钨极氩弧焊任务一 认识钨极惰性气体保护焊

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。

TIG焊（钨极氩弧焊）的原理、特点及应用钨极惰性气体保护焊是利用高熔点钨棒作为一个电极，以工件作为另一个电极，并利用氩气、氦气或氩氦混合气体作为保护介质的一种焊接方法。

我国通常只采用氩气做保护气，因此又称为钨极氩弧焊，简称TIG焊或CGTAW焊。

1、TIG焊的原理用难熔金属纯钨或活化钨（钍钨、铈钨）作为电极，用氩气来保护电极和电弧区及熔化金属的一种电弧焊方法，通常又称为钨极氩弧焊，其原理如下图所示。

▲钨极氩弧焊的工作原理1—钨极2—填充金属3—工件4—焊缝金属5—电弧6—喷嘴7—保护气体氩气属惰性气体，不溶于液态金属。

焊接时电弧在电极与焊件之间燃烧，氩气使金属熔池、熔滴及钨极端头与空气隔绝。

2、TIG焊的特点（1）优点①用难熔金属钝钨或活化钨制作的电极在焊接过程中不熔化。

利用氩气隔绝大气，防止了氧、氮、氢等气体对电弧及熔池的影响，被焊金属及焊丝的元素不易烧损（仅有极少数烧损）。

因此，容易保持恒定的电弧长度，焊接过程稳定，焊接质量好。

②焊接时可不用焊剂，焊缝表面无熔渣，便于观察熔池及焊缝成形，及时发现缺陷，在焊接过程中可采取适当措施来消除缺陷。

③钨极氩弧稳定性好，当焊接电流小于10A时电弧仍能稳定燃烧。

因此特别适合薄板焊接。

由于热源和填充焊丝分别控制，热量调节方便，使焊接热输入更容易控制。

因此，适于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成形。

④氩气流对电弧有压缩作用，故热量较集中，熔池较小；由于氩气对近缝区的冷却，可使热影响区变窄，焊件变形量减小。

焊接接头组织紧密，综合力学性能较好；在焊接不锈钢时，焊缝的耐蚀性特别是抗晶间腐蚀性能较好。

⑤由于填充焊丝不通过焊接电流，所以不会产生因熔滴过渡造成的电弧电压和电流变化引起的飞溅现象，为获得光滑的焊缝表面提供了良好的条件。

钨极氩弧焊的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，便于检测及控制，便于实现机械化和自动化焊接。

（2）缺点①钨极氩弧焊利用气体进行保护，抗侧向风的能力较差。

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。

钨极氩弧焊原理钨极氩弧焊是一种常用的气体保护电弧焊方法，它利用惰性气体——氩气作为保护气体，采用钨极作为电极，进行焊接。

这种焊接方法在航空航天、汽车制造、压力容器制造等领域得到了广泛应用。

下面我们来了解一下钨极氩弧焊的原理。

首先，钨极氩弧焊的原理是利用钨极和工件之间产生的电弧来进行熔化焊接。

在焊接过程中，钨极作为电极，通过电弧加热工件和焊丝，使其熔化并形成焊缝。

而氩气作为保护气体，能够有效地防止氧气和水蒸气等有害气体对熔化池的污染，从而保证焊接质量。

其次，钨极氩弧焊的原理还包括焊接电路和焊接参数的控制。

在焊接电路中，焊接电源通过电弧启动装置产生电弧，通过恒流或脉冲控制方式来控制焊接电流，从而实现对焊接过程的精确控制。

焊接参数的选择对焊接质量也有着重要影响，包括焊接电流、电压、氩气流量、电极直径等参数的合理选择，能够保证焊接过程的稳定性和焊接质量。

此外，钨极氩弧焊的原理还涉及到焊接过程中的保护气体流动和热传导。

氩气作为保护气体，需要通过气体流量控制装置提供给焊接区域，形成一定的气氛保护，防止氧化和氢裂解等现象的发生。

同时，热传导是焊接过程中热量传递的重要方式，通过控制焊接参数和焊接速度，能够实现热输入和热输出的平衡，从而保证焊接质量和焊接接头的性能。

总的来说，钨极氩弧焊的原理是利用钨极和氩气形成的电弧来进行焊接，通过控制焊接电路和焊接参数，实现对焊接过程的精确控制，同时保证焊接区域的气氛保护和热传导，从而实现高质量的焊接。

