鎢(wu)極(ji)氬弧焊又叫做非熔化極氬弧焊，通常用TIG來表示，TIG是英文Tungsten Inert Gas Arc Welding的縮寫。鎢極氬弧焊是借助高熔點的金屬鎢作為一個電極，工件作為另一個電極，利用氬氣（Ar)作為保護氣體，并在鎢極與工件之間引燃電弧進行焊接，如圖5-3所示。
鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)焊(han)接(jie)時，電極(ji)和(he)(he)(he)(he)(he)電弧(hu)(hu)區(qu)及熔(rong)化金(jin)屬(shu)都(dou)處于氬(ya)氣(qi)(qi)保(bao)護之中，使之與空氣(qi)(qi)隔絕。當保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)采(cai)用(yong)氦氣(qi)(qi)時又(you)稱氦弧(hu)(hu)焊(han)，有時保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)采(cai)用(yong)按(an)一定比例混(hun)合(he)(he)的混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，如：氬(ya)氣(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)氦氣(qi)(qi)混(hun)合(he)(he)、氬(ya)氣(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)氫氣(qi)(qi)混(hun)合(he)(he)。鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)又(you)可分為：直流鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)、交(jiao)流鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)和(he)(he)(he)(he)(he)鎢(wu)極(ji)脈沖(chong)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)等。鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)廣泛應(ying)(ying)用(yong)于不銹鋼(gang)、鈦(tai)合(he)(he)金(jin)、鋁(lv)合(he)(he)金(jin)、活潑金(jin)屬(shu)和(he)(he)(he)(he)(he)難熔(rong)金(jin)屬(shu)的焊(han)接(jie)。所以，在(zai)不銹鋼(gang)焊(han)管、鈦(tai)合(he)(he)金(jin)焊(han)管和(he)(he)(he)(he)(he)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)焊(han)管生產中都(dou)廣泛地應(ying)(ying)用(yong)了鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)。
一、保護氣(qi)體
鎢(wu)極氬(ya)(ya)弧焊(han)常用的保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)有單一純氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)和(he)混合氣(qi)(qi)體(ti)（氬(ya)(ya)＋氫氬(ya)(ya)＋氦）。有關焊(han)接(jie)常用保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)，請參(can)考(kao)第三章《3.5.5焊(han)接(jie)用保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)》。
1. 氬氣
氬(ya)氣(qi)(qi)比空氣(qi)(qi)重25%,是(shi)一種惰性氣(qi)(qi)體，用(yong)做保護(hu)氣(qi)(qi)體，不與金(jin)屬起化學(xue)作用(yong)，不溶解(jie)于金(jin)屬中，也不易漂浮散(san)失(shi)，有利于保護(hu)作用(yong)。另外，氬(ya)氣(qi)(qi)的(de)導熱系數小，而(er)且是(shi)單元子氣(qi)(qi)體，高溫下不分解(jie)吸(xi)熱，所以在氬(ya)氣(qi)(qi)中燃燒(shao)的(de)電(dian)弧(hu)熱量(liang)損失(shi)較小。氬(ya)氣(qi)(qi)保護(hu)焊(han)時，電(dian)弧(hu)一經引燃，燃燒(shao)就很(hen)穩定。在各類保護(hu)氣(qi)(qi)體中，氬(ya)弧(hu)的(de)穩定性最好(hao)，即使在低電(dian)弧(hu)電(dian)壓(ya)時也十分穩定，一般氬(ya)弧(hu)焊(han)電(dian)弧(hu)電(dian)壓(ya)僅8V~15V。
2. 氬(ya)氣、氫氣混合(he)氣體
