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氩弧焊作业基础知识

		点击数：	更新时间： 2025年06月22日
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钨极氩弧焊
备注：1
目录
主要内容
一、钨极氩弧焊概述
二、钨极氩弧焊焊接工艺
三、操作技术
四、铝和铝合金的焊接
五、脉冲TIG焊
备注：2
氩弧焊
熔化极氩弧焊
不熔化极氩弧焊
熔
化
极
脉
冲
氩
弧
焊
半
自
动
熔
化
极
氩
弧
焊
自
动
化
熔
化
极
氩
弧
焊
氩
弧
点
焊
钨
极
脉
冲
氩
弧
焊
真
空
氩
弧
焊
自
动
钨
极
氩
弧
焊
热
丝
钨
极
氩
弧
焊
手
工
钨
极
氩
弧
焊
氩弧焊分类
备注：3
备注：4
一、钨极氩弧焊概述
       
       钨极氩弧焊是用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法。焊接时氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而获得优质的焊缝。焊接过程中根据工件的具体要求可以加或者不加填充焊丝。 
备注：5
一、钨极氩弧焊概述
       钨极氩弧焊的特点
      1、电极不易熔化－电极用的是钨或钨的合金棒；
      2、焊接过程电弧的燃烧稳定――电极不熔化，易维持恒定的弧长；
      3、不存在熔滴过渡――电极不熔化；
      4、工艺简单――焊薄件时，不需要开坡口和填充焊丝；
      5、焊接变形和应力小－－电极的j不能太大，电弧的能量密度小， 保护气
           流的冷却作用；
      6、焊缝质量髙――保护效果好；
      7、易实现自动化－明弧作业便于操作（分手工焊、自动焊）。
        缺点：
      1、焊接效率低、成本高；
      2、对焊前清理要求严格；
      3、需要特殊的引弧措施；
      4、紫外线强烈、臭氧浓度高；
      5、抗风能力差。
   
备注：6
一、钨极氩弧焊概述
      钨极氩弧焊的应用
材料：适用于各种材料的焊接，特别是易氧化有色金属及合金、不锈钢、Ti及Ti合金等的焊接。
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。
备注：7
一、钨极氩弧焊概述
一）氩弧焊设备
      手工钨极氩弧焊设备有焊接电源、控制系统、焊枪、供气和供水系统以及指示仪表组成。
      自动钨极氩弧焊机还包括行走机构和送丝机构。
备注：8
一、钨极氩弧焊概述
半自动焊接送丝机构
备注：9
一、钨极氩弧焊概述
1.焊枪
        作用：1、装夹钨棒；2、传导焊接电流；3、输出保护气体；4、启动或停止整机的工作系统。
        气体保护焊时，要使其保护效果良好主要是控制气流的流态，气体的流态有两种：层流和紊流，而层流的保护效果最好。
        氩弧焊焊枪要保证气体呈层流状均匀喷出，气流挺度良好，抗干扰能力强。
       另外，焊枪必须坚实重量轻且完全绝缘 。
备注：10
一、钨极氩弧焊概述
焊枪分类：
气冷式和水冷式 
水冷式焊枪
水冷式焊枪是气冷和水冷双重冷却方式，大电流焊接用I＞ 100A ）。
气冷式焊枪只有气冷方式，用于细钨极、小电流焊接用I≤ 100A。
备注：11
一、钨极氩弧焊概述
2.喷嘴：
2）喷嘴形式：喷嘴截面为收敛形、等截面形（圆柱形）、扩散形。 
①等截面形（圆柱形）喷嘴的保护区域最大，保护效果最好，应用最广；收敛形喷嘴次之（但收敛形喷嘴的电弧可见度好，便于操作，常用）；扩散形常用与熔化极气体保护焊。
1）喷嘴材料：陶瓷、纯铜、石英。
①高温陶瓷喷嘴：绝缘耐热，应用广泛，通常焊接电流≤350A。
②纯铜喷嘴：使用电流可达500A，需用绝缘套将喷嘴与导电部分隔离，成本高。
③石英喷嘴：价格昂贵，但焊接可见度好。

