鎢極(ji)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)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接時(shi)，電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)電(dian)弧(hu)(hu)區及熔化金(jin)屬(shu)(shu)都處(chu)于氬(ya)(ya)氣(qi)保護(hu)之中，使(shi)之與空氣(qi)隔(ge)絕。當保護(hu)氣(qi)體采(cai)用氦(hai)氣(qi)時(shi)又稱氦(hai)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，有時(shi)保護(hu)氣(qi)體采(cai)用按一定比例混(hun)(hun)合的混(hun)(hun)合氣(qi)體，如：氬(ya)(ya)氣(qi)和(he)(he)氦(hai)氣(qi)混(hun)(hun)合、氬(ya)(ya)氣(qi)和(he)(he)氫氣(qi)混(hun)(hun)合。鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)又可分為：直流(liu)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)、交流(liu)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)和(he)(he)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)脈沖氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)等。鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)廣泛(fan)應(ying)用于不(bu)銹鋼(gang)、鈦(tai)合金(jin)、鋁合金(jin)、活潑金(jin)屬(shu)(shu)和(he)(he)難熔金(jin)屬(shu)(shu)的焊(han)(han)(han)接。所以，在(zai)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)管、鈦(tai)合金(jin)焊(han)(han)(han)管和(he)(he)鋁合金(jin)焊(han)(han)(han)管生產中都廣泛(fan)地應(ying)用了(le)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)。
一、保護氣體
鎢(wu)極氬(ya)弧焊(han)常用的保(bao)護氣(qi)體有單一純氬(ya)氣(qi)和混合(he)氣(qi)體（氬(ya)＋氫(qing)氬(ya)＋氦）。有關焊(han)接(jie)常用保(bao)護氣(qi)體，請參考第三章(zhang)《3.5.5焊(han)接(jie)用保(bao)護氣(qi)體》。
1. 氬氣
氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)重25%,是一種(zhong)惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，用做保(bao)護氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，不(bu)與(yu)金(jin)屬(shu)起化學作用，不(bu)溶(rong)解(jie)于(yu)金(jin)屬(shu)中，也不(bu)易漂浮(fu)散(san)失(shi)，有利于(yu)保(bao)護作用。另外，氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的導熱系數小，而且是單元(yuan)子(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，高溫下不(bu)分解(jie)吸熱，所(suo)以在氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中燃燒(shao)的電(dian)弧(hu)(hu)熱量損失(shi)較小。氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)保(bao)護焊時，電(dian)弧(hu)(hu)一經引(yin)燃，燃燒(shao)就(jiu)很穩(wen)定(ding)。在各類(lei)保(bao)護氣(qi)(qi)(qi)(qi)體中，氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)的穩(wen)定(ding)性最好，即使在低(di)電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓時也十分穩(wen)定(ding)，一般氬(ya)(ya)弧(hu)(hu)焊電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓僅8V~15V。
2. 氬(ya)氣(qi)、氫氣(qi)混合氣(qi)體
在焊接保護(hu)氣(qi)(qi)體氬氣(qi)(qi)（Ar)中加(jia)人(ren)適量(liang)的氫氣(qi)(qi)（H2),可提(ti)(ti)高(gao)電弧溫度，增加(jia)母(mu)材熱量(liang)輸入，從(cong)而提(ti)(ti)高(gao)焊接速(su)度。
