铝TIG（钨极惰性气体）焊接通常被认为是焊接工艺的巅峰之作。该过程需要独特的技术知识、精确的设备设置和熟练的手工灵活性。如果执行正确，它产生的焊缝不仅非常坚固且防漏，而且美观，具有特有的闪亮、堆叠的外观。与焊接钢不同，铝由于其独特的物理和化学特性而面临一系列独特的挑战。然而，通过了解这些挑战并掌握克服这些挑战的技术，您可以解锁在从汽车零件和航空航天部件到定制制造和艺术雕塑的所有物体上创建完美焊接的能力。
这本权威指南将带您了解您需要了解的一切，从流程背后的基础科学到专业人士使用的先进技术。无论您是想要入门的初学者，还是寻求提高技能的经验丰富的焊工，这本书都可以深入了解铝材 TIG 焊接 将提供您成功所需的知识。
在产生电弧之前，了解为什么铝的性能与钢不同至关重要。这些知识是后续所有技术和设置的基础。
当铝暴露在空气中时，自然会形成一层非常薄且非常坚硬的氧化铝 (Al2O3) 层。该层的熔点约为 3,700°F (2,037°C)，远高于其下方纯铝的熔点，约为 1,220°F (660°C)。如果不去除该氧化层，它将阻碍焊接熔池，导致污染、熔合不良以及难看的颗粒状焊缝。解决这个问题的关键在于TIG工艺本身。
铝是一种出色的散热器。它极快地将热量从焊接区域吸走。这意味着与钢相比，需要更多的热量输入来启动和维持熔池。这还意味着整个工件的热量积聚速度更快，如果不小心管理，就会增加翘曲和变形的风险。
钢在熔化前会发出红光，提供清晰的视觉提示。铝则不然。它一直保持着银色和明亮的状态，直到它立即变成熔坑的那一刻。这可能会让初学者迷失方向，并且需要学习在金属加热时“读取”金属表面。
铝具有较高的热膨胀和收缩率。当熔池凝固和冷却时，它会显着收缩。如果焊接终止不当，这种收缩可能会在焊道末端留下一个凹坑——一个凹陷。缩孔很容易产生裂纹（热裂纹），因为它们是凝固过程中的应力集中点。
使用正确的设备并正确配置是铝 TIG 焊接中 80% 的胜利。
虽然可以使用 DCEN（负极直流电极）和氦气混合物来焊接薄铝，但高质量铝焊接的标准和所需方法是 AC（交流电）。
为什么是交流电？ 交流电流周期在两个阶段之间交替：
电极正极（EP）循环： 这是“清洁”动作。在这半个周期中，电子从工件跳到钨电极，炸掉顽固的氧化铝层。可以看到，在圆弧周围有一个明显的蚀刻圆圈。
电极负电（EN）循环： 这是“穿透”或“加热”动作。在这一半期间，电流从电极流向工件，传递大部分热量并形成焊接熔池。
现代基于逆变器的交流/直流 TIG 焊机是理想的选择，因为它可以精确调整交流平衡（或交流波形控制）。
AC 平衡（%EN 与%EP）： 此控件调整渗透 (EN) 阶段与清洁 (EP) 阶段所用时间的比率。
较高的%EN（例如，70-80%）可提供更多的热量和渗透力、更窄的清洁带以及更尖锐、更稳定的电弧。然而，过多的 EN 会使钨过热并过度球化。
较高的%EP（例如30-40%）提供更广泛的清洁作用，这有利于脏或氧化材料或处理杂质。然而，过多的 EP 会导致钨快速球化，并会过度蚀刻焊接区域外的材料。
一个好的起点是 70% EN / 30% EP 左右。
交流频率 (Hz)： 此控件可调整每秒电流在 EN 和 EP 之间切换的次数。
