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ガスタングステンアーク溶接（GTAW 、タングステン不活性ガス溶接またはTIGとも呼ばれ、ヘリウムを使用する場合はヘリアーク溶接とも呼ばれる）は、非消耗性のタングステン電極を使用して溶接を行うアーク溶接プロセスです。溶接部と電極は、不活性シールドガス（アルゴンまたはヘリウム）によって酸化やその他の大気汚染から保護されます。通常は溶加材が使用されますが、「自溶溶接」または「融合溶接」と呼ばれる一部の溶接では溶加材は不要です。定電流溶接電源が電気エネルギーを供給し、そのエネルギーはプラズマと呼ばれる高電離ガスと金属蒸気の柱を通してアーク全体に伝導されます。
TIG溶接は、被覆アーク溶接やガスシールドアーク溶接といった他の溶接方法に比べて、溶接部をより細かく制御できるため、より強度が高く高品質な溶接が可能になります。しかしながら、TIG溶接は比較的複雑で習得が難しく、さらに他のほとんどの溶接技術よりも大幅に時間がかかります。
TIG溶接は、ステンレス鋼やアルミニウム、マグネシウム、銅合金などの非鉄金属の薄板を溶接する際に最も一般的に使用されます。
関連するプロセスであるプラズマアーク溶接は、より集中した溶接アークを生成するためにわずかに異なる溶接トーチを使用するため、多くの場合自動化されています。[ 1 ]
1801年にハンフリー・デービー[ 2 ] [ 3 ]が短パルス電気アークを発見し、1802年にワシリー・ペトロフ[ 3 ] [ 4 ]が連続電気アークを発見した後、アーク溶接はゆっくりと発展しました。 1890年にCLコフィンが不活性ガス雰囲気での溶接のアイデアを思いつきましたが、20世紀初頭でも、アルミニウムやマグネシウムなどの非鉄金属の溶接は、これらの金属が空気と急速に反応し、多孔質でドロスが詰まった溶接部になるため困難でした。[ 5 ]フラックス被覆電極を使用するプロセスでは、溶接部を汚染から十分に保護できませんでした。この問題を解決するために、1930年代初頭にボトル入りの不活性ガスが使用されました。数年後、航空機産業でマグネシウムの溶接用に直流ガスシールド溶接プロセスが登場しました。[ 6 ]
1940年代初頭、ノースロップ・エアクラフト社はマグネシウム製の実験機XP-56を開発しており、ウラジミール・パブレツカ、トム・パイパー、ラッセル・メレディスは、タングステン電極アークとシールドガスとしてヘリウムを使用する溶接プロセス、ヘリアークを開発した（トーチの設計は1941年にメレディスによって特許取得された）。[ 7 ]現在では、特にヨーロッパではタングステン不活性ガス溶接（TIG）と呼ばれることが多いが、米国溶接協会の正式名称はガスタングステンアーク溶接（GTAW）である。リンデ・エア・プロダクツ社は、空冷式および水冷式のトーチ、シールドを改善するガスレンズ、およびこのプロセスの使用を増やすその他の付属品を幅広く開発した。当初、電極はすぐに過熱し、タングステンの融点が高いにもかかわらず、タングステンの粒子が溶接部に移行した。[ 6 ]この問題を解決するために、電極の極性を正から負に変更しましたが、この変更により多くの非鉄金属の溶接には不向きになりました。最終的に、交流装置の開発により、アークを安定させ、高品質のアルミニウムおよびマグネシウム溶接を実現することが可能になりました。[ 6 ] [ 8 ]
その後数十年にわたり開発が続けられました。リンデは、高電流での溶接時に過熱を防ぐのに役立つ水冷トーチを開発しました。[ 9 ] 1950年代には、このプロセスの人気が高まり続けるにつれて、一部のユーザーは、アルゴンとヘリウムからなるより高価な溶接雰囲気の代替として二酸化炭素に目を向けましたが、溶接品質が低下するため、アルミニウムとマグネシウムの溶接には不向きであることが判明し、今日ではGTAWではほとんど使用されていません。[ 10 ] 二酸化炭素などの酸素化合物を含むシールドガスを使用すると、タングステン電極がすぐに汚染され、TIGプロセスに適さなくなります。[ 11 ] 1953年には、プラズマアーク溶接と呼ばれるGTAWに基づく新しいプロセスが開発されました。これは、ノズルを使用して電気アークを集中させることで、より優れた制御と溶接品質の向上を実現していますが、主に自動化システムに限定されており、GTAWは主に手動の手持ち式方法のままです。[ 10 ] GTAWプロセスの開発も継続しており、今日では多くのバリエーションが存在する。最も一般的なものとしては、パルス電流、手動プログラム、ホットワイヤ、ダバー、および深度増加GTAW法が挙げられる。[ 12 ]