②喷嘴的长度↑－保护效果↑，但使用不方便；
 ③喷嘴的内壁应光滑，喷嘴出口边缘要成直角；
 ④钨电极与喷嘴的同心度要好。
各种形状的喷嘴
备注：12
一、钨极氩弧焊概述
1、无色无味的气体VAr＞V空气-----不易漂浮散失，有利于保护；
2、Ar是分馏液态空气制取氧时的副产品；
3、Ar是惰性气体----不与金属发生作用，也不溶于液态金属；
4、Ar无脱氧及脱氢作用-----氩弧焊前的除油、去锈、去水等要求严格；
5、Ar为单原子气体，导热系数很小，高温时不存在分解、吸热-----电弧的热损失较小，一旦引燃，燃烧稳定。
※ 气体保护焊中，氩弧的稳定性最好，即使在低电压时，也非常稳定。

焊接用氩气应符合国标GB/T4842-1995《纯氩》的规定，氩纯度应≥99.99%。
      瓶装氩气最高充气压力20℃时为15±0.5MPa，返还生产厂充气时瓶内余压不得低于0.2MPa。
二）氩气
备注：13
一、钨极氩弧焊概述
三）钨极
钨的熔点3400℃，具有良好的电子发射性能。
种类	牌号	电流	颜色标识	适用范围	备注
纯钨极	WP	交流
小电流	绿色	应用于铝、铝合金、镁、镁合金，对焊接条件要求不高	使用较少
钍电极	WT20	直流
大电流	红丝	碳钢、不锈钢、硅铜、铜、黄铜、钛等材料焊接	应用最广泛，有轻微放射性
铈钨极	WC20	直流
小电流	灰色	碳钢、不锈钢、硅铜、铜、黄铜、钛等材料焊接	应用范围仅次于杜钨极；公司使用
锆钨极	WZ8	交流
大电流	白色	铝及铝合金焊接	应用较多
镧钨极	WL20	直流/交流
大、小电流均适用	金黄/天蓝	铝、铝合金、碳钢、不锈钢、硅铜、铜、黄铜、钛等材料焊接	性能更优，最有前景
表1    钨极材料种类及特点
备注：14
一、钨极氩弧焊概述
纯钨极
杜钨极
铈钨极
锆钨极
镧钨极
镧钨极
备注：15
二、钨极氩弧焊焊接工艺
       手工钨极氩弧焊的主要工艺参数有：钨极直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、钨极伸出长度、喷嘴直径、喷嘴与工件距离及氩气流量。
备注：16
二、钨极氩弧焊焊接工艺
1、电源种类与极性
TIG焊的电流种类和极性有
    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。
不同接法产生热量比较
备注：17
二、钨极氩弧焊焊接工艺
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

1）直流TIG焊    
正接与反接焊接效果图
备注：18
二、钨极氩弧焊焊接工艺
       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
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……。
       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
反接
备注：19
二、钨极氩弧焊焊接工艺

