焊接工艺—钨极惰性气体保护焊
(完整word版)钨极氩弧焊钨极惰性气体保护电弧焊
钨极氩弧焊钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert —gas arc welding)使用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨等)作为电极的惰性气体保护电弧焊，简称TIG焊优点（1）几乎可以焊接所有的金属或合金(2)焊接质量好(焊缝纯净、成形好、热影响区小) （3）适于薄板及打底／全位置焊（4)无飞溅缺点焊接效率低、成本高；对焊前清理要求严格；需要特殊的引弧措施；紫外线强烈、臭氧浓度高;抗风能力差。
材料：多用于有色金属及其合金厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm以下为宜)位置：多用于打底（单面焊双面成形），薄件及管-管、管-板，也用于填充和盖面焊接材料（1)钢类焊丝可用的焊丝包括：实芯焊丝药芯焊丝(2）有色金属焊丝工艺参数焊丝直径、钨极直径、焊接电流、焊接电压、气体流量、（填丝速度)、（焊接速度)等。
电源直流电源、交流电源、交直流电源均采用陡降或垂直下降外特性。
陡降外特性的电源与普通电弧焊的并无多大差别，原则上可以通用。
直流正接优点电极载流能力强、熔深大、钨极烧损少、引弧容易反接没有阴极清理作用应用用于大多数的焊接场合（除Al、Mg外)交流正弦波交流:设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有特别措施消除）。
变脉宽方波交流:设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波交流有优势。
变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极清理作用影响更大）应用:用于焊接铝、镁、铝青铜等合金（表面易氧化、氧化膜致密）焊接设备电源控制系统引／稳弧装置焊枪供气系统（水冷系统）(自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置）焊接技术：1、选材：对结构钢，按等强原则选择焊接材料，对不锈钢、铝及铝合金等则主要考虑化学成分. ①焊丝的化学成分应与母材的性能相匹配，严格控制其化学成分、纯度和质量.主要化学成分应比母材稍高，以弥补高温的烧损.②TIG 焊使用钢焊丝时应尽量选专用焊丝,以减少主要化学成分的变化，保证焊缝一定的力学性能和熔池液态金属的流动性，获得良好的焊缝成型,避免产生裂纹等缺陷。
钨极惰性气体保护焊
分类
分类
钨极惰性气体保护焊分为手工焊、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的送进均由机械完成。在自动 钨极氩弧焊中，填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指填充焊丝经预热后再添加到熔池中去，这样可 大大提高熔敷速度。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。
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放射性危害
放射性危害
氩弧焊和等离子弧焊割使用的钍钨电极含有1—1.2%的氧化钍，钍是一种放射性物质，在焊接过程中和与钍 钨棒的接触过程中，受放射线影响。
放射线以两种形式作用于人体：一是体外照射，二是通过呼吸和消化系统进入体内发生体内照射。从对掩氩 弧焊和等离子弧焊的大量调查和测定证明，它们的放射性危害性是较小的，因为每天消耗钍钨极棒仅100—200毫 克，放射剂量极微，对人体影响不大。
钨极惰性气体保护焊
在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材 和填充焊丝的焊接方法
01 分类
03 缺点 05 放射性危害
目录
02 优点 04 焊接方法
基本信息