3. 氬氣、氦氣混合氣體(ti)
在焊接(jie)(jie)保護氣體氬氣（Ar)中加(jia)入(ru)(ru)適(shi)量的(de)氦(hai)（He),也可(ke)以提高電弧溫度，增加(jia)母材熱量輸(shu)入(ru)(ru)，進而也能達到提高焊接(jie)(jie)速度的(de)目的(de)。
二、電極材料及其形狀
鎢極氬(ya)弧焊用的(de)(de)(de)(de)電(dian)極為(wei)鎢或氧(yang)化(hua)鎢，其(qi)熔點高(gao)達3400℃,鎢的(de)(de)(de)(de)逸出功為(wei)4.5eV，發射電(dian)子(zi)(zi)能力強；氧(yang)化(hua)鎢的(de)(de)(de)(de)發射電(dian)子(zi)(zi)能力更(geng)強。氧(yang)化(hua)鎢的(de)(de)(de)(de)制造工藝(yi)關鍵是氧(yang)化(hua)物與基(ji)體材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)均勻性(xing)，這樣可提(ti)高(gao)電(dian)極的(de)(de)(de)(de)引弧性(xing)能和(he)穩弧性(xing)能。目前國內外常用的(de)(de)(de)(de)鎢電(dian)極材料(liao)(liao)主(zhu)要有純鎢、鈰鎢和(he)釷鎢3種。
相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)鎢(wu)(wu)(wu)電極(ji)(ji)直徑，采(cai)用(yong)不同(tong)的(de)極(ji)(ji)性(xing)，其(qi)(qi)載流(liu)能(neng)力相(xiang)(xiang)差(cha)很大，純鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)在純氬(ya)氣中(zhong)焊接的(de)許(xu)用(yong)電流(liu)范圍見(jian)表5-1。交流(liu)焊時，采(cai)用(yong)非對(dui)稱波形或對(dui)稱波形，其(qi)(qi)載流(liu)能(neng)力也有差(cha)別。國外最常用(yong)的(de)是(shi)釷鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)，國內普遍采(cai)用(yong)鈰鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)，其(qi)(qi)引弧與穩(wen)弧性(xing)能(neng)都不亞于(yu)釷鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)。
實踐證明，鎢(wu)極末端的(de)形(xing)狀(zhuang)對焊(han)(han)接(jie)許用(yong)(yong)電(dian)流(liu)(liu)(liu)大(da)(da)小(xiao)和(he)焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)型(xing)有(you)直接(jie)影(ying)響。一(yi)般(ban)在焊(han)(han)接(jie)薄板(ban)和(he)焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)較小(xiao)時(shi)(shi)，可(ke)(ke)用(yong)(yong)小(xiao)直徑(jing)的(de)鎢(wu)極并將其磨成(cheng)(cheng)尖(jian)(jian)錐形(xing)（約(yue)20°),這(zhe)樣，電(dian)弧容(rong)易引燃且穩定。但在焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)較大(da)(da)時(shi)(shi)仍用(yong)(yong)尖(jian)(jian)錐角(jiao)(jiao)，會因電(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度過(guo)大(da)(da)，而使尖(jian)(jian)錐角(jiao)(jiao)過(guo)熱熔化(hua)并增(zeng)加(jia)燒損(sun)；電(dian)弧斑點也(ye)會擴展到(dao)鎢(wu)極末端的(de)錐面上，使弧柱明顯(xian)地擴散(san)而飄蕩(dang)不穩，影(ying)響焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)型(xing)（圖5-4a).因此，在大(da)(da)電(dian)流(liu)(liu)(liu)焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)要求鎢(wu)極磨成(cheng)(cheng)鈍錐角(jiao)(jiao)（大(da)(da)于90°)或帶有(you)平頂的(de)錐形(xing)（圖5-4b),這(zhe)樣可(ke)(ke)使電(dian)弧斑點穩定，弧柱的(de)擴散(san)減小(xiao)，對焊(han)(han)件加(jia)熱集中，焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)型(xing)均勻。
三、鎢極氬(ya)弧焊的種類
1. 直流鎢極氬弧(hu)焊
