鎢極氬弧焊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。

 鎢極氬弧焊焊接時，電極和電弧區(qū)及熔化金屬都處于氬氣保護之中，使之與空氣隔絕。當(dāng)保護氣體采用氦氣時又稱氦弧焊，有時保護氣體采用按一定比例混合的混合氣體，如：氬氣和氦氣混合、氬氣和氫氣混合。鎢極氬弧焊又可分為：直流鎢極氬弧焊、交流鎢極氬弧焊和鎢極脈沖氬弧焊等。鎢極氬弧焊廣泛應(yīng)用于不銹鋼、鈦合金、鋁合金、活潑金屬和難熔金屬的焊接。所以，在不銹鋼焊管、鈦合金焊管和鋁合金焊管生產(chǎn)中都廣泛地應(yīng)用了鎢極氬弧焊。

一、保護氣體

鎢極氬弧焊常用的保護氣體有單一純氬氣和混合氣體（氬＋氫氬＋氦）。有關(guān)焊接常用保護氣體，請參考第三章《3.5.5焊接用保護氣體》。

 1. 氬氣

  氬氣比空氣重25%,是一種惰性氣體，用做保護氣體，不與金屬起化學(xué)作用，不溶解于金屬中，也不易漂浮散失，有利于保護作用。另外，氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)小，而且是單元子氣體，高溫下不分解吸熱，所以在氬氣中燃燒的電弧熱量損失較小。氬氣保護焊時，電弧一經(jīng)引燃，燃燒就很穩(wěn)定。在各類保護氣體中，氬弧的穩(wěn)定性最好，即使在低電弧電壓時也十分穩(wěn)定，一般氬弧焊電弧電壓僅8V~15V。

 2. 氬氣、氫氣混合氣體

 在焊接保護氣體氬氣（Ar)中加人適量的氫氣（H2),可提高電弧溫度，增加母材熱量輸入，從而提高焊接速度。

3. 氬氣、氦氣混合氣體

 在焊接保護氣體氬氣（Ar)中加入適量的氦（He),也可以提高電弧溫度，增加母材熱量輸入，進而也能達到提高焊接速度的目的。

二、電極材料及其形狀

 鎢極氬弧焊用的電極為鎢或氧化鎢，其熔點高達3400℃,鎢的逸出功為4.5eV，發(fā)射電子能力強；氧化鎢的發(fā)射電子能力更強。氧化鎢的制造工藝關(guān)鍵是氧化物與基體材料的均勻性，這樣可提高電極的引弧性能和穩(wěn)弧性能。目前國內(nèi)外常用的鎢電極材料主要有純鎢、鈰鎢和釷鎢3種。

 相同的鎢電極直徑，采用不同的極性，其載流能力相差很大，純鎢極在純氬氣中焊接的許用電流范圍見表5-1。交流焊時，采用非對稱波形或?qū)ΨQ波形，其載流能力也有差別。國外最常用的是釷鎢極，國內(nèi)普遍采用鈰鎢極，其引弧與穩(wěn)弧性能都不亞于釷鎢極。

  實踐證明，鎢極末端的形狀對焊接許用電流大小和焊縫成型有直接影響。一般在焊接薄板和焊接電流較小時，可用小直徑的鎢極并將其磨成尖錐形（約20°),這樣，電弧容易引燃且穩(wěn)定。但在焊接電流較大時仍用尖錐角，會因電流密度過大，而使尖錐角過熱熔化并增加燒損；電弧斑點也會擴展到鎢極末端的錐面上，使弧柱明顯地擴散而飄蕩不穩(wěn)，影響焊接電流和焊縫成型（圖5-4a).因此，在大電流焊接時要求鎢極磨成鈍錐角（大于90°)或帶有平頂?shù)腻F形（圖5-4b),這樣可使電弧斑點穩(wěn)定，弧柱的擴散減小，對焊件加熱集中，焊縫成型均勻。

三、鎢極氬弧焊的種類

1. 直流鎢極氬弧焊

 由于直流鎢極氬弧焊在焊接過程中電弧沒有極性的變化，所以，電弧燃燒穩(wěn)定。一般情況下，直流鎢極氬弧焊都是采用直流正極性，即鎢極為陰極（負極）。鎢極熔點高，在高溫下電子發(fā)射能力強，電弧燃燒會穩(wěn)定性更好。直流鎢極氬弧焊采用直流正極性的優(yōu)點是：

  a. 工件為陽極（正極），工件接受電子轟擊放出的全部動能和位能（逸出功），會產(chǎn)生大量的熱。因此，熔池深而窄，焊接效率高，工件的收縮和變形都小。

  b. 鎢極接受正離子轟擊時放出的能量比較小，并且由于鎢極在發(fā)射電子時需要付出大量的逸出功，鎢極產(chǎn)生的熱量比較小，因而不易過熱。所以，對于同一焊接電流，可以采用直徑較小的鎢棒。例如，同樣通過125A焊接電流選用Φ1.6mm的鎢極就夠了，而直流反極性時需用ф6mm的鎢極。

  c. 鎢棒的熱發(fā)射力很強，當(dāng)采用小直徑鎢棒時，電流密度大，有利于電弧穩(wěn)定，所以，電弧穩(wěn)定性也比直流反極性好。

總之，直流正極性優(yōu)點較多，焊接中應(yīng)盡可能采用直流正極性。

 2. 脈沖鎢極氬弧焊

 脈沖鎢極氬弧焊焊接時，平均焊接電流是由脈沖電流、基值電流、脈沖時間和基值時間4個參數(shù)確定的。正確調(diào)節(jié)這4個電參數(shù)，可以增加熔深，降低熱影響區(qū)寬度，提高焊縫背面成型能力和增加熔池的攪拌作用，是一種極好的焊接方法。所以，脈沖鎢極氬弧焊也廣泛地應(yīng)用于不銹鋼焊管領(lǐng)域，特別適用于薄壁焊管的焊接。

3. 交流鎢極氬弧焊

 交流鎢極氬弧焊焊接時，由于正負兩半波的電弧電壓及再引燃電壓不同，導(dǎo)致焊接電流不對稱，從而產(chǎn)生直流分量。這既影響了焊縫成型，又惡化了電源的工作條件。所以交流鎢極氬弧焊焊接電源中要設(shè)置引弧、穩(wěn)弧和消除直流分量的裝置，一般在不銹鋼焊管生產(chǎn)中，不使用交流鎢極氬弧焊，但鋁、鋁合金焊接管就必須采用交流鎢極氬弧焊。