1.焊前准备
（1）焊接接头与坡口形式 钨极惰性气体保护电弧焊多用于厚度5mm以下的薄板焊接。接头形式有对接、搭接、角接和T形接，具体坡口设计原则见表5-79。铝及铝合金焊接接头的坡口形式及尺寸详见GB/T 985.3—2008《铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口》。关于碳钢、低合金钢的具体坡口形状及尺寸参照GB/T 985.1—2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》。
表5-79 TIG焊坡口设计的一般原则
注：V形坡口角度要求为：碳钢、低合金钢和不锈钢的坡口角度为60°，高镍合金为80°，用交流电焊铝及其合金时通常为90°。
（2）焊前清理 TIG焊时，氩气只起机械保护作用，对焊件与填充金属表面的油、锈及其他污物非常敏感，如清理不当，焊缝中很容易产生气孔、夹渣等缺陷。焊前必须认真清理，彻底除去填充金属、焊件坡口面、间隙及焊接区（包括接头上下表面50～100mm）表面上的油脂、油漆、涂层以及加工用的润滑剂、氧化膜及锈等。常用的焊前清理方法有脱脂清理、化学清理、机械清理及化学机械清理四种，参见第二章第七节。
（3）定位焊 为了保证在焊接过程中待焊处不错位，减少变形，正式施焊前必须进行定位焊。定位焊缝长度及间距应根据结构形状及厚度来定，工件越薄，定位焊缝间距越小，板状比管状间距要小，参见第二章第八节。
2.TIG焊焊接参数的选择
TIG焊的焊接参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、钨极直径及端部形状，喷嘴直径和气体流量、喷嘴至焊件表面的距离和焊枪倾角等。
（1）手工TIG焊焊接参数的选择
1）电流的种类及极性。焊接电流种类有直流、交流两种。直流又有正接和反接两种不同的使用方法，电流种类和极性的选择主要取于被焊材料的种类和对焊缝的要求。为减少或排除因弧长变化而引起的电流波动，TIG焊要求采用具有陡降或恒流外特性的电源。TIG焊不同种类电流与极性接法的特点及适用范围见表5-80。
表5-80 TIG焊不同种类电流与极性接法的特点及适用范围
2）焊接电流。焊接电流通常根据焊件材质、厚度和焊接位置来选择。钨极直径则必须根据焊接电流选择。不同钨极直径的允许焊接电流范围见表5-81。
表5-81 不同钨极直径的允许焊接电流范围 （单位：A）
3）电弧电压。电弧电压是决定焊道宽度的主要参数。在TIG焊中采用较低的电弧电压，以获得良好的熔池保护。在氦气保护下焊接时，因氦气的电离度较高，相同的电弧长度具有比氩弧更高的电弧电压。电弧电压与钨极尖端的角度有关。钨极端部越尖，电弧电压越高，常用的电弧电压范围为10～20V。
4）钨极直径和端头形状。钨极直径的选择取决于拟采用的焊接电流种类、极性及大小。同时钨极端部尖度对焊缝的熔深和熔宽有一定的影响。钨极尖端形状和电流范围见表5-82。
表5-82钨极尖端形状和电流范围
5）焊接速度。TIG焊的焊接速度按焊件厚度和焊接电流而定。由于钨极所能承受的电流较低，焊接速度通常在20m/h以下。机械化TIG焊的最高焊接速度可以达到35m/h以上，但此时要考虑焊接速度对保护气体层流形状的影响。
6）喷嘴直径和气体流量。能有效地保护焊接区所需要的最低气体流量，与焊枪喷嘴的形状和尺寸存在一定的关系。喷嘴直径取决于焊件厚度和接头的形式，随着喷嘴直径的增大，气体流量需相应增加。
喷嘴直径可按下式选择：
D=（2.5～3.5）dw （5-4）
式中 D——喷嘴直径或内径，mm；