这种焊接方法在工业生产中有着重要的应用价值，能够满足对焊接质量和效率的要求，是一种值得推广和应用的焊接技术。

通过以上对钨极氩弧焊原理的介绍，相信大家对这种焊接方法有了更深入的了解。

钨极氩弧焊作为一种高质量、高效率的焊接方法，将继续在工业生产中发挥重要作用，为各行业的发展和进步提供坚实的技术支持。

钨极惰性气体保护焊（TIG）一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。

•背景：1930s，航空工业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，为适应有色金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生。

１、TIG焊的原理（如图）２、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３、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）二TIG 焊的电流种类和极性１、直流TIG焊正接与反接焊接效果图实际很少采用电极载流能力弱、熔深小、钨极烧损严重、引弧困难有阴极清理作用反接(DCEP)用于大多数的焊接场合（除Al 、Mg 外）没有阴极理作用电极载流能力强、熔深大、钨极烧损少、引弧容易正接(DCEN)应用缺点优点极性钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理反接（左），在电场作用下正离子高速撞击工件（氧化膜），使氧化膜破碎、分解而被清理掉。

正接右图，电子向工件运动，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，对钨极产生冷却作用，所以钨极烧损少、电流承载能力大。

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。

（电流承载能力只有正接的1/10。

）２、交流TIG焊t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）。

DCEN AC三TIG焊设备１、分类及组成组成：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)１）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。

钨极氩弧焊实验一、实验目的⑴熟悉交、直流两用钨极氩弧焊机结构、电气原理、操作方法及工艺要点。

⑵了解直流分量对焊接设备、焊接电流和电弧电压波形及阴极雾化作用的影响。

⑶钨极氩弧焊使用直流电源时，观察电源极性不同情况下阴极雾化的现象，焊炬的载流能力和钨极烧损的大小。

二、实验原理⑴直流分量的产生及其危害交流钨极氩弧焊通常用的是50Hz的工频交流电，电源电压每秒钟有100次经过零点，100次改变方向。

因此，电极和母材的极性是在连续交替的变化过程中。

在交流电弧的情况下，由于电极和母材的电、热物理性能以及几何尺寸等方面存在着差异，造成在交流电两半周中的弧柱电导率、电场强度和电弧电压不对称，使电弧电流也不对称。

在钨极是阴极的半周，因钨极能被加热到较高的温度，使其逸出功较低，有较强的是电子发射能力，则负半波（即钨极为负的半波）时的再引燃电压和电弧电压都较低，通电时间相对较长，电流值也较大。

而正半波时（即钨极为正的半波），母材（如铝）为负极。

由于铝板不能被加热到较高的温度，故发射电子能力很弱，再引燃电压和电弧电压都较高，通电时间也相对较短且电流较小。

这样在钨极为负的半波回路电流大，铝板为负的半波电流小，I成份。

形成电弧的整流作用，在回路中有直流分量DC不难理解，如果母材与电极的电、热物理性质相差越大（如钨和铝），则直流分量越大。

反之，母材与电极的电、热物理性质相差不大，两者散热能力的差异只是由于几何尺寸不同所引起的，则上述不对称情况就不显著，直流分量就小。

直流分量的方向与钨极为阴极的半周内的电流方向相同，由母材流向钨极，相当于在焊接回路中存在着一个正极性直流电源。

的焊缝。

这是由于阴极斑点具有自动寻找氧化膜的性质所决定的，因为金属氧化膜的逸出功小，容易发射电子，所以在氧化膜上容易形成阴极斑点并产生电弧。

这种作用的关键条件是：阴极斑点的能量密度很高和阴极斑点有质量很大的正离子的撞击。

直流正接时，母材是阳极，阳极斑点就没有这种条件，所以母材上的氧化膜是无法去除掉的。

钨极氩弧焊常见焊接问题及解析钨极氩弧焊，顾名思义，以钨棒作为电弧的一极且不熔化，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。

