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手工钨极氩弧焊知识讲座
　　一、手工钨极氩弧焊工艺
（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，如下图所示。
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
氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点
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。
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。
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。
稳定　　电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣。
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。
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。另外，在碳钢和低合金钢的压力管道焊接中，现在也越来越多地采用氩弧焊打底，以提高焊接接头的质量。
2.手工钨极氩弧焊工艺参数
手工钨极氩弧焊的工艺参数有：焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。
1）接头及坡口形式　　钨极氩弧焊多用于厚度5ｍｍ以下的薄板焊接，接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1ｍｍ以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4ｍｍ时，应开V形坡口（管子对接2－3ｍｍ就需开V形坡口）。厚壁管的对接接头亦可开U形坡口。
2）焊前清理　　钨极氩弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体的保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂（汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。
对于表面氧化膜与基层结合力较强的材料，如不锈钢和铝合金应采用机械方法清除氧化膜。通常采用不锈钢丝刷或铜丝刷、细砂轮或砂带打磨。
3）焊接电源种类和极性
电源种类和极性可根据焊件材质进行选择，见下表。
电源种类和极性的选择
电源种类和极性被焊金属材料直流正接低碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、钛及其合金直流反接适用于各种金属的熔化极氩弧焊，钨极氩弧焊很少采用交　流铝、镁及其合金
采用直流正接时，工件接正极，温度较高，适于焊厚件件及散热快的金属，钨棒接负极，温度低，可提高许用电流，同时钨极烧损小。
直流反接时，钨极接正极烧损大，所以很少采用。
采用交流钨极氩弧焊时，在焊件为负，钨极为正极性的半波里，阴极有去除氧化膜的作用，即“阴极破碎”作用。在焊接铝、镁及其合金时，其表面有一层致密的高熔点氧化膜，若不能除去，将会造成未熔合、夹渣焊缝　表面形成皱皮及内部气孔等缺陷。而利用反极性的半波里正离子向熔池表面高速运动，可将金属表面氧化膜撞碎，在正极性的半波里，钨极可以得到冷却，以减少钨极的烧损。所以，通常用交流钨极氩弧焊来焊接氧化性强的铝、镁及其合金。
4）钨极直径
钨极直径主要按焊件厚度、焊接电流的大小和电源极性来选择。如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳，钨棒烧损严重和焊缝夹钨等现象。
(钨极成分：钨极作为一个电极，它要负担传导电流，引燃电弧和维持电弧的作用。钨是难熔（熔点3410±10℃）、耐高温（沸点5900℃），导电性能好，允许通过较大电流和具有强的发射电子电子能力的金属，所以，钨棒适于做电极。为了在较低空载电压下引弧和减少大电流时钨极烧损量，在实际生产中使用的钨极是加入1%－2%的氧化钍（TｈO2）的钍钨棒，或加入2%氧化铈（CｅO）的铈钨棒。一般我们应尽量选用铈钨，因为其放射性更小。)
5）焊接电流
焊接电流主要根据工件的厚度和空间位置来选择，过大或过小的焊接电流都会使焊缝成型不良或产生焊接缺陷。所以，必须在不同钨极直径充许的焊接电流范围内，正确地选择焊接电流，见下表。
不同直径钨极(加氧化物)的许用电流范围
