鎢極氬弧焊（簡稱TIG）是鎢極惰性氣體保護(hù)焊的一種，TIG焊是英文字母Tungsten Inert-Gas Welding 的簡稱，它的中文名稱應(yīng)該是鎢極惰性氣體保護(hù)焊也稱作GTAW焊。種焊接方法從其名稱上可知：它具有兩個顯著的特點：1、它的電極是用鎢或鎢基合金制作而成；2、采用惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)。
它是在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化焊件和填充焊絲的一種焊接方法。焊接時保護(hù)氣體連續(xù)地從焊槍地噴嘴中噴出，在電弧周圍形成氣體保護(hù)層隔絕空氣，以防止其對鎢極&熔池極臨近的熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得高質(zhì)量的焊縫。
根據(jù)這種焊接方法的原理它有如下的一些工藝特點：惰性氣體有極好的保護(hù)作用，它本身既不與金屬發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不溶解于高溫金屬中，使得焊接過程熔池的冶金反應(yīng)簡單和容易控制。對于一般易氧化、氮化的活潑金屬、高熔點的黑色金屬都能進(jìn)行焊接，應(yīng)用面很廣；電弧在氬氣中燃燒非常穩(wěn)定，在小的焊接電流情況下（<10A）仍然穩(wěn)定燃燒，填充焊絲是通過電弧間接加熱，因而熱輸入容易調(diào)節(jié)。所以適用于薄板及全位置焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想焊接方法；由于填充焊絲不通過焊接電流，不存在熔滴過渡問題，焊接過程沒中有飛濺，焊縫成形美觀；氬氣在焊接過程中僅僅只是單純的保護(hù)隔離作用，因此對工件表面狀態(tài)要求較高。焊件在焊前要進(jìn)行表面清洗，除銹、去銹、去灰塵等雜質(zhì)；鎢極承載電流的能力有限，過大的電流會引起鎢棒的熔化和蒸發(fā)，其微粒有可能進(jìn)入熔池而出現(xiàn)夾鎢，所以TIG焊的焊接電流會受到鎢棒限制，故焊接速度較小，生成效率較低；TIG焊采用的氬氣純度較高，通常要求達(dá)到99.8%以上，且氬弧焊機(jī)又較復(fù)雜，因此TIG焊的成本較高；氬弧受周圍氣流影響較大，不適宜在室外和有風(fēng)處進(jìn)行操作。TIG焊可用于幾乎所有金屬和合金的焊接，但由于其成本較高，通常用于鋁、鎂、鈦、銅等有色金屬以及不銹鋼、耐熱鋼等，由以上分析可知TIG焊是一種可以獲得較高力學(xué)性能且焊縫成形美觀，通常來焊接一些工件厚度較小的薄壁結(jié)構(gòu)零件，而材料大多是不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金。對于鍋爐及壓力容器管道對接進(jìn)行多層焊時，為了保證第一道焊縫根部焊透以獲得高質(zhì)量的焊縫，打底焊通常采用TIG焊，對于石油化工、電站鍋爐、核電站以及航空航天部門所用的各類管道對接幾乎全都采用全位置氬弧焊方法，當(dāng)然氬弧焊也有很大的局限性，即只能在室內(nèi)施工，若在室外操作一定要采用必要的防風(fēng)措施。
