鎢極氬弧焊是鎢極惰性氣體保護焊(TIG焊)中最常用的一種。它是氬氣保護下,利用鎢電極與焊件之間產生的電弧熱熔化母材和填充金屬的一種方法,如圖6-2.焊接時,氬氣從焊槍噴嘴中連續噴出,在電弧周圍形成氣體保護層隔絕空氣,對鎢極、熔池及母材熱影響區進行保護。鎢極氬弧焊以操作方式的不同可分為手工焊、半自動焊和自動焊,其中手工焊應用最廣泛。在焊接薄板和打底焊道時,有時可以不填絲。
鎢極氬弧焊能清晰地觀察到焊接熔池和熔透情況,焊接過程不發生飛濺,焊縫成形美觀,焊縫無渣殼,不需要清理。在焊接電流很小的情況下,電弧仍可穩定燃燒,因此鎢極氬弧焊特別適合焊接薄件。在要求保證焊透及背面有一定成形要求的情況下,常用鎢極氬弧焊單層焊或多層焊第一層打底焊,背面用氬氣保護,可實現單面焊雙面成型。鎢極氬弧焊可進行全位置焊接,特別適合各個空間結構的裝配和連接焊縫的焊接。由于鎢極氬弧焊效率低,不適宜厚板的焊接,鎢極氬弧焊接頭的熱影響區較寬、冷卻速度較慢,焊縫及熱影響區冷卻過程中敏化溫度區間停留時間較長,接頭的耐腐蝕能力有所下降。
在鎢極氬弧焊的工藝基礎上,開發的鎢極脈沖氬弧焊是通過控制電流周期性脈沖變化來控制焊接過程(圖6-3).其原理是以一個較小基值電流來維特一個電弧,在此基礎上,周期性地加一個高峰脈沖電流產生脈沖電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡。鎢極脈沖氬弧焊的優點在于它可以精確地控制焊接熱輸入,克服了因熔敷金屬表面張力不足支持熔池而造成焊縫的下塌,保證連續焊接,可以實現單面焊雙面成形,保證焊縫質量,特別適合薄板的焊接;其次它的焊縫成形美觀、質量穩定,它對各種焊接位置有較強的適應性,適用于全位置的焊接。根據脈沖頻率不同,可分為低頻和高頻脈沖鎢極氬弧焊。
鎢極氬弧焊設備由焊接電源、引弧及穩弧裝置、焊槍、供氣系統、水冷系統和焊接程序控制裝置等部分組成。焊接電源必須是降特性。現在一般有專用氬弧焊機把焊接電源、水冷系統和焊接程序控制裝置等合并在一起,滿足鎢極氬弧焊焊接工藝要求。它一般具有提前送氣、延遲停氣、自動接通和切斷保護氣以及引弧、穩弧等功能,另外焊接結束前電流還能自動衰減,以防止弧坑開裂。氬弧焊機又分為直流和交流氬弧焊機,不銹鋼焊接一般采用直流氬弧焊機。供氣系統包括氬氣瓶、減壓器和流量計,焊槍根據適用的焊接電流大小分為水冷式和氣冷式兩類。目前使用的鎢極有純鎢極、釷鎢極和鈰鎢極,其中最常用的是鈰鎢極。鎢極直徑的選擇根據工件的厚度和填充焊絲的直徑等。鎢極的端部要磨成一定形狀,通常磨成帶有平頂的錐形。
由于氬弧焊主要用于薄板焊接或封底焊,在保證焊透的情況下焊接薄板常常不用開坡口。在一定厚度如≥2mm時,可根據情況開V形、U形坡口。氬氣的純度一般要求大于99.7%.氬氣的流量要合適,過小保護不佳,流量過大可能要造成氣體紊亂,也造成保護不好。焊接電流要根據工件厚度、接頭的形式、焊接位置來選擇同時必須考慮鎢極的直徑。焊接極性采用工件接正極(即直流正接),手工氬弧焊常見焊接參數見表6-2.鎢極氬弧焊的引弧方法有非接觸和接觸式引弧兩種,非接觸式有變頻引弧和高壓脈沖引弧,接觸式有擦劃引弧和提升引弧。不銹焊材時主要采用非接觸式方法引弧。
為了克服鎢極氬弧焊效率低的特點,一種熱絲TIG焊絲在逐步被應用,其原理是在填充焊絲加入到熔池前,通過加熱電源使填充焊絲加熱到一定的溫度,從而提高效率達到100%。