手動ガスタングステンアーク溶接は、溶接作業者に求められる協調性のため、比較的難しい溶接方法です。トーチ溶接と同様に、GTAWでは通常両手を使う必要があります。ほとんどの用途では、溶接作業者は片手で溶接トーチを操作しながら、もう一方の手で溶接領域に溶加材を手動で供給する必要があるためです。タングステン電極とワークピースの接触を防ぎながら、短いアーク長を維持することも重要です。[ 13 ]
溶接アークを発生させるには、高周波発生器（テスラコイルに類似）が電気火花を発生させます。この火花はシールドガスを通して溶接電流の導電経路となり、電極とワークピースが通常約1.5～3 mm（0.06～0.12インチ）離れている間にアークを開始できます。[ 14 ]
アークが発生すると、溶接工はトーチを小さな円を描くように動かして溶融池を作ります。溶融池の大きさは、電極の大きさと電流の量によって決まります。電極とワークピースの間の距離を一定に保ちながら、作業者はトーチを少し後ろに動かし、垂直から約10～15度後ろに傾けます。必要に応じて、溶融池の先端に溶加材を手動で追加します。[ 14 ]
溶接工は、トーチを前方に動かして溶融池を前進させることと溶加材を追加することを交互に素早く行う技術をしばしば開発します。溶加棒は電極が前進するたびに溶融池から引き抜かれますが、表面の酸化や溶接部の汚染を防ぐために常にガスシールド内に保持されます。アルミニウムなどの融点の低い金属で構成された溶加棒の場合、作業者はガスシールド内に留まりながらアークから一定の距離を保つ必要があります。アークに近づきすぎると、溶加棒が溶融池に接触する前に溶けてしまう可能性があります。溶接が完了に近づくと、溶接クレーターが固化して溶接端にクレーター割れが発生するのを防ぐために、アーク電流は徐々に減少することがよくあります。[ 15 ] [ 16 ]
GTAWの物理現象には、熱力学、プラズマ物理学、流体力学など、いくつかの複雑なプロセスが含まれます。非消耗タングステン電極は陰極または陽極として動作し、電極とワークピースの間に電気アークを発生させるために使用されます。最初にアークを発生させるために、溶接領域は不活性ガスで満たされ、溶接機によって高いストライク電圧（通常1 mmあたり1 kV）が生成され、溶接領域を囲む雰囲気の電気抵抗率を克服します。アークが確立されると、電圧が下げられ、ワークピースと電極の間に電流が流れます。この電気アークは高温ですが、GTAWの主な熱伝達メカニズムは、この電流の流れによって生じるジュール熱です。[ 17 ]
溶接作業者は、強い紫外線にさらされないように、薄手の革手袋や襟の高い長袖の保護シャツなどの保護服を着用します。GTAWでは煙が発生しないため、アーク光は被覆アーク溶接やシールドメタルアーク溶接のようにヒュームや微粒子で覆われることがなく、非常に明るく、作業者は強い紫外線にさらされます。溶接アークの紫外線波長の範囲と強度は太陽光とは異なりますが、溶接作業者は光源に非常に近く、光の強度は非常に強いです。アーク光による潜在的な損傷には、目に誤って光が当たったり、強い日焼けに似たアークによる目や皮膚の損傷などがあります。作業者は、紫外線にさらされないように、暗いアイレンズと頭部と首全体を覆う不透明なヘルメットを着用します。最新のヘルメットには、アークの強い光にさらされると自動的に暗くなる液晶タイプのフェイスプレートが備わっていることがよくあります。半透明の溶接カーテンは、濃い色のポリ塩化ビニルプラスチックフィルムで作られており、近くの作業員や傍観者を電気アークからの紫外線から保護するためによく使用されます。[ 18 ]
溶接作業者は、危険なガスや微粒子にも頻繁にさらされます。GTAWでは煙は発生しませんが、アークの明るさによって周囲の空気が分解され、オゾンと一酸化窒素が生成されます。オゾンと一酸化窒素は肺組織や水分と反応して硝酸とオゾン火傷を引き起こします。オゾンと一酸化窒素の濃度は中程度ですが、曝露時間、繰り返しの曝露、ヒューム抽出の質と量、室内の換気を監視する必要があります。安全に作業しない溶接作業者は、肺気腫や肺水腫を発症し、早期死亡につながる可能性があります。同様に、アークの熱によって、洗浄剤や脱脂剤から有毒なヒュームが発生する可能性があります。これらの薬剤を使用した洗浄作業は溶接現場の近くで行わないようにし、溶接作業者を保護するために適切な換気が必要です。[ 18 ]
