钨极氩弧焊的焊接参数
1.焊接电流种类
钨极氩弧焊所用电流种类可分为直流钨极氩弧焊和交流钨极氩弧焊。电流的种类不同，所具有的特性也不同。
（1）直流钨极氩弧焊 有正接法和反接法两种。
反接法时，钨极为阳极，温度高，因此钨过热烧损，许用电流密度小；焊件为阴极，温度低，所以熔深浅而宽。焊接铝、镁及其合金时，其表面存在一层致密的高熔点氧化膜，如不及时去除将会造成未熔合、夹渣、焊缝表面形成皱皮及内部气孔等缺陷。采用直流反接时，氩气电离后大量的正离子向熔池表面高速运动，可将金属氧化膜撞碎，避免产生焊接缺陷，这种现象称为“阴极破碎”作用，也称“阴极雾化”。
正接法时，钨极为阴极，温度低，不易过热烧损，而且钨极高温发射电子能力强，许用电流密度也就大，电弧的稳定性好；焊件为阳极，熔深窄而深，焊件变形小，生产率高，但无阴极破碎作用。因此，适合于焊接表面无致密氧化膜的金属材料，如不锈钢、耐热钢及低合金结构钢。
（2）交流钨极氩弧焊 交流电源的极性做周期性的变化。在焊件为负、钨极为正的半周期里，阴极有去除氧化膜的破碎作用；在焊件为正、钨极为负的半周期内，钨极可以得到冷却，同时发射足够多的电子来稳定电弧。因此，交流钨极氩弧焊兼有直流钨极氩弧焊正、反接的优点，是焊接铝、镁及其合金的最佳方法。但交流钨极氩弧焊存在电弧不稳定和有直流分量等缺点。
交流钨极氩弧焊电弧的不稳定是由于电弧不易再引燃造成的，如图9-2所示。当焊接电压从正半波转向负半波时，发射电子由钨极转为焊件。由于焊件熔点比钨极低得多，高温发射电子的能力很弱，所需再引燃电压高，所以造成电弧再引燃困难。这时只要加一高压稳弧脉冲，就可使电弧顺利再次引燃。交流钨极氩弧焊机都装有高压脉冲稳弧器，周期性地向电弧输送稳弧脉冲，使电弧稳定燃烧。
图9-2 交流钨极氩弧焊电压和电流波形
a）电压波形 b）电流波形
1—电源电压 2—电弧电压 3—稳弧脉冲4—引弧脉冲 5—焊接电流 6—直流分量
直流分量如图9-2b所示，由于焊件与钨极发射电子的能力不同，造成正负半波的电流不等。这种电流的不等现象由两部分组成，一部分是真正的交流电，另一部分是叠加在交流部分上的直流电，这部分直流电被称为直流分量。直流分量的存在会减弱阴极破碎作用，使电弧不稳、焊缝成形差，易产生未焊透等缺陷，并使焊接变压器的铁心产生磁饱和而发热。因此，必须消除直流分量，最常用的方法是在焊接回路中串联电容器。串联电容器后，交流电仍可以通过，而直流电却被阻止住，从而达到消除直流分量的目的。
钨极氩弧焊时焊接电流的种类及极性的选择应根据焊件材料来决定。表9-4是不同金属材料焊接时应选用的电流种类及极性。
表9-4 钨极氩弧焊的焊接电流种类及极性的选择
2.焊接电流和电弧电压
焊接电流主要根据焊件厚度选择。焊接电流增加，熔深增加，可焊板厚增加。焊接电流过小，易产生未焊透缺陷。焊接电流过大，则易产生烧穿缺陷。电弧电压增加，熔深减小，熔宽显著增加，随着电弧电压的增加，气体保护效果随之变差。当电弧电压过高时，易产生未焊透、焊缝被氧化和气孔等缺陷。因此，应尽量采用短弧焊。
3.焊接速度
手工钨极氩弧焊时，通常是焊工根据熔池的大小和形状及两侧熔合情况来调整焊接速度，焊接速度增加时，熔深和熔宽减小，速度太快，容易产生未焊透，两侧熔合不好，且焊缝高而窄。焊接速度太慢时，焊缝很宽，易产生烧穿等缺陷。一般在选择焊接速度时，应考虑以下因素。
1）在焊接铝及铝合金等高导热性金属时，为减少变形采取较快的焊接速度。
2）焊接有裂纹倾向的合金时，不能采用高速焊接。
3）在非平焊焊接时，要保证很小的熔池，避免液态金属下淌，尽量选择较快的焊接速度。