由于鎢極氬弧焊可以獲得較高力學(xué)性能且焊接質(zhì)量穩(wěn)定焊縫成型較好，所以在許多行業(yè)都得到較廣泛的應(yīng)用，尤其是在鍋爐壓力容器行業(yè)中更是得到大力推廣和應(yīng)用，我公司生產(chǎn)的鍋爐受熱面管子對接焊全都采用TIG焊,并且高壓鍋爐對焊接接頭進(jìn)行100%X射線無損探傷。但是在TIG焊操作過程中由于采用焊接工藝不當(dāng)，加之焊工操作水平所限導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)氣孔缺陷的幾率較大，使探傷拍片合格率明顯下降，嚴(yán)重影響了焊縫的質(zhì)量，甚至有些操作者遇到氣孔進(jìn)行返修時束手無策，這些直接導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的提高和生產(chǎn)效率的降低，以下主要根據(jù)在實際工作中總結(jié)的經(jīng)驗針對氣孔缺陷，分析氣孔的特點及產(chǎn)生的原因，闡述了防止出現(xiàn)氣孔的工藝措施，對提高TIG焊接質(zhì)量具有重要和實際意義。
氣孔的特點：氣孔是焊接是熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留在焊縫金屬中所形成的空穴，是TIG焊中常見的也是主要的一種焊接缺陷。其形狀有球形、橢圓形、旋風(fēng)形、條蟲形等。在焊縫內(nèi)部的稱內(nèi)部氣孔，露在焊縫表面的稱外部氣孔。氣孔的大小不等有時是單個的，有時是密集在一起或是沿焊縫連續(xù)分布。
氣孔的危害：氣孔是體積性缺陷，對焊縫的性能影響很大其危害性主要是會降低焊縫的承載能力。這是因為氣孔占據(jù)了焊縫金屬一定的體積，使焊縫的有效工作截面面積減小，因而也就降低了焊縫的力學(xué)性能，使焊縫的塑性特別是彎曲和沖擊強(qiáng)度降低得更多。如果氣孔穿透焊縫表面，特別是穿透接觸介質(zhì)的焊縫表面，介質(zhì)存在于孔穴內(nèi)，當(dāng)介質(zhì)有腐蝕性時，將形成集中腐蝕，孔穴逐漸變深、變大，以致腐蝕穿孔而泄漏。從而破壞了焊縫的致密性，嚴(yán)重時會由此而引起整個金屬結(jié)構(gòu)的破壞。所以防止焊縫中產(chǎn)生氣孔，保證焊縫的焊接質(zhì)量，應(yīng)引起高度的重視。
氣孔的形成：焊接過程中熔池的周圍充滿著成分復(fù)雜的各種氣體，這些氣體主要來自周圍的空氣，焊件上的雜質(zhì)如鐵銹、油漆、油脂受熱后所產(chǎn)生的氣體等。所有這些都不斷地與金屬熔池發(fā)生作用。一些氣體通過化學(xué)反應(yīng)或溶解等形式進(jìn)入熔池， 使熔池的液體金屬吸收了相當(dāng)多的氣體。如果這些氣體排出較快，即使熔池結(jié)晶較快就不會形成氣孔。但是如果氣體的產(chǎn)生在熔池的結(jié)晶過程中，而結(jié)晶過程進(jìn)行較快時，氣體來不及排出熔池，就會殘留在焊縫中形成氣孔。
形成氣孔的影響因素：TIG焊縫中氣孔的生成往往是幾種氣體共同作用的結(jié)果，而起主要作用的氣體是H2和N2，以下進(jìn)行詳細(xì)的分析：
1、氫氣的影響
焊接區(qū)的氫氣來自于各個方面，某些組成物的結(jié)晶水和工件表面雜質(zhì)等都含有氫氣的成分，同時由于冶煉鋼總也含有，它們在電弧高溫作用下形成氣泡猛烈地向外排出，在焊縫冷卻過程中來不及浮出的H2便會形成氣孔。
2、氮氣的影響
氮氣主要來自空氣，氮氣在基本金屬和焊絲中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不是很大，在鋼中和其他鐵合金中是以氧化物固溶體及其它形式存在。氮氣在鋼中的溶解度隨溫度下降而劇烈變化，析出的氮氣形成氣泡從熔池中排出，來不及排出的氣泡殘留在焊縫中形成氣孔。形成氣孔是在沒有足夠充分的保護(hù)條件下使電弧和焊接熔池中的金屬受到空氣的作用而造成的。
3 防止氣孔產(chǎn)生的措施
盡管產(chǎn)生氣孔的原因是多方面的，但選用正確的焊接工藝，提高焊工的操作技能是防止氣孔產(chǎn)生的基本途徑。