较低的频率（例如，60-80 Hz）会产生更宽、更软的弧锥和更宽的焊接熔池。对于初学者来说更加宽容。
较高的频率（例如，120-200 Hz）会产生非常集中、紧密且僵硬的弧锥。这提供了更好的方向控制、更深的穿透（圆弧锥体“挖”入），并且非常适合狭窄的角落和详细的工作。它还有助于集中热量，减少整体热影响区 (HAZ)。
电极是一个关键部件。对于铝 AC TIG， 纯钨 （绿色）是历史标准，但它很容易成球且稳定性较差。如今， 镧系金属 （金色，1.5% 或 2.0%）和 铈系金属 （灰色）是受欢迎的选择，因为它们在交流和直流上都表现良好，启动容易，并能保持稳定点以获得更紧密的电弧。 氧化锆 （白色）也是专门用于交流焊接的出色、持久的选择。
焊条必须磨尖至尖端（用专用钨磨机）以获得稳定的电弧，但在交流焊接时它会在尖端自然形成球。球门是一个干净、稳定的球，而不是一个大而下垂的球。
气体： 对于厚度不超过 1/2' 的大多数铝焊接，使用 100% 氩气。对于较厚的部分，使用 氩气/氦气混合物 （通常为 75% He/25% Ar）。氦气可增加电弧的热输入和穿透力，而无需更改电气设置。
气体透镜： 气体透镜。 强烈建议 在铝焊接时使用它取代了割炬中的标准夹头主体，并使用细网筛来产生更平滑、更层流的气流。这提供了卓越的屏蔽覆盖范围，使您可以将钨丝伸出得更远，以获得更好的可视性和接触紧密接头的能力，并且不易受到气流的影响。
杯尺寸： 与气体透镜一起使用的较大陶瓷杯（例如#6、#7 或#8）可提供比较大铝熔池更好的保护气体覆盖。
铝填充棒通常与您要焊接的基础合金相匹配。常见的选择包括：
4043： 通用合金，具有优异的流动性和良好的抗裂性。它焊接顺利，但产生的焊道呈灰色，无法进行阳极氧化处理以匹配母材。
5356： 另一个最常见的选择。它提供更明亮、更有光泽的焊缝，与母材颜色更接近，并且可阳极氧化。它具有比 4043 更高的拉伸强度，但流动性较差，并且在某些情况下对热裂纹更敏感。
其他合金如 4943、5183 和 5556 用于特定应用和更高强度的要求。
请务必查阅填充金属选择表，为您的特定母材和应用选择正确的焊条。
正确设置机器后，剩下的就取决于技术了。
清洁： 这一点怎么强调都不为过。必须清除所有氧化物、油、油脂和污垢。
机械清洁： 使用专用不锈钢丝刷（仅用于铝）擦洗接缝区域。或者，使用砂光机或百叶轮。始终朝一个方向刷，而不是来回刷。
化学清洁： 用丙酮等溶剂或专用脱脂剂擦拭该区域，以去除任何碳氢化合物。这应该在进行。 之后 机械清洁
装配： 确保零件紧密贴合，间隙最小。如果间隙太大，铝的高流动性可能会导致熔穿。
启动电弧： 使用高频启动以避免钨污染。
创建“水坑”： 保持紧密的弧长（大约 1/16” 到 1/8”）并保持割炬稳定。您会看到氧化层消失，金属变得闪亮。然后，它会突然“塌陷”成一滩液体。这可能需要几秒钟，尤其是在较厚的材料上。 要有耐心。
添加填充金属： 一旦形成直径约为 1/4' 的稳定流体水坑，请将填充棒的尖端浸入水坑的前缘。保持填充棒处于非常低的角度（几乎与工件平行）并位于气体保护层内，以防止在进入水坑之前发生氧化。
铝材的经典技术是“走杯”方法，尽管徒手也很常见。
徒手轻拍： 这需要稳定地向前移动割炬，同时有节奏地将填充棒轻拍到水坑中。动作应该平稳且一致。