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）。
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）
2）交流TIG焊    
备注：20
二、钨极氩弧焊焊接工艺
       阴极破碎现象对于焊接工件表面存在难熔氧化物的金属有特殊的意义，如铝是易氧化的金属，它的表面有一层致密的A12O3附着层，它的熔点为2050℃，比铝的熔点（657℃）高很多，阴极破碎作用可以去除铝的表面氧化层，使焊接过程顺利。 
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
备注：21
二、钨极氩弧焊焊接工艺
2、钨极与焊接电流
       钨极直径决定了焊枪的结构尺寸、重量和冷却方式，会直接影响到焊接劳动条件。施焊前应根据焊接电流的大小，选择合适的钨极直径。
表2    钨极许用电流
备注：22
二、钨极氩弧焊焊接工艺
钨极直径许用电流经验取值
      以1mm允许电流55A为基数，乘以钨极直径，等于允许的使用电流。
如：1.6mm钨极，允许使用电流是 1.6×55=88（A）
        2.5mm钨极，允许使用电流是 2.5×55≈138（A）
另，3mm以下钨极，从计算值减去5A～10A；4mm以上钨极，则由计算值再加上10A～15A。
直流反接＜交流平衡波＜交流＜直流正接
备注：23
二、钨极氩弧焊焊接工艺
钨极与电流不匹配
钨极粗，电流小
钨极细，电流大
钨极端部温度不够，电弧飘移，电弧不稳，破坏保护区，熔池被氧化，成型差，易产生有气孔。
钨极端部温度高，易熔化，小尖端逐渐变大熔滴，电弧随熔滴尖端漂移，不稳定。熔化的钨滴落入熔池形成夹钨。
备注：24
二、钨极氩弧焊焊接工艺
钨极与电流不匹配
钨极粗，电流小
钨极细，电流大
备注：25
二、钨极氩弧焊焊接工艺
钨极形状选择
表3    钨极形状与特点
钨极端头的形状、夹角对电弧的稳定性、钨极的使用寿命以及焊缝形状都有着不同的影响。
钨极形状	特点
尖锥形电极 	尖锥形电极适用于直流正接、小电流焊接薄板和弯边对接焊缝。这种电极的电弧稳定，焊缝成形较窄，但不适于某些镍基合金薄板不加焊丝的平面对接接头。当钨极磨得越尖时，咬边、弧坑等倾向也越加严重。
圆弧形电极 	圆弧形电极适用于交流电源的焊接。当直流正接时，电弧不稳定。
圆柱形电极 	圆柱形电极适用于焊接铝、镁合金。但直流正接方法时不可用。
平底锥形电极 	平底锥形电极适用于直流正接。电弧较集中、燃烧稳定、焊缝成形良好。
备注：26
二、钨极氩弧焊焊接工艺
钨极磨锥后，尖端直径应适当，太大时，电弧不稳定；太小时，容易熔化。一般要根据焊接电流的大小来决定。磨修的长度一般为钨极直径的3~5倍，末端的最小直径应为钨极直径的1/2~1/5。
钨极端头的夹角不同，稳弧性和使用寿命也不相同。根据实践经验，在30°夹角时，电弧集中、稳定，焊透性好，使用寿命较长；而在90°夹角时，电弧分散，焊透性不好，经一阶段使用后电弧不稳定，使用寿命也较短；当60°夹角时，其优缺点介于30°和90°夹角两者之间。
根据上述情况，钨极的端部一般推荐使用（圆底锥形）30°夹角，适用于薄板的焊接。对于90°夹角，则宜用于厚板的焊接。
备注：27
二、钨极氩弧焊焊接工艺
      相同电流焊接时，不同钨极端部形状对熔深的影响
     电流种类、大小变化时，为了保持电弧稳定，通常将钨极端部磨成以下形状。
尖角20~30°
小电流
尖角90°
大电流
半圆
交流
钨极端部 θ↓－－熔深↓熔宽↑
注：末端磨成钝角（＞900）或带有平顶的锥形，这样使电弧的斑点稳定，弧柱的扩散减少对焊件的加热集中，焊缝的成形均匀。 
备注：28
二、钨极氩弧焊焊接工艺
电极顶角对熔宽的影响
（2%钍钨电极Φ2.4mm，弧长1.3mm，氩气流量19L/min，焊速7.5cm/min，母材厚12.7mm）   
电极顶角对熔深的影响 
（2%钍钨电极Φ2.4mm，弧长1.3mm，氩气流量 19L/min，焊速7.5cm/min，母材厚12.7mm） 
电极尖端角度的选择可参考下表数据
备注：29
二、钨极氩弧焊焊接工艺
2、打磨钨极的安全措施
　　磨削钨极应采用密封式或抽风式砂轮机（有专用的钨极磨尖机），焊工应带口罩，磨削完毕，应用肥皂洗净手脸，最好下班后淋浴。钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。 
备注：30
二、钨极氩弧焊焊接工艺
3、电弧电压
       电弧电压主要由弧长决定，弧长变化影响电弧的稳定燃烧，直接影响焊缝质量。