航空宇宙産業はガスタングステンアーク溶接の主要な使用者の 1 つですが、このプロセスは他の多くの分野でも使用されています。多くの産業では、特に非鉄金属などの薄いワークピースの溶接に GTAW を使用しています。宇宙船の製造に広く使用されており、自転車産業で使用されるような小径薄肉チューブの溶接にも頻繁に使用されています。さらに、GTAW はさまざまなサイズの配管のルート溶接またはファーストパス溶接によく使用されます。保守および修理作業では、このプロセスは、特にアルミニウムとマグネシウムで作られた部品の工具と金型の修理によく使用されます。[ 19 ]溶接金属は、ほとんどのオープンアーク溶接プロセスのように電気アークを直接通過しないため、溶接エンジニアは膨大な種類の溶接フィラーメタルを利用できます。実際、他のどの溶接プロセスも、これほど多くの製品構成でこれほど多くの合金の溶接を許可していません。元素アルミニウムやクロムなどのフィラーメタル合金は、揮発により電気アークによって失われる可能性があります。 GTAWプロセスではこのような損失は発生しません。結果として得られる溶接部は元の母材と同じ化学的完全性を持つか、母材により近い性質を持つため、GTAW溶接部は長期間にわたって腐食や亀裂に対して非常に高い耐性を持ち、GTAWは使用済み核燃料キャニスターを埋設前に密封するなどの重要な作業に最適な溶接方法となっています。[ 20 ]
ガスタングステンアーク溶接は、熟練した作業者が行えば、他の溶接方法よりも溶接領域をより細かく制御できるため、高品質の溶接を実現できます。最高の溶接品質は、清潔さを維持することによって保証されます。使用するすべての機器と材料は、油、水分、汚れ、その他の不純物が付着していない状態である必要があります。これらは溶接の気孔の原因となり、結果として溶接強度と品質の低下につながります。油やグリースを除去するには、アルコールまたは同様の市販溶剤を使用できます。一方、ステンレス鋼のワイヤーブラシまたは化学処理により、アルミニウムなどの金属表面から酸化物を除去できます。鋼の錆は、まず表面をグリットブラストし、次にワイヤーブラシを使用して埋め込まれたグリットを除去することで除去できます。これらの手順は、負極性の直流電流を使用する場合に特に重要です。これは、正極性の直流電流や交流電流とは異なり、このような電源では溶接プロセス中に洗浄が行われないためです。[ 21 ]溶接中にきれいな溶融池を維持するには、シールドガスの流量が十分かつ一定である必要があり、ガスが溶接部を覆い、大気中の不純物を遮断する必要があります。風が強い環境や隙間風の多い環境でのGTAW溶接では、溶接部を保護するために必要なシールドガスの量が増加し、コストが増加するため、屋外での溶接は不人気となる。[ 22 ]
熱入力レベルも溶接品質に影響します。溶接電流が低い、または溶接速度が速いために熱入力が低いと、溶け込みが制限され、溶接ビードが溶接面から浮き上がる可能性があります。しかし、熱入力が多すぎると、溶接ビードの幅が広がり、溶け込みが過剰になり、スパッタ（溶融金属の小さな不要な液滴の放出）が発生する可能性が高くなります。さらに、溶接トーチがワークピースから離れすぎると、シールドガスが効果を発揮しなくなり、溶接部に気孔が発生します。その結果、ピンホールのある溶接部となり、通常の溶接部よりも強度が弱くなります。[ 22 ]
使用する電流の量が電極の能力を超えると、溶接部にタングステン介在物が生じる可能性があります。これはタングステン飛散として知られており、放射線検査で確認でき、電極の種類を変更したり、電極の直径を大きくしたりすることで防止できます。さらに、電極がガスシールドで十分に保護されていない場合や、作業者が誤って溶融金属に接触させてしまうと、電極が汚れたり汚染されたりすることがあります。これにより溶接アークが不安定になることが多く、不純物を除去するために電極をダイヤモンド研磨剤で研磨する必要が生じます。[ 22 ]
