手工鎢極氬弧焊是一種非熔化極氣體保護(hù)焊方法，又叫做TIG焊。其原理是利用鎢極與焊件間產(chǎn)生的電弧熔化母材及填充焊絲進(jìn)行焊接。焊接過程中，鎢極、熔池、鄰近區(qū)域及填充焊絲端部均處在氬氣保護(hù)之中。手工鎢極氬弧焊的焊接過程如下圖所示。

（1）保護(hù)性能優(yōu)良

氬氣是一種惰性氣體，它既不溶于液態(tài)金屬，也不與熔化金屬發(fā)生反應(yīng)，也不會(huì)造成合金元素的燒損，可有效避免氣孔的產(chǎn)生，對(duì)熔池保護(hù)效果較好。

（2）可實(shí)現(xiàn)高電流密度焊接

氬氣的熱容量和導(dǎo)熱性小，機(jī)械壓縮效應(yīng)好，電弧熱量集中，可實(shí)現(xiàn)高電流密度焊接。

（3）明弧焊接

因?yàn)楹附舆^程是明弧焊接，所以可以在焊接過程中方便地觀察熔池，對(duì)單面焊雙面成形極為有利。

（4）焊接過程穩(wěn)定

焊接過程中電弧燃燒穩(wěn)定，無飛濺，焊縫成形美觀。

（5）適用范圍廣

手工鎢極氬弧焊適用于各類金屬和各種空間位置的焊接，也適用于超薄件的焊接。

手工鎢極氬弧焊的缺點(diǎn)是焊接生產(chǎn)率低，不宜在有風(fēng)的地方施焊，且焊工易疲勞。

手工鎢極氬弧焊設(shè)備由弧焊電源、控制裝置、焊槍、供氣和供水系統(tǒng)等部分組成。

1.焊接電源

手工鎢極氬弧焊焊接電源分直流和交流兩大類。根據(jù)所焊的材料不同，可選擇不同類型的焊接電源，具體選擇方法如下：

1）當(dāng)焊接一般結(jié)構(gòu)鋼和銅合金材料時(shí)，可選用直流電源。

2）當(dāng)焊接薄板結(jié)構(gòu)或熱敏感性較強(qiáng)的鈦合金材料時(shí)，可選用直流脈沖氬弧焊機(jī)。

3）當(dāng)焊接鋁、鎂及其合金材料時(shí)，可選用交流氬弧焊機(jī)。

2.引弧裝置

由于氬氣的電離電位較高，引燃電弧較困難，因此專用的鎢極氬弧焊機(jī)都設(shè)有引弧裝置。直流氬弧焊機(jī)接入脈沖引弧器，交流氬弧焊機(jī)接入高頻振蕩器以利于引弧。如果只能采用普通直流電源時(shí)則必須要求有較高的空載電壓。

3.穩(wěn)弧裝置

直流電源焊接時(shí)，由于電流平穩(wěn)，不需增加特殊的穩(wěn)弧裝置。但交流電源則不同，由于電源是以50Hz的頻率供給，正半波到負(fù)半波每秒有100次的電弧衰減熄滅過程，使鎢極電子發(fā)射和氣體電離程度減弱。不增加穩(wěn)弧裝置，電弧無法穩(wěn)定，甚至熄弧。所以通常在交流電源內(nèi)部串接脈沖穩(wěn)弧器，以穩(wěn)定電弧。

4.供氣、供水裝置

手工鎢極氬弧焊焊槍由于長(zhǎng)期在高溫下使用，不但氣管有可能燒化粘連，破壞氣路暢通，其他元件也易過熱損壞，同時(shí)，過熱的焊槍也使焊工無法操作。因而冷卻裝置必不可少。當(dāng)采用小參數(shù)、短時(shí)間焊接時(shí)，可采用特制的氣冷焊槍依靠氬氣進(jìn)行冷卻。而采用較大參數(shù)或長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí)，必須接入循環(huán)水進(jìn)行冷卻。