钨极惰性气体保护焊是指在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如 果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体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，从而可获得优质的焊缝。保护气体主要采用氩气。
上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，半自动钨极氩弧焊则很少应用。
优点
钨极惰性气体保护焊详细讲解
焊
2
原理及特点
01
第一节 钨极惰性气体保护焊
的
01 TIG焊的基本原理
02 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 TIG (Tungsten Iner t Gas Welding) 。
03 薄板焊接—般不需填充金属。
ONE
第四节 钨极惰性气体保护焊工艺
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气体保护效果
一、气体保护效果
（一）影响气体保护效果的主要因素
1. 气体种类
TIG焊时采用的保护气体有氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦混合的惰性气 体。
焊接不锈钢时在氩或氦中加入少量氢，主要是为了提高焊接速度；焊 接铜及其合金时，有些情况在氩中加入一些氮。但氩气比氦气重，也比空气 重1.4倍，作保护气时不易飘散，保护效果好。而为了获得同样的保护效果， 氦气流量必须是氩气的2～3倍
缺点
需要特殊的引弧装置 由于氩气和氦气的电离电压较高，钨极的 一处功又较高，且一般不允许钨极和工件接触，以防止烧损钨 极，产生夹钨缺陷。所以，TIG焊的引弧是比较困难的，通常需 要采用特殊的引弧装置。 熔深浅，熔敷速度小，焊接生产率较 低；
对工件清理要求高 TIG焊时没有脱氧去氢的能力，因此对焊前 的除油、锈等清理工作要求严格。尤其在焊接易氧化三有色金 属如铝、镁及合金等，否则，会严重影响焊缝质量。
使用的惰性气体：氩(Ar)气、氦(He)气或氩、氦混合气体， 在某些场合下可加入少量氢。
TIG焊操作方式有： 手工焊、半自动焊和自动焊三种。
TIG焊的特点
(完整word版)钨极气体保护焊
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，勿需焊后清渣，适应于各种位置的焊接。
但在室外作业时需采取专门的防风措施。
根据保护气体的活性程度，气体保护焊可以分为惰性气体保护焊和活性气体保护焊。
钨极氩气保护焊是典型的惰性气体保护焊，它是在氩气（Ar）的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法，通常我们一般用英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Welding）焊表示。
钨极氩弧焊原理、分类及特点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所示。
焊接时氩气从焊枪的喷咀中连续喷出，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者不加填充焊丝。
图1 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：上述几组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；它本身既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治金反应简单易控制，因此为获得高质量的焊缝提供了良好的条件。
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能够自动清除工件表面的氧化碳作用，因此，可成功地焊接一些化学活泼性强的有色金属，如铝、镁及其合金。
第6.7章 Ar焊06
2. 交流电源
在交流反极性半波有阴极破碎作用，可清 除氧化膜。 在交流正极性半波阴极Ｗ又可得到冷却, 同时发射电子有利于引弧和电弧稳定燃烧， 因此一般都采用交流电源。 但交流电流焊Al－Mg时存在两个问题： ①直流分量 ②过点电弧不稳定。
