镍基合金的氩弧焊焊接

钨极氩弧焊大量的应用在镍基合金焊接领域，特别在薄壁构件的焊接。对于沉淀强化合金，钨极氩弧焊也是一种主要的焊接方法，使用时应采用直流正接。

一、保护气体的选择

推荐采用的保护气体有氦气、氩气或者这两种气体的混合气。二氧化碳，氧气或氮气会增加焊缝的缺陷或者电极的腐蚀，因此应该避免这些气体的侵入。对于单道焊，可以加少量的氢（最多5％）到氩气中，因为氢气可产生更多电弧热量而使焊道表面更平整。氢气的使用一般局限在自动化焊接，例如板材焊接及管道生产等。

对于薄壁材料的不填丝焊接，氦气保护显出了比氩气更易减少焊接缺陷和提高焊接速度的性能。焊接速度比采用氩气保护提高了40％。对于给定弧长的电弧，氦气可以提高40％的电压，增加了热输入。因此可以获取得更高的焊接速度。

在氦气保护下，当焊接电流低于60A时，电弧难以引燃和维持。所以当采用低电流焊接小部件薄壁材料时，应该采用氩气保护。

保护气体的流量也是很重要的。小的气体流量不能保护焊縫，而过大的气体流量会造成紊流并吸入外界空气而破坏气体保护。对于氩气，6-10L/min是手工氩弧焊的典型保护规范。自动焊会需要更大的气体流量。由于氦气的比重轻，所以使用氦气保护时，气流量应该是使用氩气保护的1.5-3倍，气体保护罩也应该尽可能的大，且离工件尽可能的近。

氩气和氦气组成的焊接保护气体应由纯度很高的气体混合而成。少量空气的混入都会污染保护气，而造成焊缝缺陷。气体保护可以被风、风扇和空调破坏。由这些气源产生的气体流动应该尽量避免。一般在焊枪上设置气保护罩来稳定气流并且提供更有效的保护。应该注意角焊缝处的气体保护效果比平板对接焊缝的效果更差。

对设备作适当的维护是很重要的。例如电极夹或者气体保护罩松了，就会将空气带入污染保护气体。又如水冷装置应定期检查，因为即使很少一点空气或水泄漏到保沪气体里，也会造成足够的污染并进而造成气孔或焊缝氧化使焊缝改变颜色。

二、电极的选择

焊接中可以采用钨极或钍/铈钨极等合金钨极。含钍2％的钨极可以在大多数焊接应用中提高性能。虽然合金钨极的初始成本较高，但是由于较强的电发射能力和电流承载能力，使它们在长期使用中更加经济。无论电极是否使用过，重要的是不要让它们在大电流下过热。

电极的端部形状对于熔深和焊缝的宽度有着重要的影响。特别是当电流超过100A时，更是如此。采用锥形端部电极焊接，焊接电弧最稳定，熔深的控制效果最好。

钨极如果在焊接过程中接触到焊缝金属或者母材表面就会被污染。如果发生了污染，应该清理钨极并且重新打整理钨极的形状。因为表面存在的化合物与钨极端部产生化学反应而使其变钝。

三、焊接电流特性

直流正接（电极接负）被推荐用于手工和自动 TIG焊。引弧方式采用高频引弧，高频引弧不需要电极与工件接触，因为接触引弧会损坏电极的端部，还会引起焊缝金属的夹钨。高频引弧的另一优点是可以在焊接电流加大至正常焊接电流前引燃电弧，这样就消除了在母材上的电弧烧痕。

电弧的突然熄灭会产生弧坑裂纹等缺陷，所以在熄灭电弧前应进行焊接电流的衰减，以此来减小弧坑并使焊缝尾部平滑。连续电流衰减装置要优于分级控制的装置。

四、填充金属选择

钨极气体保护弧焊的填充金属一般与母材的化学成分相似。由于焊接时，电流很大而熔池温度很高，所以在填充金属中经常包含少量的合金元素来去除焊缝中的氧化物，来减少凝固裂纹和热裂纹。

五、焊接

焊枪应该与焊道成接近90度的角度。在手工焊接的时候，焊枪有要轻微的向前进方向倾斜，以保证有良好的可视性。但是角度太大了可能使空气侵入保护气。

钨极伸出长度应该越短越好。但是伸出长度须适合特定的接头类型。例如对于薄壁构件的对接头，干伸长最大5mm，但是对于角焊縫干伸长可达10mm。

为了保证焊缝的强度，弧长应该越短越好。当不需要填充金属的时候，电弧长度最长为1.5mm，最好在0.5-1mm之间。过长的弧长增加焊缝缺陷的发生。如果需要填充金属的话，弧长可以长一些，但是在填充焊丝直径固定的情况下，尽量取最短的弧长。

焊丝的直径须与被焊接的材料厚度相符合。焊丝应该被小心的填充到熔池的边缘，应避免与钨极接触。受热焊丝的端部应该置于保护气氛围中。熔池须保持在尽可能平静的状态，避免搅动，防止脱氧元素的烧损。

Ni基合金的填充金属通常包含有防裂和防止缺陷的元素。为了更好的发挥这些元素的效果，应降低焊接的稀释率，保证焊缝中这些元素的量。稀释率尽量小于50%，一般认为25%的稀释率才可以满足焊接的要求。

焊接速度对于焊缝的强度有着重要的影响，特别是当采用不填丝焊接的时候。对于给定厚度的材料，有一个最佳的焊接速度范围。超出这个焊接速度会导致焊接缺陷的发生。

焊缝背部的保护经常用于钨极气体保护焊。如果全焊透的焊缝没有背部的保护，焊缝的根部很容易被污染（氧化）和出现气孔。背部保护可以通过开槽垫或者用惰性气体进行背部保护来实现。