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手工钨极氩弧焊工艺参数
手工钨极氩弧焊的工艺参数有：焊接电源种类和极性、钨极直径、焊接电流、电弧电压、氩气流量、焊接速度、喷嘴直径及喷嘴至焊件的距离和钨极伸出长度等。必须正确的选择并合理的配合，才能得到满意的焊接质量。
（1）接头及坡口形式 钨极氩弧焊多用于厚度5ｍｍ以下的薄板焊接，接头形式有对接、搭接、角接和T形接。对于1ｍｍ以下的薄板，亦可采用卷边接头。当板厚大于4ｍｍ时，应开V形坡口（管子对接2－3ｍｍ就需开V形坡口）。厚壁管的对接接头亦可开U形坡口。
（2）焊前清理 钨极氩弧焊时，焊前清理对于保证接头的质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体的保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除氧化物和污染。因此，焊件坡口表面、接头两侧以及填充焊丝表面应在焊前采用有机溶剂（汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等）擦洗，去除油污、水分、灰尘及氧化膜等。
对于表面氧化膜与基层结合力较强的材料，如不锈钢和铝合金应采用机械方法清除氧化膜。通常采用不锈钢丝刷或铜丝刷、细砂轮或砂带打磨。
（3）焊接电源种类和极性
电源种类和极性可根据焊件材质进行选择，见下表。
电源种类和极性 | 被焊金属材料 |
直流正接 | 低碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、钛及其合金 |
直流反接 | 适用于各种金属的熔化极氩弧焊，钨极氩弧焊很少采用 |
交 流 | 铝、镁及其合金 |
电源种类和极性的选择
焊接电流种类及大小 一般根据工件材料选择电流种类 ，焊接电流大小是决定焊缝熔深的最主要参数，它主要根据工件材料、厚度、接头形式、焊接位置，有时还考虑焊工技术水平 ( 钨极氩弧时 ) 等因素选择。
采用直流正接时，工件接正极，温度较高，适于焊厚件件及散热快的金属，钨棒接负极，温度低，可提高许用电流，同时钨极烧损小。
直流反接时，钨极接正极烧损大，所以很少采用。
采用交流钨极氩弧焊时，在焊件为负，钨极为正极性的半波里，阴极有去除氧化膜的作用，即“阴极破碎”作用。在焊接铝、镁及其合金时，其表面有一层致密的高熔点氧化膜，若不能除去，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。而利用反极性的半波里正离子向熔池表面高速运动，可将金属表面氧化膜撞碎，在正极性的半波里，钨极可以得到冷却，以减少钨极的烧损。所以，通常用交流钨极氩弧焊来焊接氧化性强的铝、镁及其合金。
（4）钨极直径
钨极直径主要按焊件厚度、焊接电流的大小和电源极性来选择。如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳，钨棒烧损严重和焊缝夹钨等现象。
(钨极成分：钨极作为一个电极，它要负担传导电流，引燃电弧和维持电弧的作用。钨是难熔（熔点3410±10℃）、耐高温（沸点5900℃），导电性能好，允许通过较大电流和具有强的发射电子电子能力的金属，所以，钨棒适于做电极。为了在较低空载电压下引弧和减少大电流时钨极烧损量，在实际生产中使用的钨极是加入1%－2%的氧化钍（TｈO2）的钍钨棒，或加入2%氧化铈（CｅO）的铈钨棒。一般我们应尽量选用铈钨，因为其放射性更小。)
钨极端部形状是一个重要工艺参数。根据所用焊接电流种类，选用不同的端部形状。尖端角度 α 的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。表1列出了钨极不同尖端尺寸推荐的电流范围。小电流焊接时，选用小直径钨极和小的锥角，可使电弧容易引燃和稳定；在大电流焊接时，增大锥角可避免尖端过热熔化，减少损耗，并防止电弧往上扩展而影响阴极斑点的稳定性。
表1 钨极尖端形状和电流范围（直流正接）
钨极直径/mm |
尖端直径/mm |
尖端角度（°) |
电流 /A | |
恒定电流 |
脉冲电流 | |||
1.0 |
0.125 |
12 |
2 ～ 15 |
2 ～ 25 |
1.0 |
0.25 |
20 |
5 ～ 30 |
5 ～ 60 |
1.6 |
0.5 |