走杯： 将割炬的陶瓷杯搁在工件或填充棒上。通过稳定地左右摇动焊枪，焊工可以沿着接头“移动”杯子。这提供了令人难以置信的一致性、控制力和清洁度，特别是在管道和长接头上。这是许多专业人士的首选方法。
不要只是停下来并拉开火炬。这将保证出现火山口裂纹。
减速： 当接近焊缝末端时，稍微增加行驶速度以减小水坑的大小。
添加额外的填充物： 在完成之前，最后添加一到两次填充金属以填充焊缝末端。
使用填坑功能： 大多数现代焊机都有填坑设置。当您松开踏板或扳机时，机器将在设定的时间内（例如 5 秒）自动减小电流强度，使水坑缓慢凝固而不会收缩成坑。 学习使用这个功能。
保持屏蔽： 添加最终填料后，将割炬保持在适当位置，直到后流气体停止，以保护热凝固金属免遭氧化。
薄材料容易变形和熔穿。
使用较小的钨丝 (1/16')。
使用较低的安培数和较小的杯子（带气体透镜的#5 或#6）。
脉冲焊接非常有益。脉冲在高峰值电流（以熔化金属）和低背景电流（以允许水坑稍微冷却）之间交替。这减少了整体热量输入，最大限度地减少翘曲，并为您提供更多控制。良好的起始脉冲设置为 100 PPS（每秒脉冲数），峰值/背景比为 50%。
在接头后面使用铜或铝背板以帮助散热。
厚材料需要大量的热量输入。
用焊枪将工件预热至 300-400°F (150-200°C)。这通常是必要的。它可以减少对金属的热冲击，驱走湿气，并允许您使用更少的机器电流。
使用更大的钨丝（3/32' 或 1/8'）。
使用氦/氩混合气体进行更深的渗透。
将厚边缘倾斜以形成“V”形凹槽，以实现完全穿透。需要多次通过。
钨污染（焊缝中的黑色斑点）： 电极接触到水坑或填充棒。停止，折断受污染的一端，重新研磨钨，然后重新启动。
氧化（黑色烟灰残留物）： 清洁作用不够（增加 %EP）、气流太低、气流或材料不够清洁。
孔隙（焊缝中的小孔）： 由污染（水分、油、油脂）或保护气体损失引起。检查您的气体管线、流速 (20-25 CFH)，并确保您的工作清洁干燥。
缺乏融合： 热量输入不足。增加电流强度、减慢行进速度或使用更集中的电弧（更高的频率）。
焊接时始终优先考虑安全：
呼吸系统防护： 焊接烟雾可能有害。使用经过批准的带 P100 过滤器的呼吸器，尤其是在通风不良的区域。一个 排烟器 是理想的选择。
眼睛保护：
焊接头盔： 使用带有 #11-13 色号的自动变光头盔进行 TIG 焊接。
安全眼镜： 始终在头盔下方佩戴防紫外线安全眼镜，以保护您的眼睛免受杂散电弧和碎片的伤害。
皮肤防护： 穿着阻燃服装（皮夹克或皮袖、焊接手套）以防止紫外线辐射和飞溅（尽管 TIG 的飞溅比其他工艺少）。
电气安全： 检查设备的电缆和连接是否损坏。保持工作区域干燥。
铝 TIG 焊接是一项具有挑战性但回报丰厚的技能。这是艺术与科学的真正结合，需要对冶金、电力和气体动力学的理解，所有这些都需要通过焊工稳定的双手来实现。练习是无可替代的。从平板上的简单珠子开始，然后进展到接头，最终到复杂的项目。专注于基础知识：无可挑剔的清洁、精确的机器设置以及发展稳定、有节奏的技术。通过尊重铝的独特性质并应用本指南中的知识，您将能够顺利地生产出干净、坚固且美观的焊缝，这证明了您的技能和奉献精神。
