در این فرایند عمل جوشکاری توسط حرارت ناشی از قوس الکتریکی ما بین یک الکترود مصرف نشدنی از جنس تنگستن (یا آلیاژ آن) و قطعه کار صورت می‌پذیرد. الکترود، قوس الکتریکی و منطقه حوضچه مذاب توسط یک گاز محافظ (آرگون، هلیم، مخلوط هر دو گاز و یا مخلوط هر یک از دو گاز با گاز هیدروژن) در برابر اتمسفر محافظت می‌شود. استفاده از گازهای آرگون و هلیم به علت خاصیت خنثی بودن این گازها است. گازهای خنثی با عناصر دیگر قابلیت واکنش ندارند پس به منظور حذف گازهای فعال مانند اکسیژن و نیتروژن از اطراف قوس و حوضچه مذاب، اکسیدها و نیتریدهای فلزی (Porosityy)ایده‌آل هستند. بدین ترتیب می‌توان از شکل گرفتن تخلخل‌های گازی جلوگیری نمود. تخلخل‌های گازی، اکسیدها و نیتریدهای فلزی، عیوبی هستند که باعث کاهش خواص مکانیکی جوش از جمله مقامت به ضربه و استحکام کششی می‌شوند.

قوس الکتریکی یک منبع حرارتی است که در اکثر فرایندهای جوشکاری از آن استفاده می‌شود. به دلیل اینکه تولید آن ساده و ارزان بوده و انرژی حرارتی آن نسبت به سایر منابع دیگر بالاتر است، کاربرد گسترده‌ای دارد.

قوس، تخلیه بار الکتریکی بین دو الکترود در توده‌ای از گاز یونیزه شده‌ است‌. این توده گاز، هادی جریان الکتریسیته بوده یعنی جریان الکتریکی بوسیله این گاز هادی شده، عبور می‌کتد و یک حوزه حرارتی را تشکیل می‌دهد. در جوشکاری با الکترودهای پوشش دار ایجاد توده گاز یا پلاسما ممکن است در اثر تجزیه عناصر موجود در پوشش الکترود باشد‌. در پوشش الکترودها عناصری وجود دارد از قبیل سدیم و پتاسیم که ولتاژ یونیزاسیون این عناصر پایین است به عبارت دیگر با انرژی کمتری یونیزه می‌شوند. هنگام تماس الکترود با قطعه کار یک اتصال کوتاه رخ داده و مقداری انرژی حرارتی تولید می‌شود. بنابراین جزئی از سدیم یا پتاسیم موجود در پوشش الکترود یونیزه شده و با دور کردن الکترود از قطعه کار به ترتیب اولین، دومین، سومین، و n امین اتم سدیم یا پتاسیم یونیزه می‌شوند‌.

در این حالت مقدار بیشتری انرژی حرارتی تولید می‌شود که می‌تواند گازهای موجود در اتمسفر مثل اکسیژن و ازت را نیز تجزیه کرده و بعد یونیزه کند‌. بدین ترتیب می‌توان گفت در یک لحظه معین، در این محیط کوچک، احتمال وجود هر چهار شکل ذره (مولکول، اتم، یون و الکترون ) وجود دارد که جهت حرکت الکترون‌ها از قطب منفی به قطب مثبت و جهت حرکت یون‌ها از قطب مثبت به قطب منفی است‌.

مولکول‌ها و اتم‌ها نیز جهت حرکت مشخصی ندارند ولی بدلیل اینکه در یک محیط پر انرژی قرار دارند، تحرک و شتاب زیادی دارند در نتیجه انرژی حرارتی تولید شده در قوس در اثر دو عامل است.

اول اینکه الکترون‌ها در هنگام حرکت، انرژی خود را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند و دوم اینکه در اثر تصادم این ذرات با یکدیگر مقداری انرژی تولید می‌شود و در نهایت در قوس الکتریکی در فشار یک اتمسفر درجه حرارتی حدود ۶۰۰۰ درجه سانتیگراد (در بخار آهن) تا ۲۰۰۰۰ درجه سانتیگراد (برای قوس تنگستن) ایجاد می‌شود‌.

‌عیوب متداول در جوشکاری TIG

ناخالصی تنگستن (Tungestan Inclusion)

زمانی که از تکنیک‌های نا مناسب جوشکاری استفاده شود احتمال حبس ذرات تنگستن در فلز جوش وجود دارد. علل اصلی بوجود آمدن این عیب به شرح زیر است.