(１) 交流Ｗ极Ａr焊存在的问题：
正半波：W(-)，工件＋，
Ｗ极Ａr焊特点：
1.电弧燃烧中，电极不熔化，过程稳定，质量好。 2.Ar单原子气体，温不分解，热量损失少，引燃后电 弧稳定。 3.Ar不与金属反应，不溶于金属，合金元素不烧损， 不产生气孔。 4.Ar气无还原性，无脱氧去Ｈ作用，焊前对焊接区严 格 清理。 5.Ar电离子势高，引燃困难，须采用特殊引弧措施。
三、规范参数选择：
手工Ｗ极Ar焊规范参数对焊缝成形的影响与
第一章相同。 不同材料，板厚，接头形式，规范参数见表 4─10。
四、注意问题（操作技术）：
1. 提前送气，焊后待Ｗ极熔池冷却后，停 止送气。 2. 采用非接触引弧，防止夹Ｗ。 3. 装引弧板，以免污染焊件。 4. 焊丝，焊枪，与工件的相对位置，其它 与 气焊基本相同。
1) 消除直流分量，三种方法： ①在焊接回路中串联直流电源: ②在回路中串联电容 ③在回路中接入电阻和二极管
2)
引弧和稳定措施： ①提高焊接U。： U。＝150--220v，易引弧，稳弧效果好三台 串联，但不经济，成本高。很小采用。高频 对人体无害，低频阻抗大，对人体起安全作 用。 ②采用高频振荡器（高频高压发生器） 高压：引弧， 高频：安全 ③高压脉冲引弧和稳弧装置
一、TIG焊设备组成： (1)手工TIG焊设备 包括焊接电源、控制系统、引弧装置、稳弧装 置(交流焊接设备用)、焊枪、供气系统和供水系统 等部分。 控制系统包括两部分： 一部分是为了保证焊接电源实现TIG焊所要求的垂 降外特性、电流调节特性等； 另一部分是为了协调气体与电源之间先后顺序而设 置的程序控制系统。
钨极氩弧焊的技术特点及应用
钨极氩弧焊的技术特点及应⽤钨极氩弧焊的技术特点及应⽤⼀、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。
三、钨极氩弧焊的分类钨极氩弧焊按操作⽅法可分为⼿⼯钨极氩弧焊和机械化焊接两种。
对于直线焊缝和规则的曲线焊缝，可采⽤机械化焊接。
⽽对于不规则的或较短的焊缝，则采⽤⼿⼯钨极氩弧焊。
⽬前使⽤较多的是直流⼿⼯钨极氩弧焊，直流钨极氩弧焊通常分为两种：1、直流反极性在钨极氩弧焊中，虽很少⽤直流反极性，但是，它有⼀种去除氧化膜作⽤。
所谓去除氧化膜作⽤，在交流焊的反极性半波也同样存在，它是成功地焊接铝、镁及其合⾦的重要因素。
铝、镁及其合⾦的表⾯存在⼀层致密难熔的氧化膜覆盖在焊接熔池表⾯，如不及时清除，焊接时会造成未熔合，在焊缝表⾯还会形成皱⽪或产⽣内⽓孔、夹渣，直接影响焊接质量。
钨极惰性气体保护焊(TIG)
焊接参数
01 02
焊接电流
电流的大小直接影响焊接熔池的深度和宽度，进而影响焊缝的强度和外 观。电流过小会导致熔深不足，焊缝强度不够；电流过大则可能导致焊 缝过深、咬边等缺陷。
焊接速度
焊接速度决定了单位时间内完成的焊接长度。速度过快可能导致焊缝未 完全熔合，速度过慢则可能导致焊缝过宽、过深。
03
电弧电压
缝氧化或气孔。
05
TIG焊接应用实例
航空航天领域应用
总结词
关键技术，高标准要求
详细描述
钨极惰性气体保护焊在航空航天领域应用广泛，主要用于飞机机身、机翼、发 动机部件等的焊接，由于航空材料的高质量和安全性要求，TIG焊接技术能够满 足其严格的标准和要求。
汽车制造领域应用
总结词
高效、高质量
详细描述
电弧电压决定了电弧的长度，进而影响焊接熔池的形状和大小。电压过
高可能导致电弧过长、不稳定，电压过低则可能导致电弧过短、不稳定。
焊接材料
母材质量
母材的化学成分、机械性能和表面状态等都会影响焊接质量。例 如，碳含量过高可能导致焊缝脆化；表面有油污、锈迹等会影响 焊接过程的稳定性和焊缝质量。
填充材料
填充材料的化学成分、纯度等也会影响焊接质量。例如，杂质过 多可能导致焊缝脆性增大；合金元素不足可能导致焊缝强度下降 。
在汽车制造领域，钨极惰性气体保护焊主要用于发动机、变速器、车架等关键部 件的焊接，由于汽车制造业对焊接质量和效率的高要求，TIG焊接技术能够提供 高效、高质量的焊接解决方案。
压力容器领域应用
总结词
高强度、高密封性
详细描述
在压力容器制造中，钨极惰性气体保护焊主要用于封头、筒体等关键部位的焊接，由于压力容器对焊接强度和密 封性的高要求，TIG焊接技术能够提供可靠、安全的焊接工艺。
