鎢電極和保護(hù)氣體

鎢電極作為氬弧焊的電極，對(duì)它的基本要求是：發(fā)射電子能力要強(qiáng)；耐高溫而不易熔化燒損；有較大的許用電流。鎢具有高的熔點(diǎn) (3410℃) 和沸點(diǎn) (5900℃) 、強(qiáng)度大(可達(dá) 850 ～ 1100MPa )、熱導(dǎo)率小和高溫?fù)]發(fā)性小等特點(diǎn)，因此適合作為不熔化電極。目前國(guó)內(nèi)所用的鎢極有純鎢、釷鎢和鈰鎢三種。

焊接時(shí)，保護(hù)氣體不僅僅是焊接區(qū)域的保護(hù)介質(zhì)，也是產(chǎn)生電弧的氣體介質(zhì)。因此保護(hù)氣的特性 ( 如物理特性、化學(xué)特性等 ) 不僅影響保護(hù)效果也影響到電弧的引燃、焊接過(guò)程的穩(wěn)定以及焊縫的成形與質(zhì)量。

用于TIG 焊的保護(hù)氣體大致有三種。使用最廣泛的是氬氣。因此，通常我們習(xí)慣把TIG焊簡(jiǎn)稱氬弧焊。其次是氦(He)氣，由于氦氣比較稀缺，提煉困難，價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)用得極少。最后一種是混合氣體，由兩種不同成分的氣體按一定的配比混合后使用。

(1)氬氣是惰性氣體，幾乎不與任何金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬中。其密度比空氣大，而比熱容和熱導(dǎo)率比空氣小。這些特性使氬氣具有良好的保護(hù)作用，并且具有好的穩(wěn)弧特性。

(2)氦氣也是惰性氣體，氦氣的電離電位很高，故焊接時(shí)引弧較困難。氦氣和氬氣相比較，由于其電離電位高，熱導(dǎo)率大，在相同的焊接電流和電弧長(zhǎng)度下，氦弧的電弧電壓比氬弧高 ( 即電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度高 ) ，使電弧有效大的功率。氦氣的冷卻效果好，使得電弧能量密度大，弧柱細(xì)而集中，焊縫有較大的熔透率。氦氣的原子質(zhì)量輕、密度小，要有效地保護(hù)焊接區(qū)域，其流量要比氬氣大得多。由于價(jià)格昂貴，只在某些特殊場(chǎng)合下應(yīng)用，如核反應(yīng)堆的冷卻棒、大厚度的鋁合金等。鎢極氦弧焊一般用直流正接。即使對(duì)于鋁鎂及其合金的焊接也不采用交流電源。原因是電弧不穩(wěn)定，陰極清理作用也不明顯。由于氦弧發(fā)熱量大且集中，電弧穿透力強(qiáng)，在電弧很短時(shí)，正接也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊焊接鋁合金，單道焊接厚度可達(dá)12mm ，正反雙面焊可達(dá)20mm 。與交流氬弧焊相比，熔深大、焊道窄、變形小、軟化區(qū)小、金屬不易過(guò)燒。對(duì)于熱處理強(qiáng)化鋁合金( 如鍛鋁 LDl0) ，其接頭的常溫及低溫力學(xué)性能均優(yōu)于交流氬弧焊。

(3) 混合氣體在單一氣體的基礎(chǔ)上加入一定比例的某些氣體可以改變電弧形態(tài)、提高電弧能量、改善焊縫成形及力學(xué)性能、提高焊接生產(chǎn)率。目前用得較多的混合氣體有以下幾種配比：

1) 氬一氦混合氣體   

它的特點(diǎn)是電弧燃燒穩(wěn)定，陰極清理作用好，具有高的電弧溫度，工件熱輸入大，熔透深，焊接速度幾乎為氬弧焊的兩倍。一般混合體積比例是氦． 75 ％～80 ％加氬 25％～ 20％ ( 體積分?jǐn)?shù) ) 。

2) 氬一氫混合氣體   

氬氣中添加氫氣也可提高電弧電壓，從而提高電弧熱功率，增加熔透，并有防止咬邊，抑止CO氣孔的作用。氬一氫混合氣體中氫是還原性氣體，該氣體只限于焊接不銹鋼、鎳基合金和鎳一銅合金。常用的比例是 Ar+H2（5% ～15% ）體積分?jǐn)?shù)，用它焊接厚度為 1.6mm 以下的不銹鋼對(duì)接接頭，焊接速度比純氬快50％。含 H2 量過(guò)大易出現(xiàn)氫氣孔，焊后焊縫表面很光亮。