弧长增加，电弧电压增大，焊缝宽度增大，熔深减小；弧长过长时，易产生未焊透和咬边缺陷；且氩气对熔池的保护效果降低，容易产生气孔缺陷；
反之，则不易看清熔池，影响焊工操作；送丝时易碰到钨极引起短路，使钨极受污染加大烧损、脱落，形成夹钨。
       通常使弧长约等于1.5倍钨极直径。
备注：31
二、钨极氩弧焊焊接工艺
4、焊接速度
      焊接速度增加时，熔深熔宽减小。焊接速度太快时，易未焊透，焊缝高且窄，两侧熔合不好。
      焊接速度太慢时，焊缝很宽，背面下塌严重，且容易烧穿。
      通常应根据熔池大小、熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度。
备注：32
二、钨极氩弧焊焊接工艺
焊接电流、焊接速度和焊道形状的关系
1—正常焊道  2—咬边焊道  3—不均匀焊道
（母材为奥氏体不锈钢，直流正接）   
备注：33
二、钨极氩弧焊焊接工艺
5、钨极伸出长度
喷嘴
钨极
钨极伸出长度
      一般情况，对接缝，钨极伸出长度4~6mm，角焊缝，7~8mm。对于Φ2mm的钨极，伸出长度2~3mm为好。
6、喷嘴与工件间距离
      这个距离越小，保护效果越好，前提是能够地观察电弧焊接过程。
备注：34
二、钨极氩弧焊焊接工艺
8、氩气流量
喷嘴直径与钨极直径有以下关系：D=(2.5~3.5)dw   
D—-喷嘴直径或内径（mm）
dw  —钨极直径（mm）
焊机、焊枪确定，喷嘴直径很难改变，但可由此选择钨极直径大小。
氩气流量：Q=（0.8~1.2）D        （L/min）
D小时Q取下限；D大时Q取上限。
    氩弧焊的焊接接头质量与氩气保护效果有很大关系，保护不良，将增加合金元素的烧损，使焊缝氧化、氮化，出现气孔、夹渣，并使焊缝脆化，降低接头的强度和塑性。
7、喷嘴直径与氩气流量
备注：35
二、钨极氩弧焊焊接工艺
保护气体流量和风速的关系
      （氩气喷嘴直径16mm，喷嘴与母材距离15mm） 
备注：36
二、钨极氩弧焊焊接工艺
从焊缝颜色判别氩气保护效果（颜色观察法）
不锈钢	不锈钢	不锈钢	不锈钢	不锈钢	不锈钢
焊缝颜色	银白 金黄	蓝	红灰	灰	黑
保护效果	最好	良好	较差	不好	最坏
铝及铝合金	铝及铝合金	铝及铝合金	铝及铝合金	铝及铝合金
焊缝颜色	银白有光亮	白色无光亮	灰白	灰黑
保护效果	最好	较好（氩气大）	不好	最坏
备注：37
二、钨极氩弧焊焊接工艺
纯铜	纯铜	纯铜	纯铜	纯铜
焊缝颜色	金黄	黄	灰黄	灰黑
保护效果	最好	良好	不良	最坏
低碳钢	低碳钢	低碳钢	低碳钢
焊缝颜色	灰白有光亮	灰	灰黑
保护效果	好	较好	不好
备注：38
二、钨极氩弧焊焊接工艺
氩气保护试验法：
       按选定的工艺参数在试验板（与工件材质相同）上引燃电弧后并保持不动，待电弧燃烧5~10秒灭弧，然后检查熔化焊点周围有无明显、光亮的圆圈。圆圈越大越光亮清晰，说明保护效果越好。??
小技巧
备注：39
三、操作技术
       手工钨极氩弧焊操作技术包括：引弧、运弧、停弧、熄弧及焊丝的送给和焊接过程中应注意的事项。
引弧  
             一般情况下，正式焊接前在引弧板上引燃电弧，等钨极烧热后再到焊缝上引燃及就很容易了，也可以使引弧板与工件连接，电弧直接过渡到工件焊缝上。禁止在焊缝两侧引弧，以免击伤焊件。
钨极端头突然升温几千度，易引起爆破，造成焊缝夹钨。夹钨的焊缝易被腐蚀。
备注：40
三、操作技术
     引弧方式
     接触引弧
     将钨极与焊件表面接触，形成短路，由于接触处电流密度较大，产生很高的热量，使钨极末端和焊件表面被迅速加热，产生大量的热电子发射，在抬起焊枪的瞬间，在电场作用下，钨极发射的电子撞击氩原子使气体电离成正离子和电子，从而使气体导电。这时，带正电的离子向阴极运动并轰击阴极，使阴极的温度剧增，电子猛烈发射，从而激发电弧。
     短路引弧    
    自动焊接时，电极与工件保持一定的距离，其间采用炭棒（或石墨）进行短路接触，在撤出炭棒的瞬间电弧就产生了。电弧引燃过程与接触引弧相似。 
     引弧器引弧   
    借助高频振荡器或高压脉冲引弧器的作用，产生火花放电，使钨极与焊件之间的气体电离，从而引燃电弧。
1
2
3
备注：41
三、操作技术
       手工钨极氩弧焊不允许用接触引弧法。如今通常使用高频震荡引燃电弧，钨极端头与工件表面距离2mm～4mm，按下开关，高频高压电击穿隙间空气，使电弧自动引燃。好的电弧燃烧稳定，并均匀发出“哒哒哒……”的响声（交流电）。
      电弧引燃后，焊枪在一段时间内停留在起弧位置不动，以获得一个明亮清洁的熔池（护目镜下看见熔化的金属明亮，可以反光）。然后就可以填丝焊接了。