钨极惰性气体保护焊
第一节 TIG焊原理及特点
一、TIG焊的基本原理及分类 1、TIG焊工作原理
2、TIG焊的分类 电流：直流 交流 脉冲 操作方式：手工 自动 二、TIG焊特点及应用 1、焊接质量好 2、适应能力强 3、焊接范围广 4、焊接效率低 5、焊接成本高
第二节 TIG焊的焊接材料
（3）交流钨极氩弧焊 电极正负极不断交换，正半周期钨极冷却， 负半周期有阴极清理作用，可以焊接Al、Mg 合金和其他金属材料。
2、钨极直径及端部形状 3、焊接电流
4、氩气流量和喷嘴直径
5、焊接速度
6、电弧电压 7、喷嘴与焊件间的距离 8、钨极伸出长度 一般为3~6mm，角焊缝为7~8mm。
一、TIG焊的钨极和焊丝 1、钨极 作用：传导电流、引燃电弧、维持电弧正常 燃烧。 要求：较大的许用电流，熔点高、损耗小， 引弧和稳弧性能好。 常用类型：纯钨极 钍钨极 铈钨极
钍钨极：红色 铈钨极：灰色 纯钨极：绿色 直径：0.5mm 1.0mm 1.6mm 2.0mm 2.5mm 3.2mm 4.0mm 5.0mm W Ce - 20
（3）直流分量及消除装置 产生：交流电焊接时，钨极材料与焊件特征 不一样，所以正反接法焊接电流大小 不一样，而有偏差，这一偏差为直流分 量。 危害：减焊接回路中串联二极管和电阻 在焊接回路中串联电容
2、焊枪 水冷式焊枪（QS） 气冷式焊枪（QQ）
2、焊丝 钢焊丝 有色金属焊丝 铜合金焊丝：HS 铝合金焊丝：S 二、TIG焊的保护气体 气瓶：灰色 字体：绿 色 容积：40L 最高工作压力：15mpa
第三节 TIG焊设备
一、TIG焊设备分类及组成 1、焊机 （1）焊接电源 电弧静特性：水平 电源外特性：下降 直流正接电流大于100A 直流反接电流小于100A （2）引弧及稳弧装置 电弧引燃困难，在使用交流电时，电弧稳定 性差。
《电弧焊与电渣焊》第6章 钨极惰性气体保护焊(TIG)
电压波形
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电流波形
3. 方波（矩形波）交流电源
（1）方波电流过零后增长快， 再引燃容易，大大提高 了稳弧性能。
（2）选择最小而必要的K， 使其既能满足清除氧化 膜的需要，又能获得最 小的钨极损耗和可能的 最大熔深。
（3）正、负半波电流幅值可调，焊接铝、镁及其合合时， 无需另加消除直流分量装置。
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2. 电弧电压 3. 焊接速度 4. 焊丝直径与填丝速度 5. 保护气体流量 6.钨极直径与形状 7.钨极伸出长度
前端呈尖锥角 前端呈平顶锥形
直流正接（ThW极）
直流反接（W极）
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四、实际焊接时，确定焊接参数的顺序
根据被焊材料的性质，先选定焊接电流的种类、 极性和大小，然后选定钨极的种类和直径，再选定 焊枪喷嘴直径和保护气体流量，最后确定焊接速度。 在施焊的过程中根据情况适当地调整钨极伸出长度 和焊枪与焊件相对的位置。
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2. 钨极材料
（1） 纯钨电极 一般在交流TIG焊中使用，当钨电极不需要保
持一定的前端角度形状时可以使用纯钨极。 （2） 钍钨极
一般用于TIG直流正接；由于钍元素具有一定的 放射性，因此应用受到一定限制。 （3） 铈钨极
它的使用性能在某些方面优于钍钨极；其缺点 是不适合于大电流条件下使用。 （4） 其他电极
选用氦气 ； （4）焊接不锈钢时可以在氩或氦中加入少量氢气 ； （5）焊接铜及其合金时，有些情况下也加入少量氮气。
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一、钨 极
1. 对电极的要求及钨极性能
（1）对钨极的要求，一般应满足三个条件： （a）引弧及稳弧性能好； （b）耐高温、不易损耗； （c）电流容量大。
（2） 钨极性能： （a）钨(W)的电子逸出功为4．54eV，但其熔点高，在高温 时有强烈的电子发射能力，因此是一种目前最好的非 熔化电极的材料。 （b）当在钨中加入微量逸出功较小的稀土元素，或它们的 氧化物，能显著地提高电子发射能力。既易于引弧和 稳弧，又可提高其电流的承载能力。
