与反 接之间。交流焊时，电流的波形对载流能力也具有重要的影 响。
铝
钨
钍钨(+ThO2)
铈钨(CeO)
3.95eV
4.31-5.16
2.63
1.36
纯钨的逸出电压较大，引弧性能不好，但由于可达到很高的 温度，稳弧好。
•纯钨 WP: •钍钨 WT: • 铈钨 WC:
•镧钨 WL:
直流焊时引弧相对较差, 易形成光滑 的球端，电流负载能力低、寿命短
引弧非常容易, 更高的负载能力，但稍 带放射性
三）、填充金属 采用TIG焊焊接厚板时，需要开V形坡口，并添加必要的填 充金属。填充金属的主要作用是填满坡口，并调整焊缝成分 ，改善焊缝性能。 目前我国尚无专用TIG焊丝标准，一般选用熔化极气体保 护焊用焊丝或焊接用钢丝。选用原则：
• 低碳钢及低合金高强度钢： 一般按照等强度原则选择 焊接用钢丝；
性能优于钍钨：无放射性；寿命长；载 流能力大（高5-8%）；阴极电压低、电 弧稳定。
比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好。
三）钨极形状 小电流：锥形，电弧易于引燃，电弧集中，熔深大。 大电流：锥台形 交流：球形
DC 小电流
DC大电流
AC
dw
l =(2~4) dw
dp=(1/3~1/4) dw
钨极氩弧焊
钨极氩弧焊一、原理在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的焊接方法称钨极惰性气体保护焊。
焊机：二、工艺特点1、焊接时使用不熔化的钨极，电弧长度容易控制。
需要填充金属时，可从侧面向电弧送进焊丝，焊接电流不受影响。
2、焊接采用惰性气体保护，不需加入焊剂即可获得纯净的焊缝金属。
因此，几乎可以焊接所有金属。
3、焊枪功能：具有良好的导电、绝缘和隔热性能；喷出惰性气体，对焊缝进行良好保护；提前送气，滞后断气；大容量的焊枪能通水冷却。
4、为避免钨极被损坏或引起焊缝钨污染，通常采用非接触式引弧，因此，需配备一个引弧装置；对于普通TIG焊，还需配备稳弧装置，以致焊接过程电弧稳定。
5、无论是使用直流电源，还是使用交流电源，都要求具有恒流的外特性，以减小或排除因弧长变化引起焊接电流的波动。
三、TIG焊优缺点优点1、在惰性气体保护下，不需焊剂几乎可以焊接所有的金属；特别适于焊接化学活性强或形成高熔点氧化物的铝、镁及其合金。
2、焊接工艺性能好。
明弧，能观察电弧及熔池；电弧燃烧稳定，无飞溅，焊后不需去渣，焊缝成形美观；能进行全位置焊接。
是实现单面焊双面成形的焊接方法。
3、能进行脉冲焊接，减少焊接热输入，很适于薄板或对热敏感材料的焊接。
缺点1、熔深前，熔敷速度小，焊接生产率低。
2、钨极载流能力有限，过大焊接电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒可能进入熔池，造成对焊缝金属的污染。
3、焊接时，需采取防风措施。
4、惰性气体较费，生产成本较高。
四、适用范围1、适焊材料钨极氩弧焊几乎可以焊接所有的金属和合金，但因其成本高，生产中主要用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属及其合金，不锈钢和耐热钢。
对于低熔点易蒸发的金属如铅、锡、锌等因焊接操作困难，一般不用TIG焊。
2、适焊的焊接接头和位置常规的对接、搭接、T形接和角接等接头处在任何位置，只要结构上具有可达性均能焊接，小于2mm的薄板卷边接头。
搭接的点焊接头均可以焊接。
钨极氩弧焊的焊接材料
保护气体的质量控制
保护气体的种类
氩气是最常用的保护气体，其纯度应不低于99.99%。
保护气体的流量
保护气体的流量应适当，以保证焊接过程中保护气体的稳定供给。
保护气体的压力
保护气体的压力应稳定，以保证焊接过程中保护气体的作用效果。
05
焊接材料的储存与运输
母材的储存与运
母材的储存
