如何选择适合的保护气体进行钨极氩弧焊？

保护气体不仅是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质。保护气体的特性直接影响电弧的引燃、焊接过程的稳定性、焊缝成形与质量。钨极氩弧焊（TIG）一般采用氩气（Ar）、氦气（He）、氩氦混合气体（Ar+He）或氩氢混合气体（Ar+H₂）作为保护气体。

1.氩气

氩气是一种无色无味的单原子惰性气体，密度为空气的1.4倍。焊接过程中通常使用瓶装氩气。氩气瓶的容积为40L，外面涂成灰色，用绿色漆标以“氩气”二字，满瓶时压力为15.2MPa。

氩气几乎不与任何金属产生化学反应，也不溶于金属。同时，氩气电离后产生的正离子质量大，动能也大，对阴极斑点的冲击力大，具有很强的阴极破碎作用，特别适合于焊接活泼金属。由于氩气的导热系数小，不消耗分解热，故没有吸热作用，因此在氩气中燃烧的电弧热损失小，热量集中，稳定性好且效率高。氩气比空气及氮气重，故氩气从喷嘴喷出后，将熔池与周围空气隔绝，能对金属进行有效的保护，在惰性气体保护焊中得到广泛应用。

焊接不同金属材料时，对氩气的纯度有不同的要求，见表9-1。氩气不纯则易使焊缝氧化、氮化，使焊缝硬脆，破坏其气密性，降低焊缝质量。测定氩气纯度的方法是将金属板材表面的锈、污磨去，露出金属光泽。调节好氩气流量，在板上引弧后，焊枪固定不动，让电弧燃烧一段时间，如果发现电弧燃烧稳定，熔池无异常现象，说明氩气较纯。如果在燃烧过程中，电弧不稳，熔池起泡，证明氩气不纯。

表9-1 不同材料的焊接对氩气纯度（体积分数）的要求

2.氦气（He）

氦也是一种无色无味的单原子惰性气体，其密度较低，大约只有空气的1/7，因此焊接时所用的流量通常比氩气高1～2倍。焊接中通常使用瓶装氦气。氦气瓶的容积为40L，外面涂成灰色，并用绿色漆标以“氦气”二字，满瓶时压力为14.7MPa。

氦气的热导率较高，对电弧的冷却作用大，因此电弧的产热功率大且集中，适合于焊接厚板、高热导率或高熔点金属、热敏感材料及高速焊。在同样的条件下，钨极氦弧焊的焊接速度比钨极氩弧焊的焊接速度高30%～40%。氦气的缺点是阴极破碎作用小，价格比氩气高得多。

钨极氦弧焊一般用直流正接，对铝、镁及其合金的焊接也不采用交流电源，原因是电弧不稳定，阴极破碎作用也不明显。由于氦弧发热量大且集中，电弧穿透力强，在电弧很短时，正接也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊焊接铝合金，单道焊接厚度可达12mm，双面焊可达20mm。与交流氩弧焊相比，熔深大、焊道窄、变形小、软化区小、金属不易过烧。对于热处理强化铝合金，其接头的常温及低温力学性能优于交流氩弧焊。

3.氩氦混合气体（Ar+He）

氩弧具有电弧稳定、柔和、阴极破碎作用强、价格低等优点，而氦弧具有电弧温度高、熔透能力强等优点。采用氩、氦混合气体时，电弧兼具氩弧及氦弧的优点，特别适合于焊缝质量要求很高的场合。尤其焊接大厚度的高热导率材料及不锈钢，采用的混合比一般为（体积分数）：（75%～80%）He+（25%～20%）Ar。(www.xing528.com)

4.氩氢混合气体（Ar+H₂）

氢气是双原子分子，且具有较高的热导率。采用氩、氢混合气体时，可提高电弧的温度，增大熔透能力，提高焊接速度，防止咬边。此外，氢气具有还原作用，可防止焊缝中CO气孔的形成。但氢气含量比例过高，则会导致氢气孔的产生。氩、氢混合气体主要用于镍基合金、镍铜合金、不锈钢等材料的焊接。一般应将混合气体中氢的含量（体积分数）控制在15%以下。

不同材料钨极氩弧焊保护气体的选用见表9-2。

表9-2 不同材料钨极氩弧焊保护气体的选用

注：Ar+He含有75%He，Ar+H₂含有15%H₂（体积分数）。

不同材料氩弧焊时保护气体的保护特点见表9-3。

表9-3 不同材料氩弧焊时保护气体的保护特点

（续）