钨极惰性气体保护焊TIG
TIG焊：惰性气体保护，利用钨极与焊件间
产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（或不加 填充焊丝），形成焊缝。
钨极惰性气体保护焊TIG
6
1.1 计
A
Panasonic
Pana-TIG WP 300
气管
冷却水
负极电缆
气瓶 焊枪
开关
正极电缆
焊接电流 钨极惰性气体保护焊TIG
焊接质量变差。 3. 性质：重量是空气的1.4倍，气体保护效果好。
无脱氧或去氢作用，清理要求严格。
钨极惰性气体保护焊TIG
10
钨电极
1. 作用：传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧。 2. 对钨极的要求：发射电子能力强，电流承载能力
大，寿命长，抗污染性好。
钨极
标志颜色
150 mm
钨极惰性气体保护焊TIG
也可采用氦气或氦氩混合气作保护气体。
在焊接不锈钢、镍基合金和镍铜合金时可采用
氩一氦混合气作保护气体。 。
钨极惰性气体保护焊TIG
9
✓ 保护气体：
1.气瓶：Ar为气态储存，瓶子表面涂成灰色并注有
“氩”绿色字标志字样，最高工作压力为150㎏。
使用时应避免阳光的强烈照射或放置在热源旁边。
焊接时要将气瓶稳固直立，不允许将其水平放置。 2. 纯度：纯度应为99.99 %。否则产生气孔，夹渣，
特点
易于实现机械化自动化
电弧稳定，无飞溅、 成型好、变形小、焊
接性能好
焊接范围广,可适 用0.3㎜以上不同 板厚，（6mm以下
作业性好，明弧操作， 便于观察和控制熔池
与手工焊比：焊接成本较高，抗风能力差，设备较复杂
钨极惰性气体保护焊TIG
钨极惰性气体保护焊TIG焊的原理及特点及焊接材料
钨极惰性气体保护焊TIG焊的原理及特点及焊接材料定义：使用钨极或者活化钨极作为电极的非熔化极惰性气体保护焊方法（TIG）(Tungsten Inert Gas)。
一、TIG焊的基本原理及分类1.TIG焊的工作原理利用钨极与焊件之间的电弧热，在惰性气体的保护下，熔化焊丝及焊件形成熔池，凝固后形成焊缝。
2.TIG焊的分类分为手工IG焊和自动IG焊。
二、TIG焊的特点及应用特点：（1）焊接质量好；（2）适应性强（电弧稳定、不飞溅、热源焊丝分别控制、全位置焊接、机械化自动化）；（3）可焊金属多（惰性、阴极雾化）；（4）生产效率低（钨极限制，电流小、熔深浅、熔敷速度小）；（5）成本高。
应用：可用于焊接各种金属，尤其是活泼金属的焊接；在各个领域都有应用；能适应厚、薄件、超薄件（0.1mm）的焊接及全位置焊接；适合6mm以下，6mm以上用于打底焊。
薄件：不开坡口，不填丝，可采用脉冲焊；厚件：填充焊丝，开坡口，热丝焊。
三、TIG焊的焊接材料1.TIG焊的钨极和焊丝（1）电极材料TIG焊电极的作用是导通电流、引燃电弧并维持电弧稳定燃烧。
要求：1）由于焊接过程中要求电极不熔化，因此电极必须具有高的熔点，钨的熔点为3380°C以上，可满足要求。
损耗：正常：氧化、蒸发。
异常：短路时，特别是与熔池短路时。
2）电流容量大：即一定直径的钨极允许通过的最大电流。
允许通过的电流是有限的，过大则钨极熔化。
形成熔球，电弧漂移。
3）引弧及稳弧性能好，还要求电极具有较低的逸出功、较大的许用电流、较小的引燃电压。
纯钨（W）: 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、寿命短钍钨（WTh）: 引弧非常容易, 更高的负载能力，但稍带放射性铈钨（Wce）: 性能优于钍钨，无放射性，寿命长，载流能力大（高5～8%）；阴极电位低、电弧稳定。
镧 钨（WL ）: 比钍钨或铈钨有更长的使用寿命， 但引弧性能不好。
电极的颜色：钍钨极-红色，铈钨极-灰色，纯钨极-绿色 常用直径：0.5mm 、1.0mm 、1.6mm 、2.0mm 、2.5mm 、3.2mm 、4.0mm 、5.0mm牌号：W Ce —20（2）焊丝采用TIG 焊焊接厚板时，需要开V 形坡口，并添加必要的填充金属。
焊接方法与设备钨极惰性气体保护焊第五章钨极惰性气体保护焊
3、氩弧焊适用焊接范围
2 氩弧表面熔凝
