鎢電極和保護氣體

鎢電極作為氬弧焊的電極，對它的基本要求是：發射電子能力要強；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 (3410℃) 和沸點 (5900℃) 、強度大(可達 850 ～ 1100MPa )、熱導率小和高溫揮發性小等特點，因此適合作為不熔化電極。目前國內所用的鎢極有純鎢、釷鎢和鈰鎢三種。

焊接時，保護氣體不僅僅是焊接區域的保護介質，也是產生電弧的氣體介質。因此保護氣的特性 ( 如物理特性、化學特性等 ) 不僅影響保護效果也影響到電弧的引燃、焊接過程的穩定以及焊縫的成形與質量。

用于TIG 焊的保護氣體大致有三種。使用最廣泛的是氬氣。因此，通常我們習慣把TIG焊簡稱氬弧焊。其次是氦(He)氣，由于氦氣比較稀缺，提煉困難，價格昂貴，國內用得極少。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生化學反應，也不溶于金屬中。其密度比空氣大，而比熱容和熱導率比空氣小。這些特性使氬氣具有良好的保護作用，并且具有好的穩弧特性。

(2)氦氣也是惰性氣體，氦氣的電離電位很高，故焊接時引弧較困難。氦氣和氬氣相比較，由于其電離電位高，熱導率大，在相同的焊接電流和電弧長度下，氦弧的電弧電壓比氬弧高 ( 即電弧的電場強度高 ) ，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，弧柱細而集中，焊縫有較大的熔透率。氦氣的原子質量輕、密度小，要有效地保護焊接區域，其流量要比氬氣大得多。由于價格昂貴，只在某些特殊場合下應用，如核反應堆的冷卻棒、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。原因是電弧不穩定，陰極清理作用也不明顯。由于氦弧發熱量大且集中，電弧穿透力強，在電弧很短時，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12mm ，正反雙面焊可達20mm 。與交流氬弧焊相比，熔深大、焊道窄、變形小、軟化區小、金屬不易過燒。對于熱處理強化鋁合金( 如鍛鋁 LDl0) ，其接頭的常溫及低溫力學性能均優于交流氬弧焊。

(3) 混合氣體在單一氣體的基礎上加入一定比例的某些氣體可以改變電弧形態、提高電弧能量、改善焊縫成形及力學性能、提高焊接生產率。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   

它的特點是電弧燃燒穩定，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％ ( 體積分數 ) 。

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% ）體積分數，用它焊接厚度為 1.6mm 以下的不銹鋼對接接頭，焊接速度比純氬快50％。含 H2 量過大易出現氫氣孔，焊后焊縫表面很光亮。