钨极直径（ｍｍ）直流正接（A）直流反接（A）交　流（A）0.52－20－2－151.010－75－15－701.660－15010－2060－1252.0100－20015－2585－1602.5170－25017－30120－2103.2225－33020－35150－2504.0350－48035－50240－3505.0500－67550－70330－460钨极尖端形状和电流范围
钨极直径/ｍｍ尖端直径/ｍｍ尖端角度/（°）直流正接恒定直流/A脉冲电流/A1.00.125122－152－251.00.25205－305－601.60.5258－508－1001.60.83010－7010－1402.40.83512－9012－1802.41.14515－15015－2503.21.16020－20020－3003.21.56025－25025－350
6）电弧电压
电弧电压由弧长决定，电压增大时，熔宽稍增大，熔深减小。通过焊接电流和电弧电压的配合，可以控制焊缝形状。当电弧电压过高时，易产生未焊透并使氩气保护效果变差。因此，应在电弧不短路的情况下，尽量减小电弧长度。钨极氩弧焊的电弧电压选用范围一般是10－24伏。
7）氩气流量
为了可靠地保护焊接区不受空气的污染。必须有足够流量的保护气体。氩气流量越大，保护层抵抗流动空气影响的能力越强。但流量过大时，不仅浪费氩气，还可能使保护气流形成紊流，将空气卷入保护区，反而降低保护效果。所以氩气流量要选择恰当，一般气体流量可按下列经验公式确定：
　　　　Q = (0.8 ―1.2 ) D
式中：　Q――氩气流量，L/ｍｍ
　　　　D――喷嘴直径，ｍｍ。
（氩气纯度　　焊接不同的金属，对氩气的纯度要求不同。例如焊接耐热钢、不锈钢、铜及铜合金，氩气纯度应大于99.70%；焊接铝、镁及其合金，要求氩气纯度大于99.90%；焊接钛及其合金，要求氩气纯度大于99.98%。国产工业用氩气的纯度可99.99%，故实际生产中一般不必考虑提纯。）
8)　焊接速度
焊接速度加快时，氩气流量要相应加大。焊接速度过快，由于空气阻力对保护气流的影响，会使保护层可能偏离钨极和熔池，从而使保护效果变差。同时，焊接速度还显著地影响焊缝成型。因此，应选择合适的焊接速度。
和焊条电弧焊一样，焊接速度不是手工钨极氩弧焊的主要工艺参数，在有些工艺条件中也不列出，因为在一般情况下不会影响气体保护效果。但在自动钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊时，焊接速度过大，会影响气体保护效果。
9）喷嘴直径
增大喷嘴直径的同时，应增大气体流量，此时保护区大，保护效果好。但喷嘴过大时，不仅使氩气的消耗量增加，而且可能使焊炬伸不进去，或妨碍焊工视线，不便于观察操作。故一般钨极氩弧焊喷嘴以5－14ｍｍ为佳。
另外，喷嘴直径也可按经验公式选择：
　　　　　　　D＝（2.5―3.5）ｄ
式中：　D――喷嘴直径（一般指内径），ｍｍ；
　　　　ｄ――钨极直径，ｍｍ。
10）喷嘴至焊件的距离
这里指的是喷嘴端面和焊件间的距离，这个距离越小，保护效果越好。所以，喷嘴距焊件间的距离应尽量小些，但过小使操作、观察不便。因此，通常取喷嘴至焊件间的距离为5－15ｍｍ。
11）钨极伸出长度
为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部突出喷嘴之外。而钨极端头至喷嘴面的距离叫钨极伸出长度。钨极伸出长度越小，喷嘴与焊件之间距离越近，保护效果就好，但过近会妨碍观察熔池。
通常焊接对接焊缝时，钨极伸出长度为3－6ｍｍ较好，焊角焊缝时，钨极伸出长度为7－8ｍｍ较好。碳钢、不锈钢的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数的选择见下表。
推荐的碳钢焊接工艺参数
材料厚度　　　　　ｍｍ1.5－3.0>3.0－6.0>6.0－12接头设计直边对接V形坡口X形坡口电流　　　　　　　A50－10070－12090－150极性直　流　正　接电弧电压　　　　　V12电极种类铈（钍）钨极电极尺寸　　　　　ｍｍ2.43.2填充金属种类按技术要求填充金属尺寸　　　ｍｍ1.6－2.52.5－3.2保护气体氩气体流量　　　ｄｍ3/ｍｉｎ8－1210－14背面气体流量　ｄｍ3/ｍｉｎ2－4喷嘴尺寸　　　　　ｍｍ8－1010－12喷嘴至工件距离　　ｍｍ<12预热温度（最低）　℃15层间温度　　　　　℃250
推荐的不锈钢焊接工艺参数
材料厚度　　　　　ｍｍ1.6－3.0>3.0－6.0>6.0－12接头设计直边对接V形坡口X形坡口电流　　　　　　　A50－9070－120100－150极性直　流　正　接电弧电压　　　　　V12电极种类铈（钍）钨极电极尺寸　　　　　ｍｍ2.5填充金属种类按技术要求填充金属尺寸　　　ｍｍ1.6－2.52.5－3.2保护气体氩气体流量　　　ｄｍ3/ｍｉｎ8－1210－14背面气体流量　ｄｍ3/ｍｉｎ2－4喷嘴尺寸　　　　　ｍｍ8－1010－12喷嘴至工件距离　　ｍｍ<12预热温度（最低）　℃15层间温度　　　　　℃250