氩弧表面熔凝实际上是用电极与工 件之间产生的电弧热，使表面产生 局部的重新熔化，并在冷基体的作 用下快速凝固，从而使组织细化， 实现硬度和韧性的最佳结合。
适用范围：
氩弧熔凝最适用于铸铁、高碳高合金钢。 铸铁熔凝后形成莱氏体组织，进一步冷却， 将引起奥氏体向马氏体转变主要应用于模 具，提高了模具的表面强度、耐磨性和热 稳定性。
加热到相变以上(奥氏体转变温度以上，产生马氏 体等相变强化(即表面硬化或淬火硬化)，由于氩 弧加热能量利用率高，速度快，温度梯度大，冷 却速度快，材料的相变过程时间短，奥氏体晶粒 来不及长大，可获超细晶粒的组织，而使材料表 层具有较高的强硬性和耐磨性。
适用范围:
适合于碳钢、中碳低合金钢、铸铁等材料的表 面强化。例如，对45钢和T7钢，经氩弧加热， 在钢的表面形成细针马氏体，45钢和T7钢的 表面硬度HRC分别达到62和66。因心部没有 受到加热温度的影响，仍保持原有45钢和T7 钢的较好塑性和韧性。在导轨，船用柴油机活 塞及一些工、模具上应用都取得了很好的效果。
合金粉末选择根据零部件的性能要 求和氩弧表面合金化的工艺要求来 定。如以耐磨为主，就应选W，Ti， B，Mo等元素及其碳化物；以耐 蚀为主，就应选Ni，Cr元素。
4 氩弧熔覆
按需要在基体材料表面预先涂覆一 层特殊性能的合金粉，并用氩弧加热将 其熔化，在基体表面形成具有某些特性 的覆层。它与氩弧表面合金化有类似之 处，但要防止涂覆层与基体过分地混合 熔融而得不到所需要的涂层，这一点是 与氩弧表面合金化不同的。
钨极惰性气体保护焊方法与设备的操作实验
钨极惰性气体保护焊方法与设备的操作实验一、实验目的1、了解TIG 焊设备的组成及其操作过程；2、了解铝合金焊接时电弧的阴极雾化作用；3、了解工艺参数对焊缝成形的影响；二、实验设备及材料(一) 钨极氩弧焊机(WSE-200逆变交直流氩弧焊机)(二) 氩气(三) 减压表(四) 电焊面罩(五) 砂纸(六) 铝板(七) 不锈钢板三、实验原理TIG 焊是在惰性气体的保护下，利用钨极和工件之间产生的焊接电弧熔化母材及焊丝的一种焊接方法。
焊接时，惰性气体从焊枪的喷嘴中喷出，把电弧周围一定范围的空气排出焊接区，从而为形成优质焊接接头提供了保障，见图1。
焊接时，保护气体可采用氩气、氦气或 图1 钨极惰性气体保护焊示意图 1一喷嘴; 2一钨极; 3一电弧; 4一焊缝; 5一焊件; 6一熔池; 7一填充焊丝; 8一氨气氩+氦混合气体，特殊场合也采用氩气+氢气或氦气+氢气混合气体。
焊丝根据焊件设计要求，可以填加或不填加。
如果填加焊丝，一般从电弧的前端加入或者直接预置在接头的间隙中。
TIG焊电弧燃烧过程中，由于电极不熔化，易维持恒定的电弧长度,焊接过程稳定；氩气、氦气的热导率小，又不与液态金属反应或溶解在液态金属中，故不会造成焊缝中合金元素的烧损；同时，填充焊丝不通过电弧区，不会引起很大的飞溅。
所以，整个焊接过程十分稳定，易获得良好的焊接接头质量。
TIG焊有直流、交流、脉冲等不同焊接方法，直流钨极氩弧焊没有极性变化，但电极接正还是接负，对电弧的性质及对母材的熔化有很多的影响。
1）直流反极性焊接钨电极接在直流电源的正端时称作直流反极性(DCRP)焊接。
反极性焊接时，钨极是电弧的阳极，受到大量的电子撞击，电极产热量大而被过热熔化，即使是粗径电极电流也只能在100A以下。
此时，由于钨极不具有发射电子的作用，所以可以使用纯钨极。
但是反极性接法时，电弧具有对母材表面的氧化膜进行清理的现象(清理作用)。
电极接正时，母材是阴极，从其表面发射出电子。
钨极氩弧焊特点
钨极氩弧焊特点
钨极氩弧焊是一种以钨极作为电极的气体保护电弧焊，其特点包括以下几个方面：
1. 惰性气体保护：钨极氩弧焊使用惰性气体（通常是氩气）作为保护气体，惰性气体可以有效地排除空气中的氧气和水分，减少金属的氧化和氮化，提高焊缝的质量。
2. 焊缝质量高：由于惰性气体的保护，钨极氩弧焊能够产生高质量的焊缝。
焊缝外观整齐、致密，焊缝金属的晶粒细小，接头强度高，塑性和韧性好。
3. 焊接过程稳定：钨极氩弧焊的电弧稳定，焊接过程中电弧不易熄灭，焊接参数容易控制，焊接质量稳定可靠。
4. 适用范围广：钨极氩弧焊适用于焊接各种金属材料，如碳钢、合金钢、不锈钢、铝及铝合金、镁及镁合金等。
尤其适用于焊接易氧化、氮化的金属材料。