由于(yu)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)在焊(han)(han)接過程(cheng)中電弧(hu)(hu)(hu)沒(mei)有極性(xing)的(de)變化(hua)，所(suo)以，電弧(hu)(hu)(hu)燃(ran)燒(shao)穩定。一般情(qing)況(kuang)下，直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)都是(shi)采(cai)用直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)正(zheng)極性(xing)，即鎢極為陰極（負極）。鎢極熔點高(gao)，在高(gao)溫下電子發射能(neng)力(li)強(qiang)，電弧(hu)(hu)(hu)燃(ran)燒(shao)會穩定性(xing)更好(hao)。直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)采(cai)用直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)正(zheng)極性(xing)的(de)優點是(shi)：
a. 工(gong)件(jian)為陽(yang)極（正極），工(gong)件(jian)接(jie)受電(dian)子轟擊放出的全部動能和位(wei)能（逸出功），會產生大量的熱。因此(ci)，熔(rong)池深(shen)而(er)窄(zhai)，焊接(jie)效率高，工(gong)件(jian)的收縮(suo)和變(bian)形都小。
b. 鎢極(ji)接受(shou)正(zheng)離子轟擊時放出(chu)的(de)能量(liang)比(bi)較小(xiao)，并且由于鎢極(ji)在發射電(dian)子時需要(yao)付出(chu)大量(liang)的(de)逸出(chu)功，鎢極(ji)產生的(de)熱(re)量(liang)比(bi)較小(xiao)，因而不易過(guo)熱(re)。所以(yi)(yi)，對于同一焊接電(dian)流(liu)(liu)，可以(yi)(yi)采用直徑較小(xiao)的(de)鎢棒。例如(ru)，同樣通(tong)過(guo)125A焊接電(dian)流(liu)(liu)選(xuan)用Φ1.6mm的(de)鎢極(ji)就夠了，而直流(liu)(liu)反(fan)極(ji)性(xing)時需用ф6mm的(de)鎢極(ji)。
c. 鎢棒(bang)的熱發射(she)力很強，當采用小直徑鎢棒(bang)時(shi)，電流(liu)密度大，有利于電弧(hu)穩(wen)定，所以(yi)，電弧(hu)穩(wen)定性(xing)也比直流(liu)反極(ji)性(xing)好。
總之，直流正極性優點較多，焊(han)接中應(ying)盡可能采用(yong)直流正極性。
2. 脈沖(chong)鎢極氬弧焊
脈(mo)沖鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)接時，平(ping)均焊(han)(han)接電流是(shi)由脈(mo)沖電流、基(ji)(ji)值電流、脈(mo)沖時間和(he)基(ji)(ji)值時間4個參數(shu)確定的(de)。正確調(diao)節這4個電參數(shu)，可以增加(jia)熔(rong)深，降低熱影響區寬度，提高焊(han)(han)縫背(bei)面成型(xing)能力和(he)增加(jia)熔(rong)池(chi)的(de)攪(jiao)拌作(zuo)用，是(shi)一種極好的(de)焊(han)(han)接方法(fa)。所以，脈(mo)沖鎢極氬弧焊(han)(han)也廣泛地應用于不銹鋼焊(han)(han)管領域，特別適(shi)用于薄壁(bi)焊(han)(han)管的(de)焊(han)(han)接。
3. 交流鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)
交流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接時，由于正負兩半波(bo)的電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓及再引(yin)燃電(dian)壓不同(tong)，導(dao)致焊(han)(han)接電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)不對稱，從而產生直流(liu)(liu)(liu)(liu)分量(liang)。這既影響了(le)焊(han)(han)縫成型，又惡化了(le)電(dian)源的工作條件。所(suo)以交流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接電(dian)源中要設置引(yin)弧(hu)(hu)、穩弧(hu)(hu)和消(xiao)除直流(liu)(liu)(liu)(liu)分量(liang)的裝置，一般在不銹鋼(gang)焊(han)(han)管(guan)(guan)生產中，不使用(yong)交流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)，但(dan)鋁、鋁合金焊(han)(han)接管(guan)(guan)就必須采用(yong)交流(liu)(liu)(liu)(liu)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)。