1.氬氣

氬弧焊對(duì)氬氣的純度要求很高。如果氬氣中含有氧、氮或其他氣體，將會(huì)降低氬氣保護(hù)性能，造成焊縫氣孔、夾渣等缺陷，同時(shí)氧化作用增加也使鎢極燒損嚴(yán)重。所以，我國(guó)對(duì)焊接用氬氣純度的要求為99.99%（體積分?jǐn)?shù)）以上。

2.鎢極

鎢極作為電極，起傳導(dǎo)電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。因此，要求鎢極必須有良好的導(dǎo)電性和耐高溫性能，同時(shí)要求焊接時(shí)對(duì)人體的危害要小。

目前國(guó)際上使用的鎢極主要有四類，即純鎢極、鈰鎢極、鋯鎢極和釷鎢極等。目前，我國(guó)建議采用的電極主要是鈰鎢極。其優(yōu)點(diǎn)是：引弧容易，和釷鎢極相比，引弧電壓可下降50%以上。電弧燃燒穩(wěn)定，高溫性能強(qiáng)，電弧壓縮性好，熱量集中，因而燒損率低。與釷鎢極相比，可降低燒損5%～50%。許用電流較釷鎢極高5%～8%。且放射性極小，對(duì)人體無害。

3.焊絲

手工鎢極氬弧焊用焊絲應(yīng)符合GB/T8110-2020《熔化極氣體保護(hù)電弧焊用非合金鋼及細(xì)晶粒鋼實(shí)心焊絲》、GB/T4240-2019《不銹鋼焊絲》和GB/T10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》的質(zhì)量規(guī)定。由于氬氣保護(hù)的特殊性，對(duì)焊絲化學(xué)成分和表面質(zhì)量的要求應(yīng)高于其他類焊接方法。焊絲表面如有油污或氧化物，必須嚴(yán)格清理。焊接過程中應(yīng)使用專用焊絲，對(duì)于非氣體保護(hù)焊用焊絲，如埋弧焊用焊絲，一般不能在氬弧焊中使用，以防因化學(xué)成分和表面質(zhì)量問題造成焊接過程不穩(wěn)定和氣孔、裂紋等焊接缺陷的出現(xiàn)。

鎢極氬弧焊的氣體保護(hù)效果、焊接過程穩(wěn)定性和焊縫質(zhì)量，均直接與焊接參數(shù)有關(guān)。為此，合理地選擇焊接參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。

手工鎢極氬弧焊的主要焊接參數(shù)為：焊接電流、電弧電壓、鎢極直徑、噴嘴直徑、焊接速度、電源種類及極性和氬氣流量等。

1.焊接電流

焊接電流的大小需根據(jù)焊件厚度、坡口形式、空間位置、鎢極直徑等進(jìn)行選擇。過大或過小的焊接電流都會(huì)使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。當(dāng)焊接電流過大時(shí)，會(huì)造成燒穿、焊縫下陷、咬邊等，還可能導(dǎo)致鎢極燒損、夾鎢和電弧不穩(wěn)定等問題。當(dāng)焊接電流過小時(shí)又會(huì)使電弧偏吹、燃燒不穩(wěn)定，產(chǎn)生未焊透和氣孔等缺陷。

2.電弧電壓

電弧電壓影響焊縫的熔深和熔寬。過高的電弧電壓會(huì)使氣體保護(hù)效果下降，易使焊縫氧化和產(chǎn)生未焊透、氣孔等缺陷。所以應(yīng)盡量采用短弧焊接，以達(dá)到良好的氣體保護(hù)效果，同時(shí)熱量集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫均勻，焊件變形小。單面焊雙面成形時(shí)可有效地控制熔池溫度，保證焊縫成形。

3.鎢極直徑

鎢極直徑是根據(jù)焊件厚度、材料性質(zhì)及焊接電流的大小來選擇的。當(dāng)使用不同電源或電源極性時(shí)，鎢極許用焊接電流也需相應(yīng)改變。在不同的電源極性條件下，鎢極直徑和許用焊接電流之間的關(guān)系見下表。

