鎢極氬弧焊(han)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)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接時，電極(ji)和電弧(hu)區(qu)及(ji)熔(rong)化金屬都(dou)處(chu)于氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)保(bao)護(hu)(hu)(hu)之中，使之與空氣(qi)隔絕。當保(bao)護(hu)(hu)(hu)氣(qi)體(ti)采用氦(hai)氣(qi)時又稱氦(hai)弧(hu)焊(han)(han)，有時保(bao)護(hu)(hu)(hu)氣(qi)體(ti)采用按一定比例(li)混合的混合氣(qi)體(ti)，如(ru)：氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)和氦(hai)氣(qi)混合、氬(ya)(ya)(ya)氣(qi)和氫氣(qi)混合。鎢(wu)極(ji)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)又可分為：直流鎢(wu)極(ji)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)、交流鎢(wu)極(ji)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)和鎢(wu)極(ji)脈沖(chong)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)等。鎢(wu)極(ji)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)廣泛應用于不(bu)銹鋼(gang)、鈦(tai)合金、鋁合金、活潑(po)金屬和難熔(rong)金屬的焊(han)(han)接。所以，在不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)管、鈦(tai)合金焊(han)(han)管和鋁合金焊(han)(han)管生產中都(dou)廣泛地應用了鎢(wu)極(ji)氬(ya)(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)。

一、保護氣體

鎢極氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)常(chang)用的保護(hu)氣體(ti)有(you)單(dan)一(yi)純氬(ya)(ya)氣和混合氣體(ti)（氬(ya)(ya)＋氫(qing)氬(ya)(ya)＋氦）。有(you)關焊(han)接常(chang)用保護(hu)氣體(ti)，請參(can)考第三章《3.5.5焊(han)接用保護(hu)氣體(ti)》。

 1. 氬氣(qi)

  氬氣(qi)(qi)比空氣(qi)(qi)重25%,是(shi)一(yi)種惰性氣(qi)(qi)體(ti)，用做保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)，不(bu)與金(jin)(jin)屬起化(hua)學(xue)作(zuo)用，不(bu)溶解于金(jin)(jin)屬中，也不(bu)易(yi)漂(piao)浮散失，有利于保(bao)護作(zuo)用。另外，氬氣(qi)(qi)的導(dao)熱系數小(xiao)，而且(qie)是(shi)單元子(zi)氣(qi)(qi)體(ti)，高溫下不(bu)分(fen)(fen)解吸(xi)熱，所以在氬氣(qi)(qi)中燃(ran)(ran)燒(shao)的電(dian)(dian)弧(hu)熱量(liang)損失較小(xiao)。氬氣(qi)(qi)保(bao)護焊(han)(han)時，電(dian)(dian)弧(hu)一(yi)經引燃(ran)(ran)，燃(ran)(ran)燒(shao)就很穩定(ding)。在各(ge)類(lei)保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)中，氬弧(hu)的穩定(ding)性最(zui)好(hao)，即使在低電(dian)(dian)弧(hu)電(dian)(dian)壓(ya)時也十分(fen)(fen)穩定(ding)，一(yi)般氬弧(hu)焊(han)(han)電(dian)(dian)弧(hu)電(dian)(dian)壓(ya)僅8V~15V。

 2. 氬(ya)氣、氫氣混(hun)合(he)氣體

 在焊接(jie)保護(hu)氣體氬氣（Ar)中加(jia)人適量(liang)的(de)氫氣（H2),可提(ti)高電弧溫度，增加(jia)母材熱量(liang)輸入，從而提(ti)高焊接(jie)速度。

3. 氬氣、氦氣混合氣體

 在焊(han)接(jie)保護氣體氬氣（Ar)中(zhong)加(jia)入適量的氦(hai)（He),也可以提高(gao)(gao)電(dian)弧溫度，增加(jia)母(mu)材熱(re)量輸(shu)入，進而也能達到提高(gao)(gao)焊(han)接(jie)速度的目的。

二、電(dian)極(ji)材料及其形狀

 鎢(wu)極(ji)氬弧焊用(yong)的(de)(de)電(dian)極(ji)為(wei)(wei)鎢(wu)或氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎢(wu)，其熔點高(gao)達(da)3400℃,鎢(wu)的(de)(de)逸(yi)出功為(wei)(wei)4.5eV，發射(she)電(dian)子(zi)能(neng)(neng)力強；氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎢(wu)的(de)(de)發射(she)電(dian)子(zi)能(neng)(neng)力更(geng)強。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎢(wu)的(de)(de)制造工藝(yi)關鍵是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物與基體材(cai)(cai)料的(de)(de)均勻性，這樣(yang)可(ke)提高(gao)電(dian)極(ji)的(de)(de)引弧性能(neng)(neng)和穩弧性能(neng)(neng)。目前國(guo)內外常用(yong)的(de)(de)鎢(wu)電(dian)極(ji)材(cai)(cai)料主要有純鎢(wu)、鈰(shi)鎢(wu)和釷鎢(wu)3種。

 相同的(de)(de)鎢(wu)電極(ji)直徑，采用不同的(de)(de)極(ji)性(xing)，其載流(liu)能力(li)相差(cha)很(hen)大，純鎢(wu)極(ji)在純氬氣中(zhong)焊(han)接的(de)(de)許用電流(liu)范(fan)圍見表5-1。交流(liu)焊(han)時，采用非對稱波形或對稱波形，其載流(liu)能力(li)也有差(cha)別。國外最(zui)常用的(de)(de)是釷鎢(wu)極(ji)，國內普遍(bian)采用鈰鎢(wu)極(ji)，其引弧與(yu)穩弧性(xing)能都不亞于釷鎢(wu)極(ji)。