母材应在干燥、清洁的环境中储存，避免潮湿、污染和过度暴露在空气中。应 遵循制造商的指导，使用专用的母材储存设施，以确保母材的质量和可用性。
钨极氩弧焊的应用领域
钨极氩弧焊广泛应用于各种金属材料 的焊接，如不锈钢、铝、镁、钛等轻 金属以及碳钢、合金钢等重金属。
在航空航天、造船、化工、电力、食 品加工等领域，钨极氩弧焊是重要的 焊接工艺之一。
钨极氩弧焊的特点和优势
钨极氩弧焊具有焊接质量高、 焊缝纯净、致密性好等特点， 能够获得优质的焊接接头。
保护气体的压力
根据焊接工艺和接头要求，选择适当的保护气体压力，以防止外界 气体的干扰和保护焊接区域。
04
焊接材料的质量控制
母材的质量控制
01
02
03
母材的化学成分
母材的化学成分直接影响 焊接质量，因此应确保母 材的化学成分符合相关标 准和设计要求。
母材的表面质量
母材表面应无油污、锈蚀、 氧化皮等杂质，以保证焊 接接头的性能。
保护气体
钨极氩弧焊过程中，保护气体用 于保护焊接区域免受空气的干扰， 防止金属氧化和有害气体的侵蚀。
常用的保护气体包括氩气、氦气 和混合气体。
选择合适的保护气体对于获得高 质量的焊接接头至关重要，因为 它可以控制焊接过程中的热输入、
熔深和焊缝质量。
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铝、镁焊丝及重要焊件用碱洗及酸液冲洗中和光化。
(一)工艺参数的选择原则
1.焊接电流和钨棒直径
电流的大小是决定焊缝熔深的主要参数, 根据工 件材质、厚度、接头形式、焊接位置等因素选择, 钨棒直径则根据电流大小、电流种类选择对电弧引
燃和稳定以及对焊缝熔深和熔宽都有一定的影响。
2. 保护气体流量和喷嘴孔径
60°夹角, 从电弧后面送入熔池, 其熔敷速度可比常 用的冷丝提高 2 倍。
二、其他钨板氩弧焊工艺 （三）热丝钨极氩弧焊
钨极氩弧点焊原理如图 5-21,
焊枪端部的喷
嘴将被焊的两块工件压紧, 保证连接面密合, 电弧
热使钨棒下方金属局部熔化而形成焊点。这种方法
的特点是: 只需一面点焊, 比电阻点焊方便灵活; 可点焊厚度相差悬殊的工件, 且可多层板材点焊; 设备费用低廉; , 耗电量少等。但焊速不如电阻点焊 焊接人工费、氩气消耗费用也较高。。
焊 接
2016年10月27日
第五章 钨极氩弧焊
简称 GTAW，钨极氩弧焊原理及特点; 钨极氩弧
焊机的结构和逆变式电源的基本原理 ; 介绍钨极氩弧
焊工艺参数、操作技术和新型氩弧焊方法。
第一节 钨极氩弧焊的原理与特点 一、钨极氩弧焊方法特征及应用 难熔金属钨或其合金棒作为电源一极 , 采用惰性 气体氩气作为保护气体 , 利用钨极与工件之间产生的 电弧热作为热源。
5.操作技术要领 焊枪、焊丝和工件必须保持正确的相对位置,
焊直缝时通常采用前倾焊,
如图 5-18 所示。手工
焊时常以左手断续送丝, 自动焊时可连续送丝。
二、其他钨板氩弧焊工艺 （一）脉冲钨极氩弧焊
脉冲钨极氩弧焊采用经过调制的直流或交流脉
冲电流, 电流幅值所示。脉冲电流时形成熔池, 基
值电流时熔池凝固, 焊缝由多个焊点互相重叠而成
用于工件的打底焊, 以保证单面焊背面成形。
或
二、钨极氩弧焊焊枪
主要功用是可靠地传输焊接电流和获得良好的气
体保护效果。焊枪应满足以下要求（5项）
目前国内使用的钨极氩弧焊焊枪分为两类: 一类是
空气自冷式, 一类是水冷式。
三、钨极氩弧焊的电极 钨极氩弧焊时钨棒作为电弧的一极, 受电子, 不熔化, 以保持电弧稳定。 发射或接
。调节脉冲波形、脉冲电流幅值、基值电流大小、 脉冲电流持续时间, 可以控制焊接热输入, 从而控 制焊缝及热影响区的尺寸和质量。
二、其他钨板氩弧焊工艺 （二）热丝钨极氩弧焊
原理如图 5-20,
10mm 处,
填充焊丝在进入熔池前约
依靠
由热丝电源通过导电块对其通电,
电阻热将焊丝加热至预定温度, 并与钨棒成40°～
3mm, 对应电弧电压 8～20V。自动焊、不加填充丝