如果电源供电正常，不能正常引燃电弧时，其主要原因是： 
        a.  电缆、气—电混合电缆、焊枪接头、焊接工作台、焊件等处接触不  良、松脱或开焊；
        b.  引弧板和焊件表面有铁锈、水、陶瓷、油、漆、防锈液、泥土等；
        c.  引弧器发生故障，不能正常工作；
        d.  钨极经长时间使用后，表面形成一层氧化膜；
备注：42
三、操作技术
2. 运弧及送丝
焊丝
送给方向
平焊位置
备注：43
三、操作技术
长条熔池的三个作用
备注：44
三、操作技术
横焊位置的焊枪焊丝角度
备注：45
三、操作技术
平角焊位置的焊枪焊丝角度
便于厚板加热，使两侧热量均匀
备注：46
三、操作技术
焊枪左右角度对熔池形状和熔深的影响
备注：47
三、操作技术
接头形式对氩气保护效果的影响
A、B、C保护效果好，D、E保护效果差，空气容易卷入保护气流中，影响焊接质量。
备注：48
三、操作技术
       手工钨极氩弧焊一般采用左焊法，焊枪以一定速度前移，禁止跳动，尽量不要摆动。如果用填充焊丝时，应在熔池的前半部接触加入。焊丝可稍稍偏离接头的中心线（靠近焊工身边一侧），不断有规律的送进取出，送进时，应在熔池前的三分之一处点给，而不能点在电弧正下方；取出时，焊丝端头应在氩气保护范围内，以免端头氧化。
        均匀的送丝焊接，焊缝表面成型就能平整、圆滑、波纹清晰而均匀，这取决于操作者的熟练程度。
备注：49
三、操作技术
手工钨极氩弧焊填丝技术	手工钨极氩弧焊填丝技术	手工钨极氩弧焊填丝技术
填丝技术	操作要领	适用范围
连续送丝	焊丝端部靠近熔池前沿，均匀地连续送丝，送丝速度应与熔化速度相适应	要求焊工操作技术高，适用于细焊丝
断续送丝	焊丝进入电弧区后，进行端部预热，靠手臂和手腕上下反复运动，将焊丝端部熔滴送进熔池内	操作简单、容易，适用于全位置焊接
紧贴坡口送丝	焊丝紧贴坡口间隙处，保证电弧熔化焊件坡口钝边的同时也熔化焊丝	适用于小直径管子和困难位置焊接
备注：50
三、操作技术
       焊接过程中，钨极禁止与焊件或焊丝接触（打钨极）。打钨极会造成焊缝表面污染和夹钨，以及熔池被“炸开”。另外，热的钨极如果被铝污染，立即会被破坏电弧的稳定性，发出杂音。如果是直流焊接，这时虽没有声音，但会造成气孔并污染焊缝。
       处理办法：焊缝、钨极都需要打磨，去除污染物，然后在试弧板上引燃电弧，得到斑痕白亮而无黑色的熔池时，才可以继续焊接。
备注：51
三、操作技术
3. 收弧
        一般焊缝尽量一次引弧焊完，中途不停弧，这样可避免缩孔和气孔的产生。收弧时大多采用电流衰减法，或者通过改变焊枪角度，拉长电弧，回焊加快焊速的等方法收弧。加快收弧的长度20 ～ 30mm，延时3S～5S送气。（长焊缝焊接时）
备注：52
三、操作技术
       中间停弧换焊丝，可以填1～2滴焊丝熔滴，同时将焊接电弧引至焊缝一侧停弧。
再次起弧点
10～20mm
备注：53
三、操作技术
4. 熄弧
4.1 增加焊速法（同收弧）   适宜环焊缝，无弧坑和缩孔。
4.2 焊接电流衰减法     焊机有电流衰减装置时使用。
4.3 焊缝增高法    焊速减慢，焊丝送给量增多，停弧再起弧，再填丝，反复几次，补充熔池收缩的损失，使焊缝饱满。而这时，熄弧处焊缝余高会过高，需打磨。
4.4 采用熄弧板
       熄弧不允许立刻移走焊枪，应在熄弧处保持5S～8S，保护高温下的熄弧部位不被氧化。
备注：54
四、铝及铝合金焊接
1、铝焊接性