5. 操作灵活方便：钨极氩弧焊设备简单，操作灵活方便，可以进行手工焊接和自动焊接。
焊接时无需进行焊条的更换，提高了生产效率。
6. 无飞溅：相比其他电弧焊方法，钨极氩弧焊产生的飞溅很少，因此在焊接后不需要进行大量的清理工作。
7. 可焊性好：钨极氩弧焊可以焊接薄板、薄壁管等形状复杂的构件，对于不同位置和角度的焊缝也具有良好的适应性。
8. 明弧焊接：钨极氩弧焊采用明弧焊接，操作者可以清楚地观察到电弧和熔池的情况，便于控制焊接过程。
总之，钨极氩弧焊具有惰性气体保护、焊缝质量高、焊接过程稳定、适用范围广、操作灵活方便等特点，是一种应用广泛的焊接方法，特别适用于对焊缝质量要求较高的场合。
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第五章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
焊接工艺—钨极惰性气体保护焊
本章重点：①TIG焊的焊材：电极、焊丝；② TIG焊工艺； ③脉冲TIG焊 本章难点： ①交流TIG焊； ② TIG焊工艺（尤脉冲焊工艺） 学习建议： ①应把TIG焊与其它焊接方法的特点进行对比， 以促进理解、把握关键；②课本的内容不够完善，应注意所 补充的有关电极、工艺措施、脉冲TIG焊等有关内容；③通 过练习制订相应的焊接工艺等实践环节来培养和提高工艺能 力和经验。
背景：1930s，航空工业的大发展提出有色金属的焊接要 求，而MMA和SAW不能很好地解决这个问题（此前有原子 氢焊，但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题）。为适应有色 金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生。
焊接工艺—钨极惰性气体保护焊
一、TIG焊的原理（如图）
二、 TIG焊的特点
优点 （1）几乎可以焊接 所有的金属或合金 （2） 焊接质量好（焊缝纯净、 成形好、热影响区小） （3）适于薄板及打底／ 全位置焊（4）无飞溅
没有阴极清 理作用
用于大多数 的焊接场合 （除Al、Mg 外）
有阴极清理 电极载流能 实际很少 采
作用
力弱、熔深 用
小、钨极烧
损严重、引
弧困难
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正接与反接 焊接效果图
•钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理
直流正、反接时带电粒子的运动如图： 反接时如左图，工件为阴极， 正离子向工件运动。因阴极区 有很高的电压降，在电场作用 下正离子高速撞击工件（上的 氧化膜），使氧化膜破碎、分 解而被清理掉。又由于阴极斑 点总是优先在氧化膜处形成 （那里电子逸出功低），阴极 斑点又在邻近氧化膜上发射电 子，继而氧化膜又被清除……
正弦波交流：设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有
特别措施消除）。
变脉宽方波交流：设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波交
流有优势。
变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极清
理作用影响更大）
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交流TIG焊由于电弧每秒100次过零点，加上电极（钨）与焊件（钢、 铝等）的物理性质、体积差别巨大，导致正、负半波电流波形严重不 对称（正半波大、负半波小），带来以下问题需要解决：
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二、交流TIG焊
应用：用于焊接铝、镁、铝青铜等合金 （表面易氧化、氧化膜致密）。
正半周电极烧损降低，负半周获得阴极清
理作用／熔深和钨极的电流承载能力介于
DCEN与DCEP之间（左图）。
交流的电流形式
i
i
t
DCEN i
t
AC t
⑴正弦波交流
⑵变脉宽方波交流
⑶变极性方波交流
一、分类及组成 分类（略） 组成：