ガスタングステンアーク溶接に必要な装置は、以下に詳述するように、非消耗性タングステン電極を使用する溶接トーチ、定電流溶接電源、およびシールドガス源を含む。
GTAW溶接トーチは、自動操作または手動操作用に設計されており、空気または水を使用した冷却システムが装備されています。自動トーチと手動トーチの構造は似ていますが、手動トーチにはハンドルがあり、自動トーチには通常、取り付けラックが付属しています。ハンドルの中心線とタングステン電極の中心線の間の角度は、ヘッド角度として知られており、一部の手動トーチでは、オペレーターの好みに応じて変更できます。空気冷却システムは、低電流操作（約200 Aまで）で最もよく使用され、水冷は高電流溶接（約600 Aまで）に必要です。トーチは、ケーブルで電源に接続され、ホースでシールドガス源および必要に応じて給水に接続されます。[ 23 ]
トーチの内部金属部品は、電流と熱を効率的に伝達できるように、銅または真鍮の硬質合金で作られています。タングステン電極は、適切なサイズのコレットでトーチの中央にしっかりと固定する必要があり、電極の周囲のポートからシールドガスが一定量供給されます。コレットのサイズは、保持するタングステン電極の直径に応じて決まります。トーチ本体は、金属部品を覆う耐熱性絶縁プラスチックでできており、熱と電気から絶縁して溶接作業者を保護します。[ 23 ]
溶接トーチのノズルのサイズは、必要なシールド領域の大きさに依存します。ガスノズルのサイズは、電極の直径、接合部の形状、および溶接者が接合部にアクセスできるかどうかに依存します。ノズルの内径は、電極の直径の少なくとも3倍であることが望ましいですが、厳密な規則はありません。溶接者はシールドの効果を判断し、必要に応じて外部ガスシールドによって保護される領域を増やすためにノズルサイズを大きくします。ノズルは耐熱性である必要があり、そのため通常はアルミナまたはセラミック材料で作られていますが、高純度ガラスである溶融石英は、より高い視認性を提供します。特殊な用途のために、ガスレンズやバルブなどのデバイスをノズルに挿入して、シールドガスの流れを制御して乱流を減らし、汚染された雰囲気がシールド領域に導入されるのを防ぐことができます。手動GTAWトーチには、溶接電流を制御するための手動スイッチを追加できます。[ 23 ]
ガスタングステンアーク溶接では定電流電源を使用するため、アーク距離や電圧が変化しても電流（したがって熱流束）は比較的一定に保たれます。これは、GTAWのほとんどの用途が手動または半自動であり、作業者がトーチを保持する必要があるため重要です。定電圧電源を使用すると、熱が大きく変動し、溶接が難しくなるため、適切な安定したアーク距離を維持することが困難になります。[ 24 ]
GTAW システムの好ましい極性は、溶接する金属の種類に大きく依存します。負に帯電した電極による直流 (DCEN) は、鋼、ニッケル、チタン、その他の金属の溶接によく使用されます。また、シールドガスとしてヘリウムを使用する場合、アルミニウムやマグネシウムの自動 GTAW でも使用できます。[ 25 ]負に帯電した電極は、アークを横切って移動する電子を放出することで熱を発生させ、シールドガスの熱イオン化を引き起こし、母材の温度を上昇させます。イオン化されたシールドガスは母材ではなく電極に向かって流れるため、溶接部の表面に酸化物が蓄積する可能性があります。[ 25 ]正に帯電した電極による直流 (DCEP) はあまり一般的ではなく、母材で発生する熱が少ないため、主に浅い溶接に使用されます。DCEN のように電極から母材に流れるのではなく、電子は逆方向に流れ、電極が非常に高温になります。[ 25 ]形状を維持し軟化を防ぐために、より大きな電極がよく使用されます。電子が電極に向かって流れると、イオン化されたシールドガスが母材に向かって流れ戻り、酸化物やその他の不純物を除去して溶接部を洗浄し、それによって品質と外観を向上させます。[ 25 ]