铝及其合金化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al2O3的熔点约为2050℃，MgO的熔点约为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收较多的水分而常常成为形成焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大（约为钢的2倍），导热性又强（比钢约大一倍多），焊接时容易产生翘曲变形。
备注：55
四、铝及铝合金焊接
2、铝合金焊接焊缝气孔

铝及其合金熔焊时最常见的缺陷是焊缝气孔，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。 
       氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分。其中，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的产生，常占有突出地位。
分解
H2O＝﹥H2+O
备注：56
四、铝及铝合金焊接
2.1弧柱气氛中的水分
      
       弧柱气氛中的氢之所以能使焊缝形成气孔，与它在铝及其合金中的溶解度变化特性有关。在平衡条件下，氢在铝中的溶解度在凝固点时可从1.69突降到0.036ml/100g，相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），其次，由于铝的导热性很强，在同样的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度可为高强钢的4~7倍，不利于气泡的逸出，而残留在焊缝金属中形成气孔。
       弧柱空间总是或多或少存在一定量的水分,在潮湿季节或湿度大时更多。
备注：57
四、铝及铝合金焊接
2.2 氧化膜中的水分

在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已经尽量加以限制，此时，焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。
      
        焊丝表面氧化膜的清理情况对焊缝含氢量的影响是比较大的，若是用Al-Mg合金焊丝，这种影响必更显著。TIG焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口根部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
备注：58
四、铝及铝合金焊接
2.3 防止焊缝气孔的措施
       2.3.1 减少氢的来源
       所有使用的焊接材料（包括保护气体、焊丝等）要严格限制含水量，使用前均需干燥处理。氩气的管路也要保持干燥。焊前焊丝及母材表面氧化膜应彻底清除，采用化学方法或机械方法均可，两者并用，效果更佳。铝镁合金仅经过化学清洗未能防止产生气孔。化学清洗后，焊前应用细钢丝刷再全面刷一遍近缝区，并用刮刀刮削坡口断面，装配时要防止再度弄脏。 
       化学清洗有两个步骤：脱脂去油和除氧化膜。清洗后应烘干。化学清洗后最好及时施焊，存放时间延长，焊丝或母材吸附的水分即增多。对于大型构件，清洗后做不到及时施焊时，临焊前应再用刮刀刮削坡口端面为宜。
备注：59
       铝和铝合金表面清洁可用高合金（例如不锈钢）制成的刷子进行，禁止使用铁制刷子。

铁制刷子中的铁氧化物（铁锈等）在摩擦生热状态下可以跟铝发生化学反应，放出大量热量，有伤害人体的危险。
金属氧化物 + 铝（粉）→ 氧化铝 + 金属 + 热能 
四、铝及铝合金焊接
备注：60
      2.3.2 控制焊接工艺

