手工鎢極氬弧焊是一種非熔化極氣體保護焊方法，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之中。手工鎢極氬弧焊的焊接過程如下圖所示。

（1）保護性能優(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，也不會造成合金元素的燒損，可有效避免氣孔的產(chǎn)生，對熔池保護效果較好。

（2）可實現(xiàn)高電流密度焊接

      氬氣的熱容量和導熱性小，機械壓縮效應好，電弧熱量集中，可實現(xiàn)高電流密度焊接。

（3）明弧焊接

      因為焊接過程是明弧焊接，所以可以在焊接過程中方便地觀察熔池，對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是焊接生產(chǎn)率低，不宜在有風的地方施焊，且焊工易疲勞。

      手工鎢極氬弧焊設備由弧焊電源、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）當焊接一般結構鋼和銅合金材料時，可選用直流電源。

      2）當焊接薄板結構或熱敏感性較強的鈦合金材料時，可選用直流脈沖氬弧焊機。

      3）當焊接鋁、鎂及其合金材料時，可選用交流氬弧焊機。

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都設有引弧裝置。直流氬弧焊機接入脈沖引弧器，交流氬弧焊機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，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，過熱的焊槍也使焊工無法操作。因而冷卻裝置必不可少。當采用小參數(shù)、短時間焊接時，可采用特制的氣冷焊槍依靠氬氣進行冷卻。而采用較大參數(shù)或長時間焊接時，必須接入循環(huán)水進行冷卻。

1.氬氣

     氬弧焊對氬氣的純度要求很高。如果氬氣中含有氧、氮或其他氣體，將會降低氬氣保護性能，造成焊縫氣孔、夾渣等缺陷，同時氧化作用增加也使鎢極燒損嚴重。所以，我國對焊接用氬氣純度的要求為99.99%（體積分數(shù)）以上。

2.鎢極

      鎢極作為電極，起傳導電流、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電性和耐高溫性能，同時要求焊接時對人體的危害要小。

      目前國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，我國建議采用的電極主要是鈰鎢極。其優(yōu)點是：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，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，對人體無害。

3.焊絲

     手工鎢極氬弧焊用焊絲應符合GB/T 8110—2020《熔化極氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲》、GB/T 4240—2019《不銹鋼焊絲》和GB/T 10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》的質量規(guī)定。由于氬氣保護的特殊性，對焊絲化學成分和表面質量的要求應高于其他類焊接方法。焊絲表面如有油污或氧化物，必須嚴格清理。焊接過程中應使用專用焊絲，對于非氣體保護焊用焊絲，如埋弧焊用焊絲，一般不能在氬弧焊中使用，以防因化學成分和表面質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效果、焊接過程穩(wěn)定性和焊縫質量，均直接與焊接參數(shù)有關。為此，合理地選擇焊接參數(shù)是獲得優(yōu)質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、鎢極直徑等進行選擇。過大或過小的焊接電流都會使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。當焊接電流過大時，會造成燒穿、焊縫下陷、咬邊等，還可能導致鎢極燒損、夾鎢和電弧不穩(wěn)定等問題。當焊接電流過小時又會使電弧偏吹、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。過高的電弧電壓會使氣體保護效果下降，易使焊縫氧化和產(chǎn)生未焊透、氣孔等缺陷。所以應盡量采用短弧焊接，以達到良好的氣體保護效果，同時熱量集中，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、材料性質及焊接電流的大小來選擇的。當使用不同電源或電源極性時，鎢極許用焊接電流也需相應改變。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系見下表。

      一定的鎢極直徑對應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)生強烈的發(fā)熱、熔化和揮發(fā)等，還會造成電弧不穩(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，注意不得磨偏，應磨成端面禿平，沒有凹凸現(xiàn)象。同時磨削方向應順從鎢極長度方向，如下圖所示。磨削出現(xiàn)橫紋時，必須進行消除，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區(qū)的保護范圍和效果。常見噴嘴形狀如下圖所示。

     圓柱帶錐形或球形結尾的噴嘴，其保護效果最 佳，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，故保護效果較差，但這種噴嘴操作方便，熔池可見度好，焊接時也經(jīng)常使用。

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

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有關。當焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鈦、銅及其合金時，采用直流正接為宜。當焊接鋁、鎂及其合金時，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，對焊接區(qū)的保護作用不利，同時帶走電弧區(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，以致降低氣體保護效果，使焊縫產(chǎn)生氣孔、氧化和合金元素燒損等現(xiàn)象。氬氣流量的選擇一般可按下列經(jīng)驗公式來確定：

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保護效果為最好；當出現(xiàn)灰色或黑色時，則說明焊縫熔池中侵入了有害氣體或雜質。當然，根據(jù)焊縫表面顏色確定氣體保護效果時，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)質的焊縫，還取決于手工鎢極氬弧焊操作技術。

1.注意事項

      為了保證獲得優(yōu)質的焊縫，焊接過程中要注意保持正確的焊接姿式，隨時調整焊槍角度及噴嘴與焊件的距離。做到既要保證氣體保護效果，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。當鎢極端頭呈銀白色時，說明保護效果良好。當鎢極端頭呈藍色時，說明保護效果較差。如果鎢極端頭呈黑色或已燒損成球狀，說明鎢極已被污染，應重新打磨鎢極端部，并調節(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。

      一般直流焊機作氬弧焊機使用時，鎢極易燒損，多用接觸引弧，這種引弧方法對焊工水平要求較高。短路引弧主要用于自動鎢極氬弧焊。目前最廣泛應用的是引弧器引弧，該方法由于是空間引弧，故對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，當采用接觸引弧時，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，要拉長電弧，對焊件坡口及根部進行預熱，然后填絲焊接。

3.焊接運弧

      手工鎢極氬弧焊的焊接方向一般為由右向左，環(huán)焊時由下至上。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，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，但擺動頻率不宜太高，且要與填絲速度相配合。

4.接頭和收弧

     收弧時應適當填充焊絲，使弧坑填滿，以防產(chǎn)生弧坑裂紋。當切斷電源后，不要立即將焊槍抬起或移動離開，待送氣停止后，方可移開焊槍。單面焊雙面成形時，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，可在原收弧處拉長電弧，稍作預熱，然后壓低電弧，此時可不填充焊絲而向前移動，至斜坡處，再填充焊絲。接頭時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

      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)填絲時手臂動作極小，焊絲緊貼焊縫表面，焊縫整齊美觀，多用于較薄焊件開I形坡口時的焊接。單面焊雙面成形采用連續(xù)填絲法時，焊絲應緊貼坡口根部，使焊接電弧在熔化坡口邊緣時，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的動作，要求填絲動作要輕，不得擾動氬氣保護氣流，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。