、小电流或工件变形小时, 喷嘴端部与工件的距离 、电弧长度可取下限; 反之则取上限。 4. 焊接速度 用来调节热输入和焊缝形状的重要参数之一, 其选择应根据工件厚度并考虑与焊接电流等配合以 获得所需的熔深和熔宽; 在高速度自动焊时, 还要
考虑焊速对保护效果的影响。
气体流量和喷嘴孔径应互相配合, 使保护气体
形成足够挺度的层流。通常手工焊喷嘴孔径为5～ 20mm, 对应保护气体流量为5～25L/ min。焊接电流 增大, 喷嘴孔径和气体流量取值也随之增大。
3. 喷嘴与工件的距离、弧长和电弧电压
喷嘴端部与工件的距离在5～14mm 之间,通常钨
棒外伸长度为5～10mm; 实用电弧长度范围为 0.5～
一、钨极氩弧焊方法特征及应用
钨极氩弧焊由于具有良好的电弧稳定性和良好的
保护性能, 是目前焊接有色金属及其合金、不锈钢、
高温合金和难熔活性金属的理想方法 , 特别适合不开
坡口、不加填充金属的薄板及全位置焊。由于钨电极 载流能力有限 , 电弧穿透能力受到限制 , 所以钨极
氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于 6mm 的工件,
交流钨极氩弧焊由于电源极性频繁变换 , 存在稳
弧和消除直流分量的问题。
钨极氩弧焊有手工和自动焊两种 ,
根据焊件厚度
和设计要求, 可以添加或不加填充金属焊丝。 为了适应新材料以及新结构的要求 , 钨极氩弧焊 也出现了一些新的形式 , 如钨极脉冲氩弧焊、热丝钨 极氩弧焊、钨极氩弧点焊等。
第一节 钨极氩弧焊的原理与特点
具有重量轻、体积小、动特性好和焊接性能优良
第三节 钨极氩弧焊工艺
一、常规钨极氩弧焊工艺技术
(一)接头及坡口形式
钨极氩焊有对接、搭接、角接、T 形接、端接五 种基本接头形式。 4mm以下板厚对接焊可用 I 形坡口, 其装配间
隙为零时可不加填充丝, 否则需加填充丝或用卷边接
头。4～6mm 对接焊缝可采用 I 形接头双面焊, 6mm
二、逆变式钨极氩弧焊设备简介
设备按电源性质可分为直流、交流、方波交流和
脉冲交流钨极氩弧焊机等几种;
按操作方式又可分为手工、自动钨极氩弧焊机两
类。自动钨极氩弧焊机是在手工钨极氩弧焊机的结构
基础上, 增加焊接小车或工件转动和填充丝送进机构 及相应的控制电路而成的。逆变电源的基本原理 :弧 焊逆变电源的基本流程可归纳为: →中频交流→降压→交流或直流。 工频交流→直流
以上一般需开V、U 或 X 形坡口, 钝边高度不超过
3mm , 装配间隙也应在 3mm 以内。
(二)工件及填充丝焊前处理
清除填充焊丝及工件坡口和坡口两侧表面至少
20mm 范围内的油污、水分、灰尘和氧化膜等是保证
焊接质量的重要工艺步骤。可用有机溶剂, 。可用机械清理和化学清洗除去氧化膜, 用砂布打磨或钢丝刷清洗理; 如丙铜 如不锈钢 、汽油等也可用专门的工业清洗剂清除油、污和灰尘 铝合金用刮刀清理;
电离电势较高 , 引燃电弧需要更多的能量 , 因
而氩弧焊的引弧特性较差。
氩气的热导率较低 , 比热容小, 电弧引燃后热散
失较小 , 能很好地保持弧柱温度 ; 电弧长度稳定 , 一
旦电弧引燃, 直流钨极氩弧焊可在较低的电弧电压下
维持燃烧, 具有良好的稳定性。
第一节 钨极氩弧焊的原理与特点
一、钨极氩弧焊方法特征及应用
导通电流传输能量,而且要求在焊接过程中
(一)电极材料要求
对于电极的基本要求是, 发射电子能力强, 耐高
温, 不易烧损或熔化, 有较大的电流承载能力等。生
产中通常以钨棒在一定直径下容许通过的最大焊接电 流、耐用性、引弧及稳弧性能作为评定和选择钨极材 质的指标。表(5-1)
(二)钨极直径和端部形状
钨极直径和端部形状对许用电流大小、电弧形态
和稳定性以及焊缝成形都有重要影响。表（5-2）图
5-3电流种类和极性
钨极氩弧焊根据被焊构件的材质和焊接要求可以
选择直流、交流和脉冲三种焊接电源。直流电源还有
正极性和反极性两种接法可供选用。焊接铝、镁及其
合金应优先选择交流电源, 正极性。 其他金属一般选择直流