《电弧焊与电渣焊》第6章 钨极惰性气体保护焊(TIG)

电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊第6章钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊(TungstenInertGasArcWelding)

是使用纯钨或活化钨作为非熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称TIG焊。当

采用氩气作为保护气体时，钨极惰性气体保护焊称为

钨极氩弧焊。本章将讲述钨极惰性气体保护焊的原理

及应用、焊接设备、焊接材料、焊接工艺以及热丝钨

极惰性气体保护焊和钨极脉冲氩弧焊。School

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河南斜技大学材料料学与工程学院电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊§6.1

TIG焊原理、特点及应用一、TIG焊工作原理1.钨电极；2.惰性气体；

3.喷嘴；4.电极夹；5.电弧；6.焊缝；7.熔池；8.母材；9.填充焊丝；

10.焊接电源河南斜技大学材料科学与工程学院Schoolof

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Engineenng(1)能够实现高品质焊接，得到优良焊缝；(2)焊接电流的使用范围通常为5～500

A,

适

合于薄板焊接；(3)TI

G

焊可以焊接各种金属，如：钢、铝、钛、镁等；(4)其它优点。电弧焊与电渣焊二、TIG

焊的特点1.TIG

焊的优点第6章钨极惰性气体保护焊河南斜技大学材料科学与工程学院Schoolof

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Engineenng2.TIG

焊的缺点(1)焊接效率低；(2)焊前对准备工作要求严格；

(3)可能会造成夹钨缺陷；(4)生产成本较高。三、TIG焊的应用1

可焊材料广泛，2

焊接位置方面-适合与全位置焊接3

焊接厚度方面，6

mm

以下薄板焊接第6章钨极惰性气体保护焊河南斜技大学材料科学与工程学院Schoolof

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Engineenng电弧焊与电渣焊§6.2TIG焊用焊接材料一、保护气体TIG

焊用的保护气体主要是氩气、氦气或氩与氦混合的

惰性气体。1.1.

氩气(Ar)(1)比空气重25%;(2)工业纯氩的纯度可达99.99%;(3)氩气的导热系数很小；(4)高温时不分解吸热；(5)电弧容易扩展，呈典型的钟罩形，加热不够集中。电弧焊与电渣焊

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Engineenng电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊2.

氦气(He)(1)氦弧不如氩弧容易引燃和稳定；(2)氦弧较集中，具有较大的熔透能力；(3)适合于厚板、热导率高或熔点较高的材料；(4)氦气比氩气昂贵而且轻，

成本很高

。弧长4mm焊接电流/ASchool

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河

南

斜

技

大

学

材

料

料

学

与

工

握

学

院2mm4mm

2mm电弧电压/V电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊3.

保护气体种类的选择(1)均能成功地应用于焊接各种金属材料；(2)从经济观点一般应优先选用氩气；(3)当焊接热导率高的原材料(如铝、铜)时，可以考虑选用氦气；(4)焊接不锈钢时可以在氩或氦中加入少量氢气；(5)焊接铜及其合金时，有些情况下也加入少量氮气。School

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河南斜技大学材料斜学与工程学院Ar中含9H₂

5%Ar中含9H₂2.5%电弧电压/V电弧长度/mm一、钨

极1.对电极的要求及钨极性能(1)对钨极的要求，

一般应满足三个条件：(a)

引弧及稳弧性能好；(b)

耐高温、不易损耗；(c)电流容量大。(2)

钨极性能：(a)

钨(W)的电子逸出功为4.54

eV,但其熔点高，在高温

时有强烈的电子发射能力，因此是一种目前最好的非

熔化电极的材料。(b)

当在钨中加入微量逸出功较小的稀土元素，或它们的氧化物，能显著地提高电子发射能力。既易于引弧和

稳弧，又可提高其电流的承载能力。电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊

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Engineenng2.钨极材料(1)

纯钨电极一般在交流TIG焊中使用，当钨电极不需要保

持一定的前端角度形状时可以使用纯钨极。(2)