在焊接(jie)保護氣(qi)體氬氣(qi)（Ar)中加(jia)(jia)人適量的(de)氫氣(qi)（H2),可提高電弧溫度，增加(jia)(jia)母材熱量輸入，從(cong)而提高焊接(jie)速度。
3. 氬氣(qi)、氦氣(qi)混(hun)合(he)氣(qi)體
在焊接保護氣(qi)體氬(ya)氣(qi)（Ar)中加(jia)入(ru)適量的(de)氦（He),也(ye)可以提(ti)高(gao)電(dian)弧溫度，增加(jia)母材熱量輸(shu)入(ru)，進(jin)而也(ye)能達到提(ti)高(gao)焊接速度的(de)目的(de)。
二、電極材料及(ji)其形狀
鎢(wu)(wu)極(ji)氬弧焊(han)用(yong)的電(dian)極(ji)為鎢(wu)(wu)或(huo)氧化(hua)鎢(wu)(wu)，其熔點高達(da)3400℃,鎢(wu)(wu)的逸出功為4.5eV，發射(she)電(dian)子能(neng)力強(qiang)(qiang)；氧化(hua)鎢(wu)(wu)的發射(she)電(dian)子能(neng)力更強(qiang)(qiang)。氧化(hua)鎢(wu)(wu)的制造工藝關鍵是氧化(hua)物與基體材料(liao)的均(jun)勻(yun)性，這樣可(ke)提高電(dian)極(ji)的引弧性能(neng)和穩弧性能(neng)。目前國內外常用(yong)的鎢(wu)(wu)電(dian)極(ji)材料(liao)主要(yao)有純(chun)鎢(wu)(wu)、鈰鎢(wu)(wu)和釷(tu)鎢(wu)(wu)3種。
相同(tong)的(de)(de)鎢電極(ji)(ji)(ji)(ji)直徑，采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)極(ji)(ji)(ji)(ji)性，其載(zai)流能(neng)力相差很(hen)大，純鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)在純氬氣中(zhong)焊(han)接的(de)(de)許用(yong)電流范圍見表5-1。交流焊(han)時(shi)，采(cai)用(yong)非對稱波形(xing)或(huo)對稱波形(xing)，其載(zai)流能(neng)力也有差別。國(guo)外最常用(yong)的(de)(de)是釷(tu)鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)，國(guo)內普遍(bian)采(cai)用(yong)鈰鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)，其引弧與穩弧性能(neng)都不(bu)亞于(yu)釷(tu)鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)。
實(shi)踐證(zheng)明，鎢(wu)極(ji)末端的(de)形狀對焊(han)接許用電(dian)(dian)流大(da)小和焊(han)縫(feng)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)有直接影(ying)響。一般在(zai)焊(han)接薄板(ban)和焊(han)接電(dian)(dian)流較(jiao)(jiao)小時，可(ke)用小直徑的(de)鎢(wu)極(ji)并(bing)將其(qi)磨(mo)成(cheng)尖錐(zhui)形（約20°),這樣(yang)，電(dian)(dian)弧(hu)容(rong)易(yi)引燃且穩(wen)定。但在(zai)焊(han)接電(dian)(dian)流較(jiao)(jiao)大(da)時仍(reng)用尖錐(zhui)角(jiao)，會因電(dian)(dian)流密度過(guo)大(da)，而(er)使(shi)尖錐(zhui)角(jiao)過(guo)熱熔化并(bing)增加燒損；電(dian)(dian)弧(hu)斑點(dian)也會擴(kuo)展到鎢(wu)極(ji)末端的(de)錐(zhui)面上，使(shi)弧(hu)柱明顯地(di)擴(kuo)散而(er)飄蕩不穩(wen)，影(ying)響焊(han)接電(dian)(dian)流和焊(han)縫(feng)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)（圖(tu)5-4a).因此，在(zai)大(da)電(dian)(dian)流焊(han)接時要求鎢(wu)極(ji)磨(mo)成(cheng)鈍錐(zhui)角(jiao)（大(da)于90°)或(huo)帶有平頂的(de)錐(zhui)形（圖(tu)5-4b),這樣(yang)可(ke)使(shi)電(dian)(dian)弧(hu)斑點(dian)穩(wen)定，弧(hu)柱的(de)擴(kuo)散減小，對焊(han)件加熱集中，焊(han)縫(feng)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)均勻。
三、鎢極氬弧焊的種類
1. 直流鎢極氬弧焊
