TIG氩弧焊:追求高品质的精密焊接技术
TIG焊(钨极惰性气体保护焊),俗称氩弧焊,使用非熔化的钨电极产生电弧,以惰性气体(通常为氩气)保护焊接区域,可选择添加或不添加填充丝。TIG焊以焊缝质量高、热输入控制精确、适用范围广而著称,尤其在不锈钢、铝合金、钛合金、铜合金等有色金属的精密焊接中占据主导地位。
一、TIG焊的工艺特点
TIG焊与其他电弧焊方法最大的区别在于电极不熔化——钨电极只负责建立电弧,填充金属(需要时)由焊工手持或自动送进的焊丝提供,电弧能量和填充量可以独立控制。这一特性使TIG焊具有无与伦比的工艺灵活性:可焊接0.5mm的薄板,也可用于厚板的打底焊。TIG焊的焊缝无飞溅、成形美观,特别适合需要背面成型的高质量焊缝和管道根部焊道。
TIG焊的局限性在于熔敷速度低(每小时约1~3kg填充金属,远低于MIG焊的5~15kg),因此主要用于薄板焊接、根部封底焊和对质量要求极高的焊缝。
二、设备与电极选择
TIG焊设备包括弧焊电源(直流或交直流两用)、焊枪、气路系统、冷却系统和水/电/气一体化的控制系统。直流TIG焊适用于碳钢、不锈钢、钛合金等,钨极为负极(DCEN)可获得最大熔深。交流TIG焊专门用于铝合金和镁合金焊接,利用交流的阴极清理作用去除表面氧化膜。
钨电极有纯钨、钍钨、铈钨和镧钨等多种。纯钨电极耐高温但载流能力差,已逐渐被淘汰。钍钨电极(WTh-2)电子发射能力好但含放射性。目前最常用的是铈钨电极(WC-20)和镧钨电极(WL-15/20),无放射性,引弧电压低、电弧稳定性好、寿命长。钨极直径根据焊接电流选择:φ1.6mm用于50~120A,φ2.4mm用于100~200A,φ3.2mm用于180~300A。
三、工艺参数与操作要点
TIG焊的关键参数包括焊接电流、弧长、焊接速度、气体流量和钨极伸出长度。电流大小根据板厚和焊接位置选择,焊缝速度以保持熔池尺寸稳定为宜。弧长宜短(通常1~3mm),过长则电弧发散、热输入分散、保护效果变差。氩气流量一般8~15L/min,气体保护效果可通过焊缝表面颜色判断——不锈钢TIG焊良好保护应呈银白色或浅黄色。
填充丝的选择原则是成分与母材匹配或略高于母材。操作技巧上,焊丝与工件夹角约15~20°,送丝端部保持浸在熔池中但避免碰触钨极(钨极碰丝是常见导致夹钨缺陷的操作失误)。对于管件,焊接前需预充氩气进行背面保护,防止根部氧化。脉冲TIG焊通过低频脉冲(0.5~5Hz)控制熔池的热输入和冷却循环,特别适合薄板、异种金属和全位置焊接。
四、常见缺陷与质量控制
TIG焊常见缺陷包括:气孔(保护不良、送丝速度过快或填充丝未清洁)、钨夹渣(钨极碰触熔池或填充丝,需磨钨极后重焊)、氧化/发蓝(保护气不足或风速过大,需加大气体流量或设置挡风板)、热裂纹(尤其在高镍合金和铝合金中常见于收弧处)。
质量控制要点:焊接前彻底清洁母材表面的油污、氧化物和水分;严格保持气体保护范围;采用弧坑填满功能或收弧板防止末端裂纹;控制层间温度(不锈钢一般<150℃);对重要焊缝进行PT(渗透检测)或RT(射线检测)。