钍钨极一般用于TIG直流正接；由于钍元素具有一定的

放射性，因此应用受到一定限制。(3)

铈钨极它的使用性能在某些方面优于钍钨极；其缺点

是不适合于大电流条件下使用。(4)

其他电极电弧焊与电渣焊河南斜技大学材料科学与工程学院Schoolof

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Engineenng第6章钨极惰性气体保护焊电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊§6.3

TIG

焊焊接工艺一、接头及坡口形式当焊接厚度为3mm以下的薄板时，一般不需加工坡口和填充焊丝，所得到的焊缝表面实际上略有凹陷，如下图(a)

所示，因此，有时也将焊件卷边后装配焊接。在焊接厚度为6mm以上的厚板时，通常需要焊件开有坡口，并需加填充金属，形成的焊缝如下图

(b)

所示。河南斜技大学材料科学与工程学院Schoolof

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Engineenng无坡口，不填充焊丝开坡口，填充焊丝二、焊件和焊丝的焊前清理1.清除油污、灰尘2.清除氧化膜(1)机械清理法(2)化学清理法三、焊接参数的选择1.

焊接电流焊接电流是决定焊缝熔深的最主要参数，要按照焊件

材料、厚度、接头形式、焊接位置等因素来选定。

一般先

确定电流类型和极性，然后确定电流的大小。电弧焊与电渣焊

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Engineenng2.

电弧电压3.

焊接速度4.

焊丝直径与填丝速度5.

保护气体流量6.钨极直径与形状7.钨极伸出长度电弧焊与电渣焊

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Engineenng直流正接(ThW极)直流反接(W

极)前端呈平顶锥形前端呈尖锥角250A以

上150A

以

上200A

以下100A

以下四、实际焊接时，确定焊接参数的顺序根据被焊材料的性质，先选定焊接电流的种类、极性和大小，然后选定钨极的种类和直径，再选定焊枪喷嘴直径和保护气体流量，最后确定焊接速度。

在施焊的过程中根据情况适当地调整钨极伸出长度和焊枪与焊件相对的位置。电弧焊与电渣焊

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Engineenng电弧焊与电渣焊§6.4

TIG焊设备一

、TIG

焊设备的组成第6章钨极惰性气体保护焊焊接电源、控制系

统、引弧装置、稳弧装

置(交流焊接设备)、School

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河南斜技大学材料斜学与工程学院焊枪、供气系统和供水

系统等部分。1.手工T1G焊设备组成电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊2.

自动TIG

焊设备组成比手工TIG焊设备多了焊枪移动装置。如果需要添加丝，则

还包括一个送丝机构。焊丝伸长Schoolof

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Engineenng河南斜技大学材料斜学与工程学院弧长(1)直流反接直流反接时电弧对母材表面的氧化膜具有阴极清理作用，这种作用也被称为“阴极破碎”或“阴极雾化”作用。(a)

阴极清理作用机理：反接时，母材作为阴极承担发射电子的任务。由于表面有氧化物的地方电子逸出功小，容易发射出电子，因此电弧有

自动寻找金属氧化物的性质，在氧化膜上容易形成阴极斑点；

与此同时，阴极斑点受到质量较大的正离子的撞击，

因此能使

该区域内的氧化膜被破坏掉。Schoolof

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河南斜技大学材料料学与工程学院电弧焊与电渣焊二、

焊接电源1.

直流电源第6章钨极惰性气体保护焊电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊(b)

缺点：

钨极易产生过热，甚至熔化;电弧分散，加热不集中。(c)

应用：

TIG焊直流反接用得较少，只用于厚度约3mm以下的铝、镁及其合金焊接。(2)直流正接直流正接的TIG焊是所有电弧焊方法中电弧过程最为稳定的焊接方法之一。(a)

缺点：

没有阴极清理作用。(b)

应用：

除焊接铝、镁及其合金以外的其它金属材料焊接。TIG

焊电流种类与极性对焊缝形状的影响Schoolof

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河南斜技大学材料科学与工程学院2.

