第六章 钨极惰性气体保护焊(G)
第六章 钨极惰性气体保护焊（TIG）
本章重点：①TG焊的焊材：电极、焊丝；②TG焊工艺；③脉冲TG 焊 本章难点：①交流TG焊；②TIG焊工艺（尤脉冲焊工艺） 学习建议：①应把TG焊与其它焊接方法的特点进行对比，以促进理解 把握关键；②课本的内容不够完善，应注意所补充的有关电极、工艺措 施、脉冲TG焊等有关内容；③通过练习制订相应的焊接工艺等实践环 节来培养和提高工艺能力和经验
本章重点：①TIG焊的焊材：电极、焊丝；② TIG焊工艺； ③脉冲TIG 焊 本章难点： ①交流TIG焊； ② TIG焊工艺（尤脉冲焊工艺） 学习建议： ①应把TIG焊与其它焊接方法的特点进行对比，以促进理解、 把握关键；②课本的内容不够完善，应注意所补充的有关电极、工艺措 施、脉冲TIG焊等有关内容；③通过练习制订相应的焊接工艺等实践环 节来培养和提高工艺能力和经验
第一节焊的特点及应用 几个概念： 钨极惰性气体保护电弧焊(tungsten inert-gas arc welding) 使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体 保护电弧焊，简称T1G焊，GBT5185-1985的标注代号是141。 钨极气体保护电弧焊GTAW(gas tungsten arc welding) 钨极氩弧焊argon tungsten arc welding(141) 氩弧焊argon arc welding 。背景：1930s,航空工业的大发展提出有色金属的焊接要 求，而MMA和SAW不能很好地解决这个问题（此前有原子 氢焊，但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题)。为适应有色 金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生
第一节 TIG焊的特点及应用 几个概念： 钨极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert-gas arc welding） 使用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨等）作为电极的惰性气体 保护电弧焊，简称TIG焊, GB/T5185-1985的标注代号是141。 钨极气体保护电弧焊GTAW（gas tungsten arc welding） 钨极氩弧焊 argon tungsten arc welding（141） 氩弧焊 argon arc welding 背景：1930s，航空工业的大发展提出有色金属的焊接要 求，而MMA和SAW不能很好地解决这个问题（此前有原子 氢焊，但氢危险且焊钢时有焊缝增氢问题）。为适应有色 金属的焊接，钨极氩弧焊应运而生
一、TG焊的原理（如图） 二、TG焊的特点 优点(1)几乎可以焊接 所有的金属或合金(2) 焊接质量好（焊缝纯净、 Base metal 成形好、热影响区小) (3)适于薄板及打底 焊接过程动画 全位置焊(4)无飞溅 缺点焊接效率低、成本 高；对焊前清理要求严格； 需要特殊的引弧措施；紫 外线强烈、臭氧浓度高； 抗风能力差
一、TIG焊的原理（如图） 二、 TIG焊的特点 优点 （1）几乎可以焊接 所有的金属或合金 （2） 焊接质量好（焊缝纯净、 成形好、热影响区小） （3）适于薄板及打底／ 全位置焊（4）无飞溅 缺点 焊接效率低、成本 高；对焊前清理要求严格； 需要特殊的引弧措施；紫 外线强烈、臭氧浓度高； 抗风能力差。 焊接过程动画
三、TIG焊的应用 材料：多用于有色金属及其合金 厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm以下为宜） 位置：多用于打底（单面焊双面成形），薄件及管管、管板也用于填充和 盖
三、 TIG焊的应用 材料：多用于有色金属及其合金 厚度：多用于薄件（从生产效率考虑，以3mm以下为宜） 位置：多用于打底（单面焊双面成形），薄件及管-管、管-板也用于填充和 盖面
第二节T1G焊的电流种类和极性 ·TG焊的电流种类和极性计有 直流：正接反接 交流：正弦交流变极性方波交流 它们各有不同的特点和适用场合，应正确选择。 、 直流TG焊 极性 优 点 缺点 应 用 正接 电极载流能 没有阴极清 用于大多数 (DCEN) 力强、熔深 理作用 的焊接场合 大、钨极烧 (除AI、Mg 少、引弧 外) 容易 反接 有阴极清理 电极载流能 实际很少采 (DCEP) 作用 力弱、熔深 小、钨极烧 损严重、引 正接与反接 弧困难 焊接效果图