1）工件和焊絲的焊前處理：TIG焊對油、銹、水特別敏感，極易產(chǎn)生氣孔，因此對母材的表面質(zhì)量要求較高。焊前必須經(jīng)過嚴(yán)格的清理， 對待焊工件坡口內(nèi)外10-15mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理打磨，去除表面的氧化膜。油脂和水分等雜質(zhì)，露出金屬光澤，同時對焊絲表面的油脂。鐵銹也要用砂紙進(jìn)行打磨直到露出金屬光澤。
2 ）氬氣的純度：氬氣是惰性氣體具有高溫下不分解和不與焊縫金屬發(fā)生氧化反應(yīng)的特性，氬弧焊時氬氣純度應(yīng)大于99.95%，另外當(dāng)氬氣瓶內(nèi)壓力小于2.0MPa時含水量增加應(yīng)停止使用"氬氣的流量必須合適，可由下面的經(jīng)驗公式確定：Q=K·D 式中Q代表氬氣流量，D為噴嘴直徑，K為系數(shù)（0.8-1.2），所以氬氣流量一般為6-9L/min，還要保證氣路通暢，不得有堵漏現(xiàn)象發(fā)生。
3） 噴嘴直徑：噴嘴直徑可由下面的經(jīng)驗公式確定：D=（2.5-3.2）d，式中D為噴嘴直徑，d為鎢極直徑由上面公式可得噴嘴直徑一般為6-12mm為宜。
4） 鎢極伸出長度：鎢極伸出長度過大增大了噴嘴與工件之間的距離保護(hù)效果變差；伸出長度過小雖然保護(hù)效果好但會阻擋焊工視線，鎢極與焊絲易碰撞發(fā)生短路使焊接無法進(jìn)行。
5 ）焊接速度：焊接速度是主要的焊接參數(shù)之一，速度過快會使保護(hù)氣體偏離鎢極和熔池是保護(hù)效果變差產(chǎn)生氣孔，并且也影響焊縫的成形，所以施焊時必須選擇合適的焊接速度。
6） 提前送絲滯后關(guān)氣：引弧前3-4S送氬氣可驅(qū)趕管內(nèi)空氣使引弧處在氣體保護(hù)中防止鎢極與熔池發(fā)生氧化產(chǎn)生氣孔，滯后關(guān)氣可達(dá)到保護(hù)熔池緩冷的目的還可避免收弧處出現(xiàn)弧坑、裂紋、氣孔等缺陷，因此必須掌握正確的息弧方法。
7 ）操作技能：操作技能的熟練程度是防止氣孔的重要環(huán)節(jié)，每個焊工要有過硬的基本功。焊槍、焊絲、工件之間要保持正確的位置和相對角度動作要協(xié)調(diào)。施焊時電弧要平穩(wěn)，電弧的高度要均勻一致，嚴(yán)禁忽高忽低，防止氣體瞬間進(jìn)入熔池產(chǎn)生氣孔，同時也要注意觀察熔池的變化，提高對氣孔的排出能力。全位置焊管子時，焊槍、焊絲和工件相互間須保持一定的距離，方向一般為由下向上焊接，即仰--立--平的順序，收弧時要避免出現(xiàn)弧坑和縮孔并保證焊縫不低于母材，可以采用焊縫增加法，即收弧時焊接速度減慢，焊炬向后傾角增大，焊絲送進(jìn)量增加當(dāng)熔池溫度過高時，可以熄弧再引弧直至填滿弧坑。
TIG具有優(yōu)異的特性和廣闊的應(yīng)用前景， 通過長時間生產(chǎn)實踐證明采用上述工藝措施可有效的控制氣孔的產(chǎn)生，大幅度的提高一次探傷合格率和焊接接頭的質(zhì)量。
1、焊接方法的分類
2、各種焊接方法的比較
3、最小電壓原理
4、熔滴過渡主要形式及其特點
5、焊接應(yīng)力與焊接變形
6、焊接變形的影響因素及預(yù)防措施
7、焊接電弧力及其影響因素
8、焊接電弧的穩(wěn)定性及其影響因素
9、埋弧焊
10、等離子焊
11、電子束焊接
12、電渣焊工藝
13、氬弧焊
14、鎢極氬弧焊工藝及參數(shù)選擇
15、TIG焊中產(chǎn)生氣孔的因素及其防止措施
16、CO2氣體保護(hù)焊
17、CO2焊的冶金特性與焊接材料
18、CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)選擇