dw——钨极直径，mm。
喷嘴直径决定后，氩气流量可按下式计算：
Q=（0.8～1.2）D （5-5）
式中 Q——氩气流量，L/min；
D——喷嘴直径。
D小时，Q取下限；D大时，Q取上限。
在一般情况下，当喷嘴的孔径为8～12mm时，保护气体流量为5～15L/min；当喷嘴直径增大到14～22mm时，气体流量为10～20L/min。当焊接铝和铝合金厚板时，气体流量要达到25～35L/min。此外，气体流量还与焊接环境有关。在空气流动的场地焊接时，应按空气的流速增加气体流量，也可通过试焊来选择流量，流量合适时，可用焊缝表面的颜色来鉴别。
不锈钢焊缝的颜色和保护效果的关系见表5-83。
钛及钛合金焊缝颜色和保护效果的关系见表5-84。
氩气流量、喷嘴孔径及至工件间的距离见表5-85。
焊接电流、喷嘴直径和气体流量之间的关系见表5-86。
表5-83 不锈钢焊缝的颜色与保护效果的关系
表5-84 钛及钛合金焊缝颜色与保护效果的关系
表5-85 氩气流量、喷嘴孔径及至工件间的距离
表5-86 焊接电流、喷嘴直径和气体流量之间的关系
注：金属喷嘴最大允许焊接电流500A，陶瓷喷嘴最大允许焊接电流300A。
（2）自动TIG焊焊接参数的选择 自动TIG焊焊接参数包括手工钨极氩弧焊的焊接参数和送丝速度。送丝速度应与焊接速度和焊接电流相匹配。
TIG焊焊接参数对焊缝成形及焊接质量的影响，在实际生产中独立的参数很少，如手工TIG焊工艺中，只规定焊接电流与氩气流量两个焊接参数；自动TIG焊时，需控制的焊接参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、氩气流量、焊丝直径与送丝速度。除此之外，焊接一些特别活泼的金属如钛等，必须加强高温区的保护，采取严格的保护措施。
（3）TIG焊典型焊接参数
1）铝及铝合金、不锈钢手工TIG焊焊接参数见表5-87。
表5-87 铝及铝合金、不锈钢手工TIG焊焊接参数
①焊接速度，单位为cm/min。
2）碳钢、低合金钢手工TIG焊焊接参数见表5-88。
表5-88 碳钢、低合金钢手工钨极氩弧焊焊接参数
3）铜及铜合金手工TIG焊焊接参数见表5-89。
表5-89 铜及铜合金手工钨极氩弧焊焊接参数
4）钛及钛合金手工TIG焊（直流正接、对接）焊接参数见表5-90。
表5-90 钛及钛合金手工TIG焊（直流正接、对接）焊接参数
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（续）
5）铝及铝合金自动化TIG焊焊接参数见表5-91。
表5-91 铝及铝合金自动化TIG焊焊接参数
6）钛及钛合金自动化TIG焊（直流正接、对接）焊接参数见表5-92。
表5-92 钛及钛合金自动化TIG焊（直流正接、对接）焊接参数
7）奥氏体不锈钢管子TIG焊（悬空焊）焊接参数见表5-93。
表5-93 奥氏体不锈钢管子TIG焊（悬空焊）焊接参数
注：直流正接。
8）不锈钢厚壁管TIG焊多层焊时打底焊缝焊接参数见表5-94。
表5-94 不锈钢厚壁管TIG焊多层焊时打底焊缝焊接参数
3.手工TIG焊操作要点
（1）焊枪的握法 用右手握焊枪，食指和拇指夹住焊枪前身部位，其余三指触及工件支点，也可用食指或中指作支点。呼吸要均匀，要稍微用力握住焊枪，保持焊枪的稳定，使焊接电弧稳定。关键在于焊接过程中钨极与工件或焊丝不能形成短路。
（2）引弧
1）高压脉冲发生器或高频振荡器进行非接触引弧，将焊枪倾斜，使喷嘴端部边缘与工件接触，使钨极稍微离开工件，并指向焊缝起焊部位，接通焊枪上的开关，气路开始输送氩气，相隔一定的时间（2～7s）后即可自动引弧，电弧引燃后提起焊枪，调整焊枪与工件间的夹角开始进行焊接。