1. تماس نوک الکترود تنگستن با حوضچه مذاب.
2. تماس سیم جوش با الکترود تنگستن داغ.
3. عبور شدت جریان بیش از اندازه از الکترود تنگستن.
4. آلوده شدن نوک الکترود از طریق جرقه‌های ساطع شده از حوضچه مذاب.
5. زیاد بودن طول مؤثر الکترود (فاصله نوک الکترود تا کولت) که موجب داغ شدن بیش از حد الکترود می‌شود.
6. ناکافی بودن دبی گاز محافظ یا وزش باد در محیط جوشکاری و در نتیجه اکسید شدن نوک الکترود .
7. نامر غوب بودن الکترود تنگستن.
8. استفاده از گاز محافظ نامناسب مانند آرگون + کربن دی‌اکسید

عیوب ناشی از محافظت نامناسب گاز 

1. ناخالصی تنگستن
2. خلل وفرج(Porocity)
3. فیلم‌های اکسیدی در نتیجه ذوب ناقص و حبس ناخالصی‌های اکسیدی

کلیه عیوب فوق موجب کاهش خواص مکانیکی از جمله کاهش استحکام کششی و مقاومت به ضربه می‌شوند.

برخی از علل بوجود آمدن خلل و فرج در جوش 

1. کم بودن دبی گاز محافظ.
2. زیاد بودن بیش از اندازه گاز محافظ، در نتیجه جریان گاز از حالت آرام یا لمینار به متلاطم یا توربولانس تبدیل می‌شود.
3. وزش باد در محیط جوشکاری و اختلال در محافظت گاز .
4. کوچک بودن دهانه شعله پوش.(قطر شعله پوش باید حداقل ۱.۵ برابر پهنای سطح جوش باشد .)
5. زیاد بودن طول قوس یا زیاد بودن فاصله شعله پوش تا حوضچه مذاب .

ناخالصی‌های اکسیدی‌

ناخالصی‌های اکسیدی در بطن جوش، محل تمرکز تنش بوده و موجب کاهش استحکام و مقاومت به ضربه جوش می‌شوند‌. در فرایند TIG قبل از شروع به جوشکاری باید لایه‌های اکسیدی را از روی محل اتصال و سیم جوش برطرف کرد . این امر مخصوصاً در آلومینیوم و آلیاژهای آن به علت نقطه ذوب بالای اکسید آلومینیوم(2050cc )از اهمیت ویژه‌ای بر خوردار است‌.

1. تمیز نبودن درز جوش، وجود لایه‌های اکسید روی سیم جوش و عدم تمیز کاری بین مرحله‌ای.
2. خارج نمودن نوک داغ سیم جوش از محدوده حفاظتی گاز محافظ در هنگام جوشکاری‌.
3. اکسیداسیون از طرف ریشه جوش (‌محافظت از ریشه جوش هنگام جوشکاری فلزات حساس مانند فولادهای زنگ نزن الزام است‌) یعنی از طرف پشت قطعه کار هم باید بوسیله گاز محافظ، حفاظت شود‌.

عدم ذوب (Lack Of Fusion)

برخی از علل عیوب کمبود ذوب شامل موارد زیر است.

1. کوچک بودن زاویه پخ قطعه کار که موجب عدم ذوب در ریشه اتصال می‌شود (Lack Of Root Fusion)
2. زیاد بودن پاشنه جوش (Root Face) و ایجاد عدم ذوب در ریشه اتصال .
3. کوچک بودن فاصله بین دو لبه در ریشه جوش که موجب عدم ذوب در ریشه اتصال می‌شود .
4. عدم ذوب کافی در دیواره‌های اتصال به علت سرعت جوشکاری بالا و عدم تمرکز قوس در مرکز اتصال.
5. نامناسب بودن توالی پاس‌های جوشکاری و ایجاد عدم ذوب بین پاسی (Lack Of Inter Run Fusion)

روش جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن، آلومینوم، منیزیم، مس و فلزات فعال (مثل تیتانیوم و تانتالوم) و نیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می‌شود. در جوشکاری فولادهای کربنی معمولاً برای جوشکاری پاس‌های ریشه کار می‌رود.

