TIG焊

TIG焊tungsten inert gas (TIG) arc welding

TLG焊示意图

TIG焊（惰性气体钨极保护焊）

无论是手工焊接还是自动焊接0．5～4.0mm厚的不锈钢时，最常用的就是TIG焊。TIG焊还用于较厚断面根部焊道的焊接，主焊缝采用堆焊。

TIG焊的热源为直流电弧，工作电压为10～15伏，但电流可达300安，把工件作为正极，焊炬中的钨极作为负极。

惰性气体一般为氩气。

惰性气体通过焊炬送入，在电弧四周和焊接熔池上形成屏蔽。为增加热输入，一般向氩内添加5%的氢。但是，在焊接铁素体不锈钢时，不能在氩气内加氢。气体耗量每分钟约8～10升。在焊接过程中除从焊炬吹入惰性气体外，最好还从焊缝下吹入保护焊缝背面用的气体。

如果需要，可以向焊缝熔池内填充与被焊奥氏体材料成分相同的焊丝，在焊接铁素体不锈钢时，通常使用316型填料。

TIG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，无需焊后清渣。但在室外作业时需采取专门的防风措施。

根据焊接过程中电极是否熔化，气体保护焊可分为不熔化极（钨极）气体保护焊和熔化极气体保护焊。前者包括钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊和原子氢焊。原子氢焊目前在生产中已很少应用；等离子弧焊将在下一章介绍；本章内容史限于钨极惰性气体保护焊。

钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。它是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。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。在特殊应用场合，可添加小量的氢。用氩气作为保护气体的称钨极氩弧焊，用氦气的称钨极氦弧焊，由于氦气

价格昂贵，在工业上钨极氩弧焊的应用要比氦弧焊广泛午得多。本章以钨极氩弧焊为典型，介绍钨极惰性气体保护焊,某些地方也对氦气和钨极氦弧焊特有的性能做了说明。

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。

焊接电源外特性的选择

TIG焊时，由于使用的电流密度较小以及氩气的导热率晓，电弧基本不受压缩，电弧的静特性是水平的，根据电弧静特性对电源外特性的要求，不论采用交流电源还是直流电源，都应该采用下降外特性的电源。由于TIG 焊时，弧长的微小变化都会引起焊接电源发生很大的波动，所以，TIG焊时最理想的是采用垂直陡降外特性的电源（比如磁放大器式硅弧焊整流器），它可以消除由弧长变化引起的电流波动。

TIG焊焊接铝、镁及其合金时一般都采用交流电源

采用交流电源是的问题：

1）会产生直流分量

2）必须采取稳弧措施，由于交流焊机中存在电流不断换向的问题，每当电流改变方向是，都有一极短时间内没有电流流过，导致电弧不稳，甚至熄弧，所以交流电弧没有直流电弧稳定。

直流分量

交流电焊接铝、镁等金属是，钨极和铝、镁等工件的电子发射能力是不同的，钨极作为阴极时发射电子的能力比较强。正半周时钨极作为阴极，电弧空间电子数目增多，导电容易，就相当于电弧的等效电阻减小，所以在相同电源下，电弧电流就增大；相反，负半周时，电弧电流比较小。由于两半周的电流不对称，所以交流电弧的电流可以看成由两部分构成，一是直流电，一是叠加在交流部分上的直流电，这部分直流电流称为直流分量，它的方向和正半周内的电流方向相同，由母材流向钨极。这种交流电弧中产生直流分量的现象称为钨极交流氩弧焊的“整流作用”。一般，两种电极材料物理性能差别越大，直流分量就越大。直流分量的出现，会使阴极破碎作用减弱，影响焊接变压器的正常工作，所以有必要消除直流分量。

在焊接回路中串入反极性电池和隔离电容可以消除直流分量，电池产生的电流方向和直流分量方向相反，而电容只允许交流通过而直流不能通过。稳弧方面，采用高频振荡器稳弧或用高压脉冲引弧和稳弧。

钨极氩弧焊具有下列优点：

1）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。

2）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。

3）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。

4）由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。

不足之处是：

1）熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

2）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）。

3）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。

应用

由于氩气的保护，隔离可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，除了对焊接直流要求很高的场合，一般不采用TIG焊。