2）直接接触引弧，但需要引弧板（纯铜板或石墨板），在引弧板上稍微刮擦引燃电弧后再移到焊缝开始部位进行焊接，避免在始焊端头出现烧穿现象，此法适用于薄板焊接。引弧前应提前5～10s送气。
（3）填丝 填丝方式和操作要点见表5-95。填丝时，还必须注意以下几点：
1）必须等坡口两侧熔化后填丝。填丝时，焊丝和焊件表面夹角15°左右，敏捷地从熔池前沿点进，随后撤回，如此反复。
2）填丝要均匀，快慢适当。送丝速度应与焊接速度相适应。坡口间隙大于焊丝直径时，焊丝应随电弧做同步横向摆动。
表5-95 填丝方式和操作要点
（4）左焊法或右焊法 左焊法适用于薄件的焊接，焊枪从右向左移动，电弧指向未焊部分，有预热作用，焊速快、焊缝窄、熔池在高温停留时间短，有利于细化金属结晶。焊丝位于电弧前方，操作容易掌握。右焊法适用于厚件的焊接，焊枪从左向右移动，电弧指向已焊部分，有利于氩气保护焊缝表面不受高温氧化。
（5）焊接
1）弧长（加填充丝）3～6mm。钨极伸出喷嘴端部的长度一般为5～8mm。钨极应尽量垂直焊件或焊件表面保持较大的夹角（70°～85°）。喷嘴与焊件表面的距离不超过10mm。
2）厚度大于4mm的薄板立焊时采用向下焊或向上焊均可，板厚4mm以上的焊件一般采用向上立焊。
3）为使焊缝得到必要的宽度，焊枪除了做直线运动外，还可以做适当的横向摆动，但不宜跳动。
图5-62 平焊焊枪角度与填丝位置
4）平焊、横焊、仰焊时可采用左焊法或右焊法，一般都采用左焊法。平焊焊枪角度与填丝位置如图5-62所示，立焊焊枪角度与填丝位置如图5-63所示，横焊焊枪角度与填丝位置如图5-64所示。
图5-63 立焊焊枪角度与填丝位置
图5-64 横焊焊枪角度与填丝位置
a）横焊打底焊枪角度和填丝位置 b）横焊盖面焊枪角度α1=95°～105°，α2=70°～80°
5）钨极氩弧焊各种焊接位置的操作要点见表5-96。
表5-96 钨极氩弧焊各种焊接位置的操作要点
（续）
6）管子的焊接顺序如图5-65所示。管子转动平对接焊时焊枪或焊丝与工件的相对位置如图5-66所示。
7）焊接时，焊丝端头应始终处在氩气保护区内，不得将焊丝直接放在电弧下面或抬得过高，也不能让熔滴向熔池“滴渡”。填丝的位置如图5-67所示。
图5-65 管子焊接顺序
图5-66 管子转动平对接焊时焊枪或焊丝与工件的相对位置
图5-67 填丝的位置
a）正确 b）不正确
8）操作过程中，如钨极和焊丝不慎相碰，发生瞬间短路，会造成焊缝污染。应立即停止焊接，用砂轮磨掉被污染处，直至磨出金属光泽，并将填充焊丝头部剪去一段。被污染的钨极应重新磨成形后，方可继续焊接。
（6）接头 在焊缝的接头处应注意下列问题：
1）接头处要有斜坡，不能有死角。
2）重新引弧位置在原弧坑后面，使焊缝重叠20～30mm，重叠处一般不加或少加焊丝。
3）熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。
（7）收弧 收弧时要采用电流自动衰减装置，以避免形成弧坑。没有该装置时，则应改变焊枪角度、拉长电弧、加快焊接速度。管子封闭焊缝收弧时，多采用稍拉长电弧，重叠焊缝20～40mm，重叠部分不加或少加焊丝。收弧后，应延时10s左右停止送气。手工TIG焊的收弧方法操作要点及适用场合见表5-97。
表5-97 手工TIG焊的收弧方法操作要点及适用场合
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