可焊接钢和有色金属，在0.5~5mm厚度适合全位置焊接。

至于钨极氩弧焊的原理、设备，很多教材都有描述，本文就不多赘述。

本文主要关注钨极氩弧焊的工程应用，应用中可能出现的问题以及如何分析和解决。

先说说钨极，钨极看上去是个小东西，对焊接影响不大，其实不然，钨极对焊接质量至关重要。

钨的熔点约为3410°C，沸点约为5900°C，导热系数和高温挥发性小，强度高，是不熔化极电弧焊的理想电极材料。

目前广泛使用的是W-Th、W-Ce、W-La，他们的载流能力、引弧能力和使用寿命都比纯钨好。

值得注意的是W-Th中的含有微量的钍是放射性元素，对身体健康有害，尽量使用铈钨和镧钨。

笔者在审核一些制造厂时，发现一些焊工就大致在砂轮机打磨一下，然后直接焊接。

这对于一般材料或者大型结构件来说可能影响不大，但是对于一些薄板或者精密焊接是远远不够的。

其实在航空航天、仪器仪表等精密焊接时，顶锥角和平顶直径都需要做到精确控制。

目前市场上也有一些专用的钨极打磨机和打磨后钨极检测工具。

来保证对钨极顶锥角和平顶直径的控制。

其次说说气体保护，对氧化、氮化非常敏感的金属和合金（如钛及其合金、锆等）或者散热慢、高温停留时间长的材料（如不锈钢等），进行GTAW焊接时，一般要求加强保护。

特别对于锆钛金属，焊接时焊枪后带拖罩保护，背面也要保护罩或者总体通气保护。

钨极氩弧焊焊接时缺陷基本上有夹钨、氧化、电弧不稳以及钨极损耗过剧,产生原因也多种多样，下表是钨极氩弧焊常见工艺缺陷、产生原因以及防止措施汇总。

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。

氩弧焊钨极惰性气体保护焊是使用钨极或活化钨作为非熔化极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法。

钨极惰性气体保护焊又称TIG焊。

一、TIG工作原理钨极被夹持在电极夹上，从TIG焊焊枪的喷嘴中伸出一定长度。

在伸出的钨极端部与焊件之间产生电弧，对焊件进行加热。

与此同时，惰性气体进入腔体，从钨极的周围通过喷嘴喷向焊接区，以保护钨极、电弧及熔池使其免受大气的侵害。

当焊接薄板时，一般不需要添加焊丝，可以利用焊件被焊部位自身熔化形成焊缝。

当焊接厚板或带有坡口的焊件时，可以从电弧的前方把填充金属以手动或自动的方式，按一定的速度向电弧中送进。

填充金属熔化后进入熔池，与母材熔化金属一起冷却凝固形成焊缝。

二、焊接电源TIG 焊焊接电源分直流电源和交流电源。

1、直流电源直流TIG焊时，电流不发生极性变化，但电极接正还是接负，对电弧的性质及母材的熔化有很大影响。

(1)直流反接当焊件接在直流电源的负端，而钨极接在直流电源的正端时，称为直流反接。

直流反接时电弧对母材表面的氧化膜有“阴极清理”作用，这种作用也被称为“阴极破碎”或“阴极雾化”作用。

(2)直流正接当钨极接在直流电源的负端，而工件接在直流电源的正端时，称为直流正接。

2、交流电源在生产时，焊接铝、镁及其合金时一般采用交流电源。

采用交流电源的原因是：t正半波：W(－),工件（+）阴极发热量小，许用电流大，热量损失小，利于电子发射，弧柱导电性好，电流大，电压低负半波：W(+),工件(－) 工件散热快，不利于电子热发射，引弧困难，电弧不稳定，电流小，电压低，可见两个半周波形不对称三、TIG焊设备1、钨极对钨极的要求：①引弧及稳弧性能好；②耐高温，不易损耗；③电弧容量大。

在焊接过程中钨极很容易烧损。

2、焊枪焊枪的作用是夹持钨极、传导焊接电流和输送并喷出保护气体。

对焊枪的要求：①夹持电极可靠，导热性好；②保护气体流出时保护可靠，减小气体紊乱程度；③具有良好的冷却性；④可达性好，便于操作；⑤结构简单，重量轻，耐用维修方便。