交流は、アルミニウムやマグネシウムを手動または半自動で溶接する際によく使用され、電極と母材を正負交互に帯電させることで、2 つの直流電流を組み合わせます。これにより、電子の流れの方向が常に切り替わり、母材の熱を維持しながらタングステン電極の過熱を防ぎます。[ 25 ]表面酸化物は、サイクルの電極が正のときに除去され、母材は、サイクルの電極が負のときにさらに深く加熱されます。一部の電源では、電流が各極性の状態に費やす時間の正確な割合を変更することで、不平衡交流波を使用できるようにし、電源から供給される熱量と洗浄作用をより細かく制御できます。[ 25 ]さらに、アークが正極性（負極）から逆極性（正極）に移行する際に再点火しない整流に注意する必要があります。この問題を解決するには、方形波電源を使用したり、高周波を使用してアークの安定性を高めることができます。[ 25 ]
GTAWで使用される電極はタングステンまたはタングステン合金でできています。これは、タングステンの融点が純金属の中で最も高く、3,422 °C (6,192 °F)であるためです。そのため、溶接中に電極が消耗することはありませんが、多少の侵食（バーンオフと呼ばれる）が発生する場合があります。電極には、クリーン仕上げとグラインド仕上げの2種類があります。クリーン仕上げの電極は化学的に洗浄されており、グラインド仕上げの電極は均一なサイズに研磨され、表面が研磨されているため、熱伝導に最適です。電極の直径は0.5～6.4ミリメートル (0.02～0.25インチ)、長さは75～610ミリメートル (3.0～24.0インチ)の範囲で変化します。
タングステン合金の多くは、国際標準化機構（ ISO ）と米国溶接協会（ AWS）によって、それぞれISO 6848とAWS A5.12で標準化されており、GTAW電極に使用されています。それらの合金は、隣の表にまとめられています。
GTAWのほぼすべての用途で溶加材が使用され、主な例外は薄板材の溶接です。溶加材はさまざまな直径で入手可能で、さまざまな材料で作られています。ほとんどの場合、棒状の溶加材は手動で溶融池に追加されますが、一部の用途では、スプールまたはコイルに保管されている自動供給式の溶加材が必要です。[ 30 ]
ガス金属アーク溶接などの他の溶接プロセスと同様に、GTAWでは、溶接領域を窒素や酸素などの大気ガスから保護するためにシールドガスが必要です。これらのガスは、電極、アーク、または溶接金属に接触すると、溶融欠陥、気孔、および溶接金属の脆化を引き起こす可能性があります。ガスはまた、タングステン電極から金属に熱を伝達し、安定したアークの開始と維持を助けます。[ 31 ]
シールドガスの選択は、溶接する材料の種類、継手の設計、および望ましい最終的な溶接外観など、いくつかの要因に依存します。アルゴンは、アーク長の変動による欠陥を防ぐのに役立つため、GTAWで最も一般的に使用されるシールドガスです。交流で使用すると、アルゴンシールドは高い溶接品質と良好な外観をもたらします。もう1つの一般的なシールドガスであるヘリウムは、継手の溶接浸透を増加させ、溶接速度を向上させ、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属を溶接するために最もよく使用されます。大きな欠点は、ヘリウムガスでアークを発生させるのが難しいことと、アーク長の変動に伴う溶接品質の低下です。[ 31 ]
アルゴンとヘリウムの混合ガスは、アルゴンを使用する利点を維持しながら入熱の制御を向上させることができるため、GTAWでも頻繁に使用されます。通常、この混合ガスは主にヘリウム（多くの場合約75%以上）と残りのアルゴンで構成されます。これらの混合ガスは、アルミニウムの交流溶接の速度と品質を向上させ、アークの発生も容易にします。別のシールドガス混合物であるアルゴンと水素は、薄板ステンレス鋼の機械溶接で使用されますが、水素は気孔を引き起こす可能性があるため、その用途は限られています。[ 31 ]同様に、窒素は、オーステナイト系ステンレス鋼のオーステナイトを安定化させ、銅の溶接時の溶け込みを増やすために、アルゴンに添加されることがあります。しかし、フェライト系鋼の気孔の問題と利点が限られているため、一般的なシールドガス添加剤ではありません。[ 32 ]
ガスタングステンアーク溶接は、ステンレス鋼やアルミニウム、マグネシウムなどの非鉄金属の溶接に最も一般的に使用されていますが、亜鉛とその合金を除けば、ほぼすべての金属に適用できます。炭素鋼への適用が限られているのは、プロセス上の制約によるものではなく、ガス金属アーク溶接や被覆金属アーク溶接などのより経済的な鋼溶接技術が存在するためです。さらに、GTAWは、溶接者のスキルと溶接される材料に応じて、平面以外のさまざまな姿勢で実行できます。[ 33 ]