25 |
8 ～ 50 |
8 ～ 100 |
1.6 |
0.8 |
30 |
10 ～ 70 |
10 ～ 140 |
2.4 |
0.8 |
35 |
12 ～ 90 |
12 ～ 180 |
2.4 |
1.1 |
45 |
15 ～ 150 |
15 ～ 250 |
3.2 |
1.1 |
60 |
20 ～ 200 |
20 ～ 300 |
3.2 |
1.5 |
90 |
25 ～ 250 |
25 ～ 350 |
钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响。减小锥角，焊缝熔深减小，熔宽增大，反之则熔深增大，熔宽减小。
（5）焊接电流
焊接电流主要根据工件的厚度和空间位置来选择，过大或过小的焊接电流都会使焊缝成型不良或产生焊接缺陷。所以，必须在不同钨极直径充许的焊接电流范围内，正确地选择焊接电流，见下表。
不同直径钨极(加氧化物)的许用电流范围
钨极直径（ｍｍ） | 直流正接（A | 直流反接（A） | 交 流（A） |
0.5 | 2－20 | － | 2－15 |
1.0 | 10－75 | － | 15－70 |
1.6 | 60－150 | 10－20 | 60－125 |
2.0 | 100－200 | 15－25 | 85－160 |
2.5 | 170－250 | 17－30 | 120－210 |
3.2 | 225－330 | 20－35 | 150－250 |
4.0 | 350－480 | 35－50 | 240－350 |
5.0 | 500－675 | 50－70 | 330－460 |
钨极尖端形状和电流范围
钨极直径/ｍｍ | 尖端直径/ｍｍ | 尖端角度/（°） | 直流正接恒定直流/A | 脉冲电流/A |
1.0 | 0.125 | 12 | 2－15 | 2－25 |
1.0 | 0.25 | 20 | 5－30 | 5－60 |
1.6 | 0.5 | 25 | 8－50 | 8－100 |
1.6 | 0.8 | 30 | 10－70 | 10－140 |
2.4 | 0.8 | 35 | 12－90 | 12－180 |
2.4 | 1.1 | 45 | 15－150 | 15－250 |
3.2 | 1.1 | 60 | 20－200 | 20－300 |
3.2 | 1.5 | 60 | 25－250 | 25－350 |
6）电弧电压
电弧电压由弧长决定，电压增大时，熔宽稍增大，熔深减小。通过焊接电流和电弧电压的配合，可以控制焊缝形状。当电弧电压过高时，易产生未焊透并使氩气保护效果变差。因此，应在电弧不短路的情况下，尽量减小电弧长度。钨极氩弧焊的电弧电压选用范围一般是10－24伏。
7）氩气流量
为了可靠地保护焊接区不受空气的污染。必须有足够流量的保护气体。氩气流量越大，保护层抵抗流动空气影响的能力越强。但流量过大时，不仅浪费氩气，还可能使保护气流形成紊流，将空气卷入保护区，反而降低保护效果。所以氩气流量要选择恰当，一般气体流量可按下列经验公式确定：
Q = (0.8 ―1.2 ) D
式中： Q――氩气流量，L/ｍｍ
D――喷嘴直径，ｍｍ。
（氩气纯度 焊接不同的金属，对氩气的纯度要求不同。例如焊接耐热钢、不锈钢、铜及铜合金，氩气纯度应大于99.70%；焊接铝、镁及其合金，要求氩气纯度大于99.90%；焊接钛及其合金，要求氩气纯度大于99.98%。国产工业用氩气的纯度可99.99%，故实际生产中一般不必考虑提纯。）
8) 焊接速度
9) 焊接速度加快时，氩气流量要相应加大。焊接速度过快，由于空气阻力对保护气流的影响，会使保护层可能偏离钨极和熔池，从而使保护效果变差。同时，焊接速度还显著地影响焊缝成型。因此，应选择合适的焊接速度。
10) 和焊条电弧焊一样，焊接速度不是手工钨极氩弧焊的主要工艺参数，在有些工艺条件中也不列出，因为在一般情况下不会影响气体保护效果。但在自动钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊时，焊接速度过大，会影响气体保护效果。
焊接速度的选择主要根据工件厚度决定并和焊接电流、预热温度等配合以保证获得所需的熔深和熔宽。在高速自动焊时。还要考虑焊接速度对气体、保护效果的影响。焊接速度过大，保护气流严重偏后，可能使钨极端部、弧柱、熔池暴露在空气中。因此必须采用相应措施如加大保护气体流量或将焊炬前倾一定角度，以保持良好的保护作用。
