GMAW和GTAW焊接工艺的区别

焊接是一种流行的连接技术，可以将两种或多种材料永久连接在一起，无论是否施加热量、压力和填充材料。熔焊是一组焊接工艺，其中母部件的接合面通过加热熔融以形成聚结。电弧焊是最流行的熔焊工艺，在存在足够电位差的情况下，通过在两个电极之间构成的电弧施加热量。存在不同的弧焊工艺以不同的方式连接各种材料。气体保护金属电弧焊 (GMAW) 和气体保护钨极电弧焊 (GTAW) 就是这两种具有某些独特优势的电弧焊工艺。

气体保护金属电弧焊 (GMAW) 是一种经济的连接工艺，其中通过消耗电极和导电母金属之间的电弧熔化接合表面和填充金属而形成聚结。由于电极是消耗品，因此它通过机械化送丝机以恒定速率连续送入。因此它不能在自生模式下执行，因为消耗电极是该过程的一个组成部分。合适的保护气体（惰性或活性）可用于保护焊床免受污染。然而，填充金属可以以更快的速度沉积在焊道上，因此该工艺是高效且经济的。如果使用最佳的参数组正确执行，它可以产生一个健全和可靠的接头。

钨极气体保护焊 (GTAW) ，通常称为钨极惰性气体 (TIG) 焊接，是一种复杂的熔焊工艺，其中接合是通过接合面的熔合形成的聚结来实现的。在此，在导电基材和非消耗性钨电极之间形成电弧。由于电极是非消耗性电极，当存在足够的根部间隙时，需要单独应用填充材料。它也有利于不使用填料的自生焊接模式。保护气体，最好是惰性气体，如氩气，也用于在焊接过程中保护热金属熔池免受大气氧气的影响。虽然该过程相对较慢，但它能够连接多种金属并产生坚固可靠的接头，使其成为许多应用中的一种有利工艺。出色的焊道外观和无缺陷的接头也是两个重要优点。 GMAW与GTAW有很多不同之处，下面以表格形式给出它们的区别。

表：GMAW 和 GTAW 焊接工艺之间的差异

自耗和非自耗电极： 在弧焊期间，电弧在电极和导电工件材料之间建立。这种电弧的高热密度会熔化母部件的接合面以及填充金属（如果应用）。当电极在焊接过程中熔化并因此沉积在焊道上时，它被称为自耗电极。换句话说，当电极被消耗用于提供填充物时，它被称为消耗电极。在气体保护金属电弧焊 (GMAW) 中，电极是消耗型的，因为它会因电弧加热而熔化并随后沉积在焊道上。与此相反，在气体钨极电弧焊工艺 (GTAW) 工艺中，电极在强烈的电弧加热下保持完整。由于它不会熔化以沉积必要的填充金属，因此它是非消耗型。因此，GTAW电极的寿命高于GMAW电极。

电极材料组成： 在 GMAW 中，焊条（或填料）的冶金成分与待连接的母材成分大致相同。 GTAW 始终使用尖头钨电极，而与母材的成分无关。然而，为了改善电子发射率、电极腐蚀等各种焊接特性，也有少数合金元素（如钍、氧化镧、氧化铈、氧化锆等）与钨一起添加。

可以在自生模式下执行： 在不使用任何填充金属的情况下执行自生焊接模式。这里根间隙保持最小，通常为零。在焊接过程中，只有接合面通过电弧加热而熔合，并被允许冷却。两个表面的熔融材料混合在一起，冷却后形成焊道。 GMAW 工艺在使用自耗电极时，会在焊道上固有地沉积填充金属。所以它不能在自生模式下执行。由于 TIG 焊接使用非自耗电极，因此可以有利地以自生模式进行。事实上，它是一种优选的自生焊接工艺。

外部填充金属的应用： 由于电极本身充当填充金属，因此在 GMAW 工艺中不需要从外部来源应用填充金属。然而，在 TIG 焊接中，如果需要，可以单独使用填充剂。虽然 TIG 是自生模式加入的首选，但它也可以在同质模式或异质模式下执行。可以以恒定的预定速率将小直径棒形式的填料送入电弧下方的焊接区域。该填充棒由于电弧加热而熔化并沉积必要的填充物。这种填充棒的成分可以与加工材料的成分相似，也可以不同；但是，它必须与母材兼容，否则会产生缺陷接头。

惰性和活性保护气体： 保护气体用于通过在整个焊接区周围形成保护层来保护热焊道免受大气氧气的影响。它还直接或间接地有助于降低飞溅水平、稳定电弧和改善焊道性能。这种保护气体可以是惰性气体，也可以是活性气体。在某些情况下，活性保护气体可以表现出更好的能力。这种气体还可以在焊道上诱导化学元素，以改善接头的各种机械性能。 GMAW 工艺可以使用两种类型的保护气体；因此，它可以分为两类——金属惰性气体（MIG）和金属活性气体（MAG）。 MIG仅使用氩气、氦气等惰性气体。MAG使用二氧化碳、氧气等活性气体，通常与惰性气体按不同比例混合。另一方面，GTAW 或 TIG 焊接工艺仅使用惰性气体，主要是氩气。

与 TIG 相比，GMAW 工艺更快： 在 GMAW 工艺中，以小直径线材形式缠绕在池中的电极通过适当的机械化布置连续供给。因此，填料可以以更快的速度沉积，因此与 TIG 焊接相比，这种焊接工艺的生产率更高。

飞溅程度和外观： 飞溅物是由于电弧的散射而产生并从焊接区出来的熔融填充金属的小液滴。这种飞溅会导致填充金属的损失，从而导致填充物沉积速率不均匀，有时会导致各种焊接缺陷，包括负补强和尺寸不准确。它还会影响外观，并且需要在焊接后进行打磨才能将其去除。许多弧焊工艺会产生飞溅，包括 GMAW。即使使用了一组最佳工艺参数并采用了适当的焊接技术，也无法以无飞溅的方式进行。除非工件材料表面不干净，否则 TIG 焊接通常不会产生飞溅物。 TIG焊产生的焊道光滑，表面美观。

焊工熟练程度： GMAW 更容易执行，因为大多数动作都是自动化的。甚至火炬的移动也可以使用合适的布置实现自动化。建立弧线也更容易。与此相比，TIG 焊接是一种复杂的工艺，因此它需要经验丰富的焊工才能顺利进行焊接，而不会产生电弧或不希望的电弧终止。建立电弧非常关键，因为钨电极可能会粘在工作表面上，导致钨夹杂缺陷。

本文介绍了气体保护金属电弧焊 (GMAW) 和气体保护钨极电弧焊 (GTAW) 之间的科学比较。作者还建议您阅读以下参考资料以更好地理解该主题。

• TWI-Global.com 提供的钨极惰性气体（TIG 或 GTA）焊接。
• W. H. Minnick 的气体金属电弧焊手册（2007 年，Goodheart Willcox）。
• I. H. Griffin、E. M. Roden 和 C. W. Briggs 的基本 TIG 和 MIG 焊接（GTAW 和 GMAW）（3 ^rd 版，Delmar Cengage Learning）。