4.钨极直径与形状
钨极直径应根据焊接电流的大小选择。不同直径的钨极适用的焊接电流范围不同，当超出范围时，将会造成电弧的不稳定和钨极的严重烧损。表9-5为不同钨极直径的许用焊接电流。
表9-5 不同钨极直径的许用焊接电流
钨极的形状常用的有平底锥形、圆球形和尖锥形三种，如图9-3所示。钨极的形状对电弧的稳定性及钨极的寿命有直接影响。直流钨极氩弧焊时，为了使电弧集中而稳定，常采用平底锥形；交流钨极氩弧焊时，为了稳定电弧，减小钨极烧损，可采用平底锥形或圆球形的钨极；在用小电流焊接时，为了增加电弧压力可采用尖锥形。
5.喷嘴直径与保护气体流量
喷嘴直径决定着保护区的大小。喷嘴直径与保护气体流量同时增加，保护区扩大，使保护效果更好。但喷嘴直径过大时，会妨碍焊接时的视线，影响操作。因此，手工钨极氩弧焊的喷嘴直径应在5～14mm之间。喷嘴直径确定后，决定保护效果的是氩气流量。保护气体流量太小，保护气体的挺度不够，空气易进入熔池，保护效果差。保护气体流量太大，容易产生紊流，保护效果也不好。一般保护气体流量在3～25L/min范围内。喷嘴的形状对气流的运动状态有很大影响，常见的喷嘴形状有圆柱形和圆锥形两种，如图9-4所示。
图9-3 常用钨极端部形状
a）尖锥形 b）平底锥形c）圆球形
（1）圆柱形喷嘴 保护性能最佳，原因是气流通过圆柱部分时，由于气流通道截面不变，速度均匀，容易保持层流，生产中常用此形式。
（2）圆锥形喷嘴 由于出口处截面减小，气流速度加快，这时气流挺度虽好，但容易造成紊流，保护性能差。这种喷嘴操作方便，便于观察熔池，生产中也经常使用。
图9-4 喷嘴形状
a）圆柱形 b）圆锥形
选择氩气流量时应考虑焊件形状与接头形式，一般平焊、船形焊、角焊气体保护效果较好，如图9-5所示。
端头平焊，端头角焊保护较差，在焊这类工件时，除增加保护气体流量外，还应加挡板，如图9-6所示。
实际生产中，常用以下几种方法来检验保护气体的保护效果。
1）观察钨极末端表面颜色。若发蓝或呈灰褐色，证明保护效果不好，若呈银白色则保护效果好。
2）检查焊点颜色。用交流电在铝板上熔化一点，若银亮的圆圈直径较大，说明保护效果较好；若无光亮圈，则保护效果差。用直流正接在高温合金板上熔化一点，若焊点很圆，呈银白色，则保护效果好；若焊点不圆且发黑有皱纹，则保护效果差。
图9-5 接头形式
a）保护良好的接头形式 b）保护不良的接头形式
3）检查焊缝颜色。若焊缝呈银白色或金黄色，则保护效果较好。若发黑或发灰，则保护效果差。
6.喷嘴至工件的距离
喷嘴至工件的距离与保护气体流量和钨极伸出长度是相互制约的。距离太远，则保护效果差；距离太近，不利于观察熔池，同时保护区域小。一般喷嘴至工件的距离为5～15mm。
图9-6 加挡板提高保护效果
7.钨极伸出长度
钨极伸出长度增加，喷嘴距焊件的距离增加，保护气体易受空气气流的影响而发生摆动。伸出长度减小，喷嘴至工件的距离较近，保护效果好，但过近会妨碍观察熔池。焊接对接焊缝时，一般钨极伸出长度为4～6mm；焊接角焊缝时，钨极伸出长度为6～8mm较好。
8.焊丝直径的选择
焊丝直径应根据焊接电流的大小来选择，表9-6给出了它们之间的关系。
焊丝直径的选择除考虑焊接电流外，还应考虑焊件厚度、焊缝间隙大小和接头形式及工作效率等因素。若焊件板厚为1～4mm，焊接位置是全位置，则可选用的焊丝直径为0.6～1.2mm。如果焊件厚度大于4mm，且在水平位置焊接，一般选用粗焊丝直径为1.6mm或更大些（1.6～3.0mm）。
表9-6 焊接电流和焊丝直径的关系