由(you)于直(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)在焊(han)(han)接(jie)過程(cheng)中電弧沒有極(ji)(ji)(ji)(ji)性的變化，所以，電弧燃燒(shao)穩定(ding)。一般情況下(xia)，直(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)都(dou)是(shi)采(cai)用直(zhi)流(liu)正極(ji)(ji)(ji)(ji)性，即鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)為陰極(ji)(ji)(ji)(ji)（負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)）。鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)熔點高(gao)，在高(gao)溫下(xia)電子(zi)發(fa)射能力(li)強，電弧燃燒(shao)會穩定(ding)性更好。直(zhi)流(liu)鎢極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)采(cai)用直(zhi)流(liu)正極(ji)(ji)(ji)(ji)性的優點是(shi)：
a. 工(gong)件為陽極（正極），工(gong)件接受電子(zi)轟擊放出(chu)的全部動能和位(wei)能（逸出(chu)功），會產(chan)生大量的熱。因此，熔池(chi)深而(er)窄(zhai)，焊接效率高，工(gong)件的收縮和變形都(dou)小。
b. 鎢(wu)極接受(shou)正(zheng)離子轟(hong)擊(ji)時放出的(de)能量(liang)比較(jiao)小(xiao)，并且由于鎢(wu)極在發射電(dian)子時需(xu)要付出大(da)量(liang)的(de)逸出功，鎢(wu)極產(chan)生的(de)熱量(liang)比較(jiao)小(xiao)，因而不易(yi)過熱。所以(yi)，對于同一焊(han)接電(dian)流(liu)，可(ke)以(yi)采用直(zhi)徑較(jiao)小(xiao)的(de)鎢(wu)棒。例(li)如，同樣通過125A焊(han)接電(dian)流(liu)選用Φ1.6mm的(de)鎢(wu)極就夠(gou)了，而直(zhi)流(liu)反極性時需(xu)用ф6mm的(de)鎢(wu)極。
c. 鎢棒(bang)的熱發射力很強(qiang)，當采用小直(zhi)徑鎢棒(bang)時，電流密度大，有利于電弧穩定，所以，電弧穩定性也比(bi)直(zhi)流反極性好。
總之，直(zhi)流正極性(xing)優點較多(duo)，焊接中應(ying)盡可(ke)能(neng)采用直(zhi)流正極性(xing)。
2. 脈沖鎢極氬弧焊(han)
脈沖(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊(han)焊(han)接(jie)時(shi)，平(ping)均焊(han)接(jie)電流(liu)(liu)是(shi)由脈沖(chong)電流(liu)(liu)、基值電流(liu)(liu)、脈沖(chong)時(shi)間(jian)和(he)基值時(shi)間(jian)4個參數(shu)確定的(de)。正確調節這(zhe)4個電參數(shu)，可以增(zeng)加(jia)(jia)熔(rong)深，降低熱(re)影(ying)響區寬度，提高焊(han)縫(feng)背面成(cheng)型能(neng)力和(he)增(zeng)加(jia)(jia)熔(rong)池的(de)攪拌作(zuo)用，是(shi)一種極好的(de)焊(han)接(jie)方法。所以，脈沖(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊(han)也廣(guang)泛(fan)地應用于(yu)不銹鋼焊(han)管領域，特別適(shi)用于(yu)薄(bo)壁(bi)焊(han)管的(de)焊(han)接(jie)。
3. 交流鎢(wu)極氬弧焊
交流鎢極(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)焊(han)接時，由于正負兩半波的(de)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)電(dian)(dian)壓(ya)及再引燃電(dian)(dian)壓(ya)不(bu)同，導致焊(han)接電(dian)(dian)流不(bu)對稱，從(cong)而產生直流分(fen)量。這既影響了焊(han)縫成型，又惡(e)化了電(dian)(dian)源的(de)工作條(tiao)件。所(suo)以交流鎢極(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)焊(han)接電(dian)(dian)源中要設置引弧(hu)(hu)、穩弧(hu)(hu)和消除直流分(fen)量的(de)裝置，一般在不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)管(guan)生產中，不(bu)使用交流鎢極(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)，但鋁、鋁合金(jin)焊(han)接管(guan)就必須采用交流鎢極(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)。