一定的鎢極直徑對(duì)應(yīng)一定的許用焊接電流。若焊接過程中所用焊接電流值超過此許用焊接電流值，鎢極就要產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)熱、熔化和揮發(fā)等，還會(huì)造成電弧不穩(wěn)定和焊縫夾鎢等問題的出現(xiàn)。此外，鎢極端頭形狀對(duì)電弧穩(wěn)定性和焊縫成形也有很大影響。不同的鎢極端頭配以不同的鎢極直徑和焊接電流。在不同焊接電流和電源極性條件下，所選擇的鎢極端頭形式如下圖所示。

磨削鎢極端頭時(shí)，注意不得磨偏，應(yīng)磨成端面禿平，沒有凹凸現(xiàn)象。同時(shí)磨削方向應(yīng)順從鎢極長(zhǎng)度方向，如下圖所示。磨削出現(xiàn)橫紋時(shí)，必須進(jìn)行消除，否則電弧將出現(xiàn)不穩(wěn)定也不集中的現(xiàn)象。

4.噴嘴直徑

噴嘴大小和形狀直接影響保護(hù)區(qū)的保護(hù)范圍和效果。常見噴嘴形狀如下圖所示。

圓柱帶錐形或球形結(jié)尾的噴嘴，其保護(hù)效果******，氬氣流速度均勻，容易保持層流。圓錐形噴嘴，因氬氣流速度變快，故保護(hù)效果較差，但這種噴嘴操作方便，熔池可見度好，焊接時(shí)也經(jīng)常使用。

噴嘴直徑的選擇不宜過大，否則會(huì)妨礙操作，浪費(fèi)氬氣；也不宜過小，否則熔池保護(hù)不好，產(chǎn)生缺陷，同時(shí)燒損噴嘴。合適的噴嘴直徑可按下列經(jīng)驗(yàn)公式來確定：

D=（2.5～3.5）d

式中D--噴嘴直徑（mm）；

d--鎢極直徑（mm）。

5.焊接速度

焊接速度的大小影響熔寬和熔深。焊接速度太快，氣體保護(hù)效果不好，焊縫金屬容易被氧化，鎢極也易氧化，并容易出現(xiàn)未焊透和氣孔等缺陷。焊接速度太慢，可能出現(xiàn)咬邊、燒穿及背面焊瘤等缺陷。

6.電源種類和極性

電源種類和極性的選擇主要和材料的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鈦、銅及其合金時(shí)，采用直流正接為宜。當(dāng)焊接鋁、鎂及其合金時(shí)，采用交流電源為宜。

7.氬氣流量

如果氬氣流量過大，則氣體流速增大，難以保持穩(wěn)定的層流，對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)作用不利，同時(shí)帶走電弧區(qū)的熱量多，影響電弧燃燒的穩(wěn)定性。而氣體流量過小，容易受到外界氣流的干擾，以致降低氣體保護(hù)效果，使焊縫產(chǎn)生氣孔、氧化和合金元素?zé)龘p等現(xiàn)象。氬氣流量的選擇一般可按下列經(jīng)驗(yàn)公式來確定：

Q=kD

式中：Q--氬氣流量（L/min）；

D--噴嘴直徑（mm）；

k--系數(shù)，k=0.8～1.2，可按和噴嘴直徑成正比選取。

氬氣保護(hù)效果的好壞，還可以根據(jù)焊后焊縫表面的顏色來確定。以不銹鋼為例，焊后焊縫呈金黃色或銀白色時(shí)保護(hù)效果為最好；當(dāng)出現(xiàn)灰色或黑色時(shí)，則說明焊縫熔池中侵入了有害氣體或雜質(zhì)。當(dāng)然，根據(jù)焊縫表面顏色確定氣體保護(hù)效果時(shí)，還要考慮到氣體的純度和焊件表面是否有油、水分、銹等污物的影響。