不锈钢（平对接焊）手工直流（正接）氩弧焊规范
接头形式工件厚度（ｍｍ）钨极直径（ｍｍ）焊接电流（ｍｍ）焊丝直径（ｍｍ）钨极伸出长度（ｍｍ）氩气流量（L/ｍｉｎ）不开坡口0.8118－201.25－861220－251.65－861.5225－301.65－872335－451.6－25－87－8V型坡口2.5360－801.6－25－88－93375－851.6－25－88－94375－9025－89－10
薄板V形坡口平焊位置手工钨极氩弧焊工艺参数
焊接层次焊接电流（A）电弧电压（V）氩气流量（升/分）钨极直径（ｍｍ）焊丝直径（ｍｍ）钨极伸出长度（ｍｍ）喷嘴直径（ｍｍ）喷嘴至工件距离（ｍｍ）打底焊80－10010－148－102.52.54－68－10≤12填充焊90－100盖面焊100－110
小径管垂直固定对接焊焊接工艺参数
焊接层次焊接电流（A）电弧电压（V）氩气流量（升/分）钨极直径（ｍｍ）焊丝直径（ｍｍ）钨极伸出长度（ｍｍ）喷嘴直径（ｍｍ）喷嘴至工件距离（ｍｍ）氩弧焊打底80－10010－148－102.52.54－68－10≤12填充焊90－100盖面焊100－110
常用钢号焊接材料选用
钢　号氩弧焊丝牌号20、20ｇ、Q235－BTG50、TG50Rｅ16MｎRTG50、TG50Rｅ12CｒMｏH08CｒMｏA15CｒMｏH13CｒMｏA、TGR55CM、TGR55CML0Cｒ18Nｉ9H0Cｒ21Nｉ100Cｒ18Nｉ10TｉH0Cｒ21Nｉ10Tｉ00Cｒ19Nｉ10H00Cｒ21Nｉ1000Cｒ17Nｉ12Mｏ2H00Cｒ19Nｉ12Mｏ23.
钨极氩弧焊安全规程
1）焊接工作场地必须备有防火设备，如砂箱、灭火器、消防栓、水桶等。易燃物品距离焊接场所不得小于5ｍ。若无法满足规定距离时，可用石棉板、石棉布等妥善覆盖，防止火星落入易燃物品。易爆物品距离焊接所不得小于10ｍ。氩弧焊工作场地要有良好的自然通风和固定的机械通风装置，减少氩弧焊有害气体和金属粉尘的危害。
2）手工钨极氩弧焊机应放置在干燥通风处，严格按照使用说明书操作。使用前应对焊机进行全面检查。确定没有隐患，再接通电源。空载运行正常后方可施焊。保证焊机接线正确，必须良好、牢固接地以保障安全。焊机电源的通、断由电源板上的开关控制，严禁负载扳动开关，以免形状触头烧损。
3）应经常检查氩弧焊枪冷却水系统的工作情况，发现堵塞或泄漏时应即刻解决，防止烧坏焊枪和影响焊接质量。
4）焊人员离开工作场所或焊机不使用时，必须切断电源。若焊机发生故障，应由专业人员进行维修，检修时应作好防电击等安全措施。焊机应至少每年除尘清洁一次。
5）钨极氩弧焊机高频振荡器产生的高频电磁场会使人产生一定的头晕、疲乏。因此焊接时应尽量减少高频电磁场作用的时间，引燃电弧后立即切断高频电源。焊枪和焊接电缆外应用软金属编织线屏蔽（软管一端接在焊枪上，另一端接地，外面不包绝缘）。如有条件，应尽量采用晶体脉冲引弧取代高频引弧。
6）氩弧焊时，紫外线强度很大，易引起电光性眼炎、电弧灼伤，同时产生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作时应穿白帆布工作服，戴好口罩、面罩及防护手套、脚盖等。为了防止触电，应在工作台附近地面覆盖绝缘橡皮，工作人员应穿绝缘胶鞋。
不锈钢TIG焊要点及注意事项：
（1）采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）。
（2）一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点。
（3）保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50~150A时，氩气流量为8~10L/min，当电流为150~250A时，氩气流量为12~15L/min。
（4）钨极从气体喷嘴突出的长度，以4~5mm为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在开槽深的地方是5~6mm，喷嘴至工作的距离一般不超过15mm。
（5）为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。
（6）焊接电弧长度，焊接普通钢时，以2~4mm为佳，而焊接不锈钢时，以1~3mm为佳，过长则保护效果不好。
（7）对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。
（8）为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80~85°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10°左右。
（9）防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。