9）喷嘴直径
增大喷嘴直径的同时，应增大气体流量，此时保护区大，保护效果好。但喷嘴过大时，不仅使氩气的消耗量增加，而且可能使焊炬伸不进去，或妨碍焊工视线，不便于观察操作。故一般钨极氩弧焊喷嘴以5－14ｍｍ为佳。
另外，喷嘴直径也可按经验公式选择：
D＝（2.5―3.5）ｄ
式中： D――喷嘴直径（一般指内径），ｍｍ；
ｄ――钨极直径，ｍｍ。
气体流量和喷嘴直径 在一定条件下，气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围，此时，气体保护效果最佳，有效保护区最大。如气体流量过低，气流挺度差，排除周围空气的能力弱，保护效果不佳：流量太大，容易变成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。同样，在流量子定时，喷嘴直径过小，保护范围小，且因气流速度过高而形成紊流；喷嘴过大，不仅妨碍焊工观察，而且气流流速过低，挺度小，保护效果也不好。所以，气体流量和喷嘴直径要有一定配合。一般手工氩弧焊喷嘴孔径和保护气流量的选用见表 2。
气体流量和喷嘴直径 在一定条件下，气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围，此时，气体保护效果最佳，有效保护区最大。如气体流量过低，气流挺度差，排除周围空气的能力弱，保护效果不佳：流量太大，容易变成紊流，使空气卷入，也会降低保护效果。同样，在流量子定时，喷嘴直径过小，保护范围小，且因气流速度过高而形成紊流；喷嘴过大，不仅妨碍焊工观察，而且气流流速过低，挺度小，保护效果也不好。所以，气体流量和喷嘴直径要有一定配合。一般手工氩弧焊喷嘴孔径和保护气流量的选用见表 2。
表 2 喷嘴孔径与保护气流量选用范围
焊接电流 /A | 直流正接性 | 交 流 | ||
喷嘴孔径 /mm ) | 流量/L·min-1 | 喷嘴孔径 /mm | 流量/L·min-1 | |
10 ～ 100 | 4 ～ 9.5 | 4 ～ 5 | 8 ～ 9.5 | 6 ～ 8 |
101 ～ 150 | 4 ～ 9.5 | 4 ～ 7 | 9.5 ～ 11 | 7 ～ 10 |
151 ～ 200 | 6 ～ 13 | 6 ～ 8 | 11 ～ 13 | 7 ～ 10 |
201 ～ 300 | 8 ～ 13 | 8 ～ 9 | 13 ～ 16 | 8 ～ 15 |
301 ～ 500 | 13 ～ 16 | 9 ～ 12 | 16 ～ 19 | 8 ～ 15 |
10）喷嘴至焊件的距离
这里指的是喷嘴端面和焊件间的距离，这个距离越小，保护效果越好。所以，喷嘴距焊件间的距离应尽量小些，但过小使操作、观察不便。因此，通常取喷嘴至焊件间的距离为5－15ｍｍ。
喷嘴与工件的距离 距离越大，气体保护效果越差，但距离太近会影响焊工视线，且容易使钨极与熔池接触而短路，产生夹钨，一般喷嘴端部与工件的距离在 8 ～ 14mm 之间。
11）钨极伸出长度
为了防止电弧热烧坏喷嘴，钨极端部突出喷嘴之外。而钨极端头至喷嘴面的距离叫钨极伸出长度。钨极伸出长度越小，喷嘴与焊件之间距离越近，保护效果就好，但过近会妨碍观察熔池。
通常焊接对接焊缝时，钨极伸出长度为3－6ｍｍ较好，焊角焊缝时，钨极伸出长度为7－8ｍｍ较好。碳钢、不锈钢的手工钨极氩弧焊焊接工艺参数的选择见下表。
材料厚度 mm | 接头设计 | 电流A | 极性 | 电弧电压V | 电极种类 | 电极尺寸mm | 填充金属种类 |
1.5－3.0 | 直边对接 | 50－100 | 直流正接 | 12 | 铈（钍）钨极 | 2.4 | 按技术要求 |
>3.0－6.0 | V形坡口 | 70－120 | 3.2 | ||||
>6.0－12 | X形坡口 | 90－150 |
填充金属尺寸mm | 保护气体 | 气体流量ｄｍ3/ｍｉｎ | 背面气体流量ｄｍ3/ｍｉｎ | 喷嘴尺寸mm | 喷嘴至工件距离 mm | 预热温度（最低）℃ | 层间温度℃ |
1.6－2.5 | 氩 | 8－12 | 2－4 | 8－10 | <> | 15 | 250 |
2.5－3.2 | 10－14 | 10－12 | 250 | ||||
250 |
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