選擇好合適的焊接參數(shù)，是否能獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，還取決于手工鎢極氬弧焊操作技術(shù)。

1.注意事項(xiàng)

為了保證獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，焊接過程中要注意保持正確的焊接姿式，隨時(shí)調(diào)整焊槍角度及噴嘴與焊件的距離。做到既要保證氣體保護(hù)效果，又方便觀察焊接熔池。焊接過程中要注意觀察鎢極燒損狀況。當(dāng)鎢極端頭呈銀白色時(shí)，說明保護(hù)效果良好。當(dāng)鎢極端頭呈藍(lán)色時(shí)，說明保護(hù)效果較差。如果鎢極端頭呈黑色或已燒損成球狀，說明鎢極已被污染，應(yīng)重新打磨鎢極端部，并調(diào)節(jié)氣體流量。

2.引弧

手工鎢極氬弧焊一般有三種引弧方式，即接觸引弧、短路引弧和引弧器引弧。

一般直流焊機(jī)作氬弧焊機(jī)使用時(shí)，鎢極易燒損，多用接觸引弧，這種引弧方法對(duì)焊工水平要求較高。短路引弧主要用于自動(dòng)鎢極氬弧焊。目前最廣泛應(yīng)用的是引弧器引弧，該方法由于是空間引弧，故對(duì)鎢極和焊件的影響極小，特別適用于單面焊雙面成形的打底焊。單面焊雙面成形時(shí)，當(dāng)采用接觸引弧時(shí)，最好使用引弧板，以防鎢極接觸坡口而產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象。電弧引燃后，要拉長(zhǎng)電弧，對(duì)焊件坡口及根部進(jìn)行預(yù)熱，然后填絲焊接。

3.焊接運(yùn)弧

手工鎢極氬弧焊的焊接方向一般為由右向左，環(huán)焊時(shí)由下至上。焊炬與焊件表面的夾角保持在65°～85°之間。焊絲置于熔池前面并與焊件表面呈15°～20°夾角。焊接時(shí)，在不妨礙操作的情況下，盡量采用短弧焊接，并力求送絲均勻，才能保證焊縫成形。為保證坡口兩側(cè)熔合良好，背面焊縫成形均勻美觀，氬弧焊槍也可做橫向擺動(dòng)，但擺動(dòng)頻率不宜太高，且要與填絲速度相配合。

4.接頭和收弧

收弧時(shí)應(yīng)適當(dāng)填充焊絲，使弧坑填滿，以防產(chǎn)生弧坑裂紋。當(dāng)切斷電源后，不要立即將焊槍抬起或移動(dòng)離開，待送氣停止后，方可移開焊槍。單面焊雙面成形時(shí)，要將收弧處焊成斜坡狀，不能產(chǎn)生死角，以防接頭產(chǎn)生不良現(xiàn)象。重新燃弧后，可在原收弧處拉長(zhǎng)電弧，稍作預(yù)熱，然后壓低電弧，此時(shí)可不填充焊絲而向前移動(dòng)，至斜坡處，再填充焊絲。接頭時(shí)注意熔池要貫穿到接頭根部，以保證接頭金屬熔透。

5.填絲要領(lǐng)

手工鎢極氬弧焊填絲方法分連續(xù)填絲法和斷續(xù)填絲法兩種。連續(xù)填絲時(shí)手臂動(dòng)作極小，焊絲緊貼焊縫表面，焊縫整齊美觀，多用于較薄焊件開I形坡口時(shí)的焊接。單面焊雙面成形采用連續(xù)填絲法時(shí)，焊絲應(yīng)緊貼坡口根部，使焊接電弧在熔化坡口邊緣時(shí)，焊絲也隨之一起熔化。斷續(xù)填絲法焊絲有向熔池不斷送進(jìn)的動(dòng)作，要求填絲動(dòng)作要輕，不得擾動(dòng)氬氣保護(hù)氣流，以防空氣侵入。斷續(xù)填絲法多用于電流較大的填充和蓋面層的焊接及全位置焊。