第二节 TIG焊的电流种类和极性 •TIG焊的电流种类和极性计有 直流：正接 反接 交流：正弦交流 变极性方波交流 它们各有不同的特点和适用场合，应正确选择。 一、直流TIG焊 极 性 优 点 缺 点 应 用 正接 (DCEN) 电极载流能 力强、熔深 大、钨极烧 损少、引弧 容易 没有阴极清 理作用 用于大多数 的焊接场合 （除Al、Mg 外） 反接 (DCEP) 有阴极清理 作用 电极载流能 力弱、熔深 小、钨极烧 损严重、引 弧困难 实际很少采 用 正接与反接 焊接效果图
•钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理 直流正、反接时带电粒子的运动如图： 反接时如左图，工件为阴极 正离子向工件运动。因阴极区 有很高的电压降，在电场作用 下正离子高速撞击工件（上的 氧化膜)，使氧化膜破碎、分 解而被清理掉。又由于阴极斑 点总是优先在氧化膜处形成 (那里电子逸出功低)，阴极 斑点又在邻近氧化膜上发射电 Θ ⊕ 子，继而氧化膜又被清除.… 但这时大量电子从工件向钨极运动，把大量能量交给钨极，导致其温度升高而 烧损。要避免烧损，只有减小电流！（电流承载能力通常只有正接的1/10，电流 太小，无实用价值。) 正接时如右图，这时电子向工件运动，虽数量多，但体积、质量太小，不能击 碎氧化膜，没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射，带走大量能量（对钨 极产生冷却作用)，所以钨极烧损少、电流承载能力大
•钨极电流承载能力及阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理 直流正、反接时带电粒子的运动如图： 反接时如左图，工件为阴极， 正离子向工件运动。因阴极区 有很高的电压降，在电场作用 下正离子高速撞击工件（上的 氧化膜），使氧化膜破碎、分 解而被清理掉。又由于阴极斑 点总是优先在氧化膜处形成 （那里电子逸出功低），阴极 斑点又在邻近氧化膜上发射电 子，继而氧化膜又被清除…… 正接时如右图，这时电子向工件运动，虽数量多，但体积、质量太小，不能击 碎氧化膜，没有清理作用。但此时大量电子从钨极上发射，带走大量能量（对钨 极产生冷却作用），所以钨极烧损少、电流承载能力大。 但这时大量电子从工件向钨极运动，把大量能量交给钨极，导致其温度升高而 烧损。要避免烧损，只有减小电流！（电流承载能力通常只有正接的1/10，电流 太小，无实用价值。）
二、交流TIG焊 应用：用于焊接铝、镁、铝青铜等合金 (表面易氧化、氧化膜致密)。 正半周电极烧损降低，负半周获得阴极清 理作用/熔深和钨极的电流承载能力介于 DCEN与DCEP之间（左图）。 交流的电流形式 (1)正弦波交流 (2)变脉宽方波交流 (3)变极性方波交流 正弦波交流：设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有 特别措施消除)。 变脉宽方波交流：设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波 交流有优势。 变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极 清理作用影响更大)
二、交流TIG焊 ⑶变极性方波交流 i t i t 应用：用于焊接铝、镁、铝青铜等合金 （表面易氧化、氧化膜致密）。 正半周电极烧损降低，负半周获得阴极清 理作用／熔深和钨极的电流承载能力介于 DCEN与DCEP之间（左图）。 DCEN AC ⑴正弦波交流 交流的电流形式 ⑵变脉宽方波交流 t i 正弦波交流：设备简单，但电弧稳定性差（要有特别稳弧措施）、有直流分量（要有 特别措施消除）。 变脉宽方波交流：设备复杂，但电流参数灵活、电弧稳定、钨极烧损少，比正弦波 交流有优势。 变极性方波交流：特点与变脉宽方波交流相同，但更好（因负半周电流大小对阴极 清理作用影响更大）
交流T1G焊由于电弧每秒100次过零点，加上电极（钨）与焊件（钢、 铝等)的物理性质、体积差别巨大，导致正、负半波电流波形严重不 对称（正半波大、负半波小），带来以下问题需要解决： 1、过零点复燃（稳弧） 解决办法：用高压脉冲(21500V)稳弧 2、回路直流分量的消除 解决办法：在回路中串接电容器（隔直传交）
交流TIG焊由于电弧每秒100次过零点，加上电极（钨）与焊件（钢、 铝等）的物理性质、体积差别巨大，导致正、负半波电流波形严重不 对称（正半波大、负半波小），带来以下问题需要解决： 1、过零点复燃（稳弧） 解决办法：用高压脉冲（≥1500V）稳弧 2、回路直流分量的消除 解决办法：在回路中串接电容器（隔直传交） i t
除以上的电流形式外，TG焊还可以用脉冲电流形式（包括直流脉 冲和交流脉冲，将在第五节介绍)
除以上的电流形式外，TIG焊还可以用脉冲电流形式（包括直流脉 冲和交流脉冲，将在第五节介绍）