在焊接工艺参数范围内，采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的。在根部熔透的前提下采用较大的电流，高的焊速，可以减少熔池存在时间，减小氢的溶入，从而减少气孔。这是需要较高的操作技能来配合，以便形成美观的焊缝外形。
氩弧焊时风速大于2m/s时注意防风，否则容易产生气孔等缺陷）
四、铝及铝合金焊接
备注：61
铝和铝合金焊接参数参考
四、铝及铝合金焊接
备注：62
3、裂纹
       铝及其合金焊接时，常见到的裂纹主要是焊缝纵向裂纹、横向裂纹、收弧处（火口）裂纹。
       铝合金的线胀系数比钢约大2倍，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，也是促使铝合金具有较大裂纹倾向的原因之一。
热膨胀，液态，无约束
冷却，液态至固态，收缩力大，受约束，易产生裂纹
焊接是一种不均匀加热的过程
四、铝及铝合金焊接
备注：63
       另外裂纹产生的常见原因是：
1.焊丝选择不当
2.电流过大，合金元素烧损多
3.应力集中
4.收弧方法不当
5.焊接顺序不对
6.铝散热快，保温时间短
防止方法;
1.可适当预热
2.选择合理的焊接顺序和焊接规范
3.改变熄弧方法和位置
4.防止过烧    （铝过烧则变脆）
四、铝及铝合金焊接
备注：64
4、未熔合
        未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合，根部未熔合三种 。
四、铝及铝合金焊接
备注：65
         产生未熔合缺陷的原因
1.焊接电流过小；
2.焊接速度过快 ；
3.焊丝角度不对；
4.产生了弧偏吹现象；
5.（焊接处于下坡焊位置）,母材未熔化时已被熔化的焊丝覆盖；
6.母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。 
未熔合的防止

采用较大的焊接电流,
正确地进行施焊操作,
注意坡口部位的清洁 
四、铝及铝合金焊接
备注：66
5、未焊透
未焊透
原因：
1.技术不熟练
2.电流小，温度低，焊速快
防止方法：
1.预热或加大焊接电流
2.减慢焊速
四、铝及铝合金焊接
备注：67
6、咬边
原因：
焊枪角度不正确，温度高，送丝量满足不了焊缝的需要。
防止方法：
调整焊枪角度，温度要适当，增加焊丝量。
7、烧穿
原因：技术不熟练，电流大或焊速慢或不均。
防止方法：改进操作技术，调整合理的焊接电流。
四、铝及铝合金焊接
备注：68
8、缩孔         
 原因：熄弧、停弧不当，电弧突然中断。
9、弧坑         
原因：熄弧、停弧不当，电弧突然中断
防止方法：采用焊缝增高法熄弧。
弧坑处很容易出现裂纹和气孔
四、铝及铝合金焊接
备注：69
10、余高过大，成型不良
余高过大，造成焊丝用量大，焊接速度慢，外观难看，后期打磨工作量大。最佳为0～1mm，焊缝不允许低于母材。
原因：技术不熟练，填丝过快。
四、铝及铝合金焊接
备注：70
比较合理的余高
漂亮的外观成型
可改变收弧位置，减少拐角堆高。
四、铝及铝合金焊接
备注：71
余高
0～1mm
四、铝及铝合金焊接
备注：72
外观质量良好
四、铝及铝合金焊接
备注：73
五、脉冲TIG焊
一、脉冲TIG焊(argon tungsten pulsed arc welding)
　使用脉冲电流（通常多用方波），分直流脉冲TIG焊和交流脉冲TIG焊。
（一）脉冲钨极氩弧焊的特点
    1、脉冲式加热，高温停留时间短、金属冷凝快，易于焊接热敏感材料；
    2、热输入小、电弧能量集中、HAZ小，利于薄板焊接；
    3、可精确控制热输入及熔池尺寸，适于单面焊双面成形和全位置焊；
    4、高频电弧震荡利于细化晶粒、消除气孔，提高接头性能；
    5、适合高速焊、提高生产率。
　☆应用：一般用于打底或薄件的焊接　
直流脉冲电流波形
i
t
t
i
交流脉冲电流波形
备注：74
五、脉冲TIG焊
i
t
几个概念：周期T= tm + tj    频率=1/T  占空比= tm /T  幅比= Im / Ij