电源 控制系统 引／稳弧装置 焊枪 供气系统 （水冷系统） (自动焊设备还应包括焊接小车和送丝装置)
•编号方法 如WSJ-400、WSM-400、
WSE-400等（各项字母的意 义参见GB/T10249-1988 《电焊机型号编制方法》）
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QS-75/400 气冷焊枪QQ（小电流焊接用I≤ 100A） 如：
QQ-85/100-C 结构组成如右图，外观如下图。
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喷嘴内径DN、长度l0和钨极直径dw之 间的关系大致为（单位mm）：
DN=(2.5 ~ 3.5) dw L0=(1.4 ~ 1.6) DN+(7 ~ 9)
缺点 焊接效率低、成本 高；对焊前清理要求严格； 需要特殊的引弧措施；紫 外线强烈、臭氧浓度高； 抗风能力差。
焊接过程动画
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三、 TIG焊的应用
材料：多用于有色金属及其合金 厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm以下为宜） 位置：多用于打底（单面焊双面成形），薄件及管-管、管-板也用于填充和盖 面
但这时大量电子从工件向钨极运动，把大量能量交给钨极，导致其温度升高而烧 损。要避免烧损，只有减小电流！（电流承载能力通常只有正接的1/10，电流太小， 无实用价值。）
正接时如右图，这时电子向工件运动，虽数量多，但体积、质量太小，不能击 碎氧化膜，没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射，带走大量能量（对钨 极产生冷却作用），所以钨极烧损少、电流承载能力大。
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第二节 TIG焊的电流种类和极性
•TIG焊的电流种类和极性计有 直流：正接 反接 交流：正弦交流 变极性方波交流
它们各有不同的特点和适用场合，应正确选Байду номын сангаас。 一、直流TIG焊
极性
优点
缺点
应用
正接 (DCEN)
反接 (DCEP)
电极载流能 力强、熔深 大、钨极烧 损少、引弧 容易
（一）焊接电源 直流电源、交流电源、交直流
电源均采用陡降或垂直下降外特 性。陡降外特性的电源与普通电 弧焊的并无多大差别，原则上可 以通用。
多特性电源（我国清华大学 1980s的专利）
逆变电源（发展方向）
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（二）焊枪及电极 1、焊枪（编号规则见P140）
水冷焊枪QS（大电流焊接用I＞ 100A ） 如：
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第一节 TIG焊的特点及应用
几个概念： 钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert-gas arc welding） 使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体 保护电弧焊，简称TIG焊, GB/T5185-1985的标注代号是141。 钨极气体保护电弧焊GTAW（gas tungsten arc welding） 钨极氩弧焊 argon tungsten arc welding（141） 氩弧焊 argon arc welding
1、过零点复燃（稳弧）
解决办法：用高压脉冲（≥1500V）稳弧
i
2、回路直流分量的消除
解决办法：在回路中串接电容器（隔直传交）
t
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除以上的电流形式外，TIG焊还可以用脉冲电流形式（包括直流脉 冲和交流脉冲，将在第五节介绍）
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第三节 TIG焊设备