  實踐證明，鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)末(mo)端的(de)形(xing)狀對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)許用電(dian)流(liu)大(da)小和焊(han)(han)(han)(han)縫成型(xing)有直接(jie)(jie)(jie)影響(xiang)。一般在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)薄板和焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)較小時(shi)，可用小直徑(jing)的(de)鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)并將其磨(mo)成尖(jian)(jian)錐形(xing)（約20°),這樣(yang)，電(dian)弧(hu)容易引燃(ran)且穩(wen)定。但在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)較大(da)時(shi)仍用尖(jian)(jian)錐角(jiao)，會因電(dian)流(liu)密度過(guo)大(da)，而(er)(er)使尖(jian)(jian)錐角(jiao)過(guo)熱(re)熔化并增加燒損；電(dian)弧(hu)斑點也會擴展到(dao)鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)末(mo)端的(de)錐面上(shang)，使弧(hu)柱(zhu)明顯地擴散(san)(san)而(er)(er)飄蕩(dang)不穩(wen)，影響(xiang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)和焊(han)(han)(han)(han)縫成型(xing)（圖(tu)5-4a).因此(ci)，在大(da)電(dian)流(liu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)要求鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)磨(mo)成鈍(dun)錐角(jiao)（大(da)于(yu)90°)或帶有平頂(ding)的(de)錐形(xing)（圖(tu)5-4b),這樣(yang)可使電(dian)弧(hu)斑點穩(wen)定，弧(hu)柱(zhu)的(de)擴散(san)(san)減小，對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)件(jian)加熱(re)集中，焊(han)(han)(han)(han)縫成型(xing)均勻(yun)。

三、鎢極氬弧焊的種類

1. 直(zhi)流(liu)鎢極氬弧焊

 由于直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)在(zai)焊(han)(han)接過程中電(dian)弧(hu)沒有(you)極(ji)性(xing)的變化，所以，電(dian)弧(hu)燃燒(shao)穩定。一般情況下(xia)，直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)都是(shi)(shi)采用直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)正極(ji)性(xing)，即鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)為陰極(ji)（負極(ji)）。鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)熔(rong)點(dian)高(gao)，在(zai)高(gao)溫下(xia)電(dian)子(zi)發(fa)射(she)能力強，電(dian)弧(hu)燃燒(shao)會(hui)穩定性(xing)更好(hao)。直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)采用直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)正極(ji)性(xing)的優(you)點(dian)是(shi)(shi)：

  a. 工件為陽極（正極），工件接受電(dian)子轟擊放出的(de)全部動能(neng)(neng)和位能(neng)(neng)（逸出功），會產生大(da)量的(de)熱。因(yin)此，熔池深而窄，焊接效率高，工件的(de)收縮和變形都小。

  b. 鎢極(ji)接受正離子(zi)轟(hong)擊時(shi)放出的(de)(de)能量(liang)(liang)比(bi)較小，并且由于(yu)鎢極(ji)在發射電子(zi)時(shi)需要(yao)付出大量(liang)(liang)的(de)(de)逸出功(gong)，鎢極(ji)產生的(de)(de)熱量(liang)(liang)比(bi)較小，因(yin)而不易過熱。所以(yi)，對于(yu)同一焊接電流，可以(yi)采用直徑較小的(de)(de)鎢棒。例如，同樣通過125A焊接電流選用Φ1.6mm的(de)(de)鎢極(ji)就夠(gou)了(le)，而直流反極(ji)性時(shi)需用ф6mm的(de)(de)鎢極(ji)。

  c. 鎢(wu)(wu)棒的熱(re)發射力很強(qiang)，當采用小直徑鎢(wu)(wu)棒時，電(dian)流(liu)密(mi)度大，有(you)利于電(dian)弧(hu)穩定，所以，電(dian)弧(hu)穩定性也比(bi)直流(liu)反(fan)極(ji)性好(hao)。

總之，直流(liu)正極性優點較多，焊(han)接中應盡可能采用(yong)直流(liu)正極性。

 2. 脈沖(chong)鎢極氬弧(hu)焊

 脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)，平均焊(han)接(jie)(jie)(jie)電(dian)流是由脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流、基(ji)值(zhi)電(dian)流、脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)時(shi)間(jian)和基(ji)值(zhi)時(shi)間(jian)4個參數確(que)定的(de)。正(zheng)確(que)調節這4個電(dian)參數，可以增加熔(rong)深，降低熱(re)影響區寬度，提(ti)高焊(han)縫背(bei)面成型能力和增加熔(rong)池的(de)攪拌作用，是一種極(ji)好的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)方法。所(suo)以，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)也廣泛地應用于不(bu)銹鋼焊(han)管領(ling)域，特(te)別適用于薄壁焊(han)管的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)。

3. 交流(liu)鎢(wu)極氬(ya)弧焊

 交(jiao)流(liu)鎢(wu)(wu)極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)接時，由于正負兩半(ban)波的(de)電弧電壓及再引(yin)燃電壓不同，導致焊(han)(han)接電流(liu)不對稱，從而(er)產生(sheng)直流(liu)分(fen)量。這既影(ying)響了焊(han)(han)縫成型，又惡(e)化(hua)了電源(yuan)的(de)工作條件(jian)。所以(yi)交(jiao)流(liu)鎢(wu)(wu)極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)接電源(yuan)中要(yao)設(she)置引(yin)弧、穩(wen)弧和消除直流(liu)分(fen)量的(de)裝置，一般(ban)在(zai)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)管(guan)(guan)生(sheng)產中，不使用交(jiao)流(liu)鎢(wu)(wu)極氬弧焊(han)(han)，但鋁、鋁合金焊(han)(han)接管(guan)(guan)就必須采用交(jiao)流(liu)鎢(wu)(wu)極氬弧焊(han)(han)。