交流电源(1)优点：

在工件为阴极的半波里有去除工件表面氧化

膜的作用，在钨极为阴极的半波里钨极可以得到冷却，

并能

发射足够的电子以利于电弧稳定。实践证明，采用交流电源

能够两者兼顾，对于焊接铝、镁合金是很适合的。(2)缺点：

产生有害的直流分量；必须采取稳弧措施。电弧焊与电渣焊

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Engineenng焊件电流波形3.

方波(矩形波)交流电源(1)方波电流过零后增长快，再引燃容易，大大提高了稳弧性能。(2)选择最小而必要的K,使其既能满足清除氧化膜的需要，又能获得最小的钨极损耗和可能的最大熔深。(3)正、负半波电流幅值可调，焊接铝、镁及其合合时，

无需另加消除直流分量装置。电弧焊与电渣焊

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Engineenng三、

引弧装置和稳弧装置1.高频高压引弧和稳弧装置电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊

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Engineenng高频振荡电压波形与

电流波形的相位关系高频振荡器的连接方式高频振荡器电路原理图电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊河南斜技大学材料斜学与工程学院Schoolef

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Enginecning高压脉冲发生器电路+2.

高压脉冲引弧和稳弧装置相位关系十电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊四

、焊

枪1.1.

作用与要求2

.

(1)作用夹持钨极、传导焊接电流和输送并喷出保护气体。(2)要求(a)喷出的保护气体具有良好的流动状态和一定的挺度，以

获得可靠的保护；(b)枪体有良好的气密性和水密性(用水冷时),传导电流

的零件有良好的导电性；(c)枪体能被充分冷却，以保证持久地工作；(d)喷嘴与钨极之间绝缘良好，以免喷嘴和工件不慎接触

而发生短路、打弧；(e)重量轻、结构紧凑，可达到性好，装拆维修方便。School

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河南斜技大学材料斜学与工程学院水冷式TIG

焊焊枪结构1.钨电极；2.陶瓷喷嘴；3.导气套管；4.电

极夹头；5.抢体；6.电极冒；7.进气管；8.

冷却水管；9.控制开关；10.焊枪手柄Schoolof

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河南斜技大学材料科学与工程学院电弧焊与电渣焊2.

类

型气冷式和水冷式第6章钨极惰性气体保护焊电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊五、供气系统与水冷系统1.

供气系统一般钨极氩弧焊时，供气系统由气源(高压气瓶)、气体减压阀、气体流量计、电磁气阀和软管等组成。2.水冷系统用来冷却焊接电缆、焊枪和钨棒。当焊接电流小于150

A时不需要水冷，但当焊接电流大于150

A

时，则需要使用水冷式焊枪。河南斜技大学材料斜学与工程学院Schoolof

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Engineenng电弧焊与电渣焊六、程序控制系统1.起弧前，必须用焊枪向起始

焊点提前1.5～4s送气。灭弧

后应滞后5～15s停气。焊枪

须待停气后才离开终焊处。2.

焊接时，在接通焊接电源的同时，就起动引弧装置。

应自动控制引弧器、稳弧

器的启动和停止。手工TIG焊氩气焊接电流焊接小车手

工TIG

焊焊接高频焊接第6章钨极惰性气体保护焊氩气高频焊接电流河

南

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程

学

院School

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Engineenng停止

时间停止

时间3.焊接开始时，使电流从较小的引弧电流逐渐上升到焊

接电流。焊接即将结束时，焊接电流应能自动地衰减，

直至电弧熄灭。4.电弧引燃后即进入焊接，焊枪的移动和焊丝的送进应

同时协调地进行。5.水冷式时，送水与送气应同步进行。电弧焊与电渣焊

第6章钨极惰性气体保护焊河南斜技大学材料料学与工程学院Schoolof

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Engineenng电弧焊与电渣焊§6.5TIG

焊的其它方法一、热丝TIG

焊O热丝TIG

焊是利用附加

电源预先加热填充焊丝，从

而提高焊丝的熔化速度，增

加熔敷金属量，达到高效率目的的一种TIG焊方法。第6章钨极惰性气体保护焊弧