一文教會你手工鎢極氬弧焊單面焊雙面成形

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）保護性能優良

氬氣是一種惰性氣體，它既不溶于液態金屬，也不與熔化金屬發生反應，也不會造成合金元素的燒損，可有效避免氣孔的產生，對熔池保護效果較好。

（2）可實現高電流密度焊接

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）焊接過程穩定

焊接過程中電弧燃燒穩定，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.穩弧裝置

直流電源焊接時，由于電流平穩，不需增加特殊的穩弧裝置。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，使鎢極電子發射和氣體電離程度減弱。不增加穩弧裝置，電弧無法穩定，甚至熄弧。所以通常在交流電源內部串接脈沖穩弧器，以穩定電弧。

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、短時間焊接時，可采用特制的氣冷焊槍依靠氬氣進行冷卻。而采用較大參數或長時間焊接時，必須接入循環水進行冷卻。

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）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/T8110-2020《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/T4240-2019《不銹鋼焊絲》和GB/T10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》的質量規定。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定和氣孔、裂紋等焊接缺陷的出現。

鎢極氬弧焊的氣體保護效果、焊接過程穩定性和焊縫質量，均直接與焊接參數有關。為此，合理地選擇焊接參數是獲得優質焊接接頭的重要保證。

手工鎢極氬弧焊的主要焊接參數為：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、夾鎢和電弧不穩定等問題。當焊接電流過小時又會使電弧偏吹、燃燒不穩定，產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，鎢極就要產生強烈的發熱、熔化和揮發等，還會造成電弧不穩定和焊縫夾鎢等問題的出現。此外，鎢極端頭形狀對電弧穩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。磨削出現橫紋時，必須進行消除，否則電弧將出現不穩定也不集中的現象。

4.噴嘴直徑

噴嘴大小和形狀直接影響保護區的保護范圍和效果。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******，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，產生缺陷，同時燒損噴嘴。合適的噴嘴直徑可按下列經驗公式來確定：

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，并容易出現未焊透和氣孔等缺陷。焊接速度太慢，可能出現咬邊、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，難以保持穩定的層流，對焊接區的保護作用不利，同時帶走電弧區的熱量多，影響電弧燃燒的穩定性。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，使焊縫產生氣孔、氧化和合金元素燒損等現象。氬氣流量的選擇一般可按下列經驗公式來確定：

Q=kD

式中：Q--氬氣流量（L/min）；

D--噴嘴直徑（mm）；

k--系數，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，是否能獲得優質的焊縫，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生夾鎢現象。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，不能產生死角，以防接頭產生不良現象。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填絲法和斷續填絲法兩種。連續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。