峰值电流Im
基值电流Ij
峰值时间tm
基值时间tj
　　脉冲氩弧焊参数，参数选择原则及步骤如下：
　对于一定板厚，有一个合适的通电量（Im tm）,而最佳值Im取决于材料的种类，可以近似认为与工件厚度无关（如钢类约为150A）。所以一般步骤通常是先根据材料种类选择Im，然后以板厚决定tm。当焊薄板时，Im值应选得稍低，同时适当延长tm；焊接厚板时，Im应选得稍高，并适当缩短tm。
Ij一般为Im的10% ~ 20%，tj为tm的1~ 3倍，即tj =(1~3) tm、 Ij = （10~20）% Im。 。
　幅比、占空比的值较大时，脉冲特点较显著有利于克服热裂纹，但过大会增加咬边倾向。
（二）直流脉冲参数及选择
　　参数：直流脉冲TIG焊的参数与普通直流TIG焊的基本相同，只是电流变为脉冲电流（有四个基本参数，可分别独立调节）。
备注：75
五、脉冲TIG焊
　　脉冲电流频率超过5KHZ电弧具有强烈的电磁收缩效果，对焊接有利。
　　焊接速度和脉冲频率要相互匹配（尤自动焊），使焊点之间有一定的相互重叠量，常用频率可参照下表，一般低于10HZ。
焊  接
方  法	手工
TIG焊	下列焊接速度（cm/min）的自动脉冲钨极氩弧焊	下列焊接速度（cm/min）的自动脉冲钨极氩弧焊	下列焊接速度（cm/min）的自动脉冲钨极氩弧焊	下列焊接速度（cm/min）的自动脉冲钨极氩弧焊
焊  接
方  法	手工
TIG焊	20	28	37	38
频率f	1~2	≥3	≥4	≥5	≥6
脉冲TIG焊参数实例（下二表，上：直流正接；下：交流）
材料	板厚	Im（A）	Ij （A）	Tm（S）	tj （S）	频率（Hz）	焊接速度（cm/min）
不锈钢	0.3	20~22	5 ~ 8	0.06 ~ 0.08	0.06	8	50 ~ 60
不锈钢	0.8	85	10	0.12	0.08	5	80 ~ 100
材料	板厚mm	焊丝直径
mm	Im（A）	Ij （A）	脉宽比%	频率Hz	电弧电压v	气体流量
L/min
5A03	1.5	2.5	80	45	33	1.7	14	5
5A03	2.5	2.5	95	50	33	2	15	5
备注：76
五、脉冲TIG焊
各种材料脉冲TIG焊时脉冲电流参数的选择 
脉冲TIG焊工艺参数的确定还可以参考以下的数据。
脉冲电流和基值电流的组合
对焊缝成形的影响
I p—脉冲电流   I b—基值电流
备注：77
五、脉冲TIG焊
脉冲幅比与脉冲频率的合理关系 
不同板厚的焊缝咬边与脉冲幅比
及脉冲宽比的关系
（母材1Cr18Ni9Ti） 
备注：78
五、脉冲TIG焊
★安全技术
氩弧焊的有害因素
    放射性:钍钨极中的钍有放射性，剂量很小。微粒进入人体成为内放射源，则会严重影响身体健康。
    高频电磁场：由于时间很短，对人体影响不大。
    有害气体：臭氧和氮氧化物。
    紫外线辐射：强度远大于一般焊条电弧焊，在焊接过程中会产生大量的臭氧和氧化物。
╋安全防护措施
  ①通风措施
  ②尽可能采用铈钨极
  ③钍钨极的铈钨极加工时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削，操作者应配戴口罩、手套等个人防护用品，加工后要（用肥皂）洗净手脸最好下班后淋浴。
  钍钨极和铈钨极应放在铝盒内保存。
  ④屏蔽高频电磁场
  ⑤其他个人防护措施：如穿戴非棉布工作服（如耐酸呢、柞绸等）。 
备注：79
     谢 谢
备注：80

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