جوشکاری با گاز محافظ

‌جوشکاری قوس الکتریک با گاز محافظ و الکترود مصرف نشدنی (تنگستن)

جوش پلاسما

‌این روش بسیار شبیه به جوشکاری  TIG است و در واقع نوع خاصی یا پیشرفته از جوشکاری TIG است. اگر در جوش TIG گاز یونیزه شده داخل قوس الکتریکی را که همان پلاسما نامیده می‌شود بصورت متمرکز شده استفاده کنند، جوش TIG به جوش پلاسما تبدیل خواهد شد. در این روش توسط یک نازل جوشکاری مخصوص پلاسما که می‌توان آنرا به یک عدسی تشبیه نمود‌، گازهای یونیزه شده را از داخل یک سوراخ ‌یا نازل بنحوی عبور داده که تمرکز انرژی بسیار بالا رود‌. درست همانطور که یک عدسی نورهای پراکنده را در کانون خود متراکم می‌سازد‌. لذا دستگاه‌های جوش TIG‌ قابل استفاده در جوشکاری پلاسما هستند و صرفاً به یک کنسول مخصوص جهت تنظیم گاز و یک تورچ مخصوص پلاسما، نیازمند است. در جوشکاری TIG قوس بوجود آمده در جریان پایین ناپایدار بوده و منجر به انحراف قوس میشود و با افزایش جریان، قدرت و قطر قوس افزایش می‌یابد که این امر باعث کاهش تمرکز قدرت قوس و افزایش ضخامت درز جوش می‌شود. در جوشکاری TIG از یک گاز (آرگون) استفاده می‌شود در حالی که در جوشکاری پلا‌سما از دو نوع گاز آرگون و هیدروژن یا هلیم استفاده می‌شود.

جوش پلاسما بر روی ورق‌های بسیار نازک و نیز ورق‌های بسیار ضخیم حتی تا یک اینچ و بدون پخ زدن لبه‌ها، خصوصاً در جوشکاری آلومینیوم کاربردهای فراوانی دارد. در مشعل جوشکاری پلاسما، الکترود تنگستنی در یک نازل مسی که در نوک آن دریچه‌ی کوچکی وجود دارد، قرار می‌گیرد. شعله قوس ابتدا میان مشعل الکترود و نوک نازل به وجود می‌آید و سپس قوس ایجاد شده به قطعه کار منتقل می‌شود‌. گاز پلاسما و قوس در یک مسیر با یک منفذ محدود شده با هم برخورد می‌کنند و مشعل گرمای فشرده و متمرکز با دمای بالا به قسمت کوچکی اعمال می‌کند. با این فرایند تجهیزات جوش پلاسما کارایی بالایی دارد که قادر است جوش‌هایی با کیفیت بسیار خوب تولید کند.

شروع و انتقال قوس پلاسما آرام و پیوسته و یکنواخت است که این امر در جوش صفحات نازک و سیم‌های باریک و اجزای کوچک مناسب است. شکل و طول قوس و توزیع حرارت پلاسما، فاصله بحرانی گریز جوش را نسبت به حالت TIG کمتر می‌کند. تقریباً در تمام کاربردها به کنترل اتوماتیک ولتاژ (AVC) نیازی نیست. پایداری بالای قوس در طی جوشکاری از انحراف قوس می‌کاهد و اپراتور را قادر می‌سازد از وسایل شروع کننده قوس در نزدیکی و مجاورت محل اتصال جوش برای نفوذ بهتر حرارت استفاده نماید.

چگالی انرژی قوس در پلاسما در حدود ۳ برابر انرژی قوس TIG است که از شکستگی و تغییر شکل جوش می‌کاهد که این امر باعث ریزدانه شدن جوش و افزایش سرعت جوشکاری می‌شود. ‌این جوش در کمتراز ۰/۰۰۵ ثانیه کامل می‌شود. جریان اولیه کمتر از ۱ آمپر می‌تواند دقت جوشکاری اجزای کوچک و کنترل بهتر جوش را در جوشکاری لبه‌ای شیب‌دار را در بر‌داشته باشد. در هنگام شروع قوس منبع قدرت پلاسما، کمترین صدا را تولید می‌کند و پلاسما می‌تواند از تجهیزات کنترل عددی (‌NC‌) بدون دخالت الکتریکی استفاده کند. این امر همچنین در درز گیری با جوش برای اجزای الکترونیکی، بر خلاف فرایند TIG که با دخالت الکتریکی ممکن است آسیب‌هایی به اجزای حساس الکترونیکی درونی وارد کند، استفاده می‌شود.