アルミニウムとマグネシウムは、ほとんどの場合交流を使用して溶接されますが、必要な特性によっては直流を使用することもできます。[ 34 ]溶接前に、作業領域を清掃し、アルミニウムの場合は175 ～ 200 °C (347 ～ 392 °F)に、厚いマグネシウムのワークピースの場合は最大150 °C (302 °F)に予熱して、溶け込みを改善し、移動速度を上げることができます。[ 35 ]交流は自己洗浄効果をもたらし、空気にさらされてから数分以内にアルミニウム上に形成される薄い耐火性酸化アルミニウム層を除去します。この酸化層は、溶接を行うために除去する必要があります。[ 35 ]交流を使用する場合は、トリウム電極よりも純タングステン電極またはジルコニウムタングステン電極が好まれます。後者は、溶接アークを介して電極粒子を溶接部に「飛ばす」可能性が高いためです。鈍い電極先端が好まれ、薄いワークピースには純アルゴンシールドガスを使用する必要がある。ヘリウムを導入すると厚いワークピースへの浸透性が向上するが、アーク始動が困難になる場合がある。[ 35 ]
正極性または負極性のどちらの極性の直流も、アルミニウムやマグネシウムの溶接に使用できます。負に帯電した電極による直流（DCEN）は、高い溶け込みを可能にします。[ 35 ]アルゴンは、アルミニウムのDCEN溶接のシールドガスとして一般的に使用されます。厚い材料でより高い溶け込みを得るために、ヘリウム含有量の高いシールドガスがよく使用されます。トリウム電極は、アルミニウムのDCEN溶接での使用に適しています。正に帯電した電極による直流（DCEP）は、主に浅い溶接、特に接合部の厚さが1.6 mm（0.063インチ）未満の溶接に使用されます。トリウムタングステン電極は、純アルゴンシールドガスとともに一般的に使用されます。[ 35 ]
炭素鋼およびステンレス鋼のGTAW溶接では、過度の気孔を防ぐために溶加材の選択が重要です。溶加材およびワークピース上の酸化物は、汚染を防ぐために溶接前に除去する必要があり、溶接直前にアルコールまたはアセトンを使用して表面を洗浄する必要があります。[ 36 ]厚さ1インチ未満の軟鋼では一般的に予熱は不要ですが、低合金鋼では冷却プロセスを遅らせて熱影響部でのマルテンサイトの形成を防ぐために予熱が必要になる場合があります。 工具鋼も熱影響部での割れを防ぐために予熱する必要があります。オーステナイト系ステンレス鋼は予熱を必要としませんが、マルテンサイト系およびフェライト系クロムステンレス鋼は予熱が必要です。通常はDCEN電源が使用され、鋭利な先端にテーパー加工されたトリウム電極が推奨されます。薄いワークピースには純アルゴンが使用されますが、厚さが増加するにつれてヘリウムを導入することができます。[ 36 ]
異種金属の溶接は、ほとんどの材料が容易に融合して強固な結合を形成しないため、GTAW溶接に新たな困難をもたらすことが多い。しかし、異種材料の溶接は、製造、修理作業、腐食や酸化の防止など、数多くの用途がある。[ 37 ]一部の接合部では、結合形成を助けるために適合する溶加材が選択され、この溶加材は母材のいずれかと同じもの（たとえば、ステンレス鋼と炭素鋼を母材とする場合、ステンレス鋼溶加材を使用する）でも、異なる金属（たとえば、鋼と鋳鉄を接合する場合、ニッケル溶加材を使用する）でもよい。非常に異なる材料は、特定の溶加材と適合する材料でコーティングまたは「バター化」してから溶接することができる。さらに、GTAWは異種材料のクラッディングまたはオーバーレイにも使用できる。[ 37 ]
異種金属を溶接する場合、接合部は正確な嵌合、適切な隙間寸法、および開先角度を備えている必要があります。母材の過剰な溶融を避けるよう注意する必要があります。パルス電流は、熱入力を制限するのに役立つため、これらの用途に特に有効です。溶加材は迅速に添加する必要があり、母材の希釈を防ぐために大きな溶融池を避ける必要があります。[ 37 ]
パルス電流モードでは、溶接電流は2つのレベル間で急速に切り替わります。電流が高い状態はパルス電流と呼ばれ、電流が低いレベルはバックグラウンド電流と呼ばれます。パルス電流の期間中、溶接領域が加熱され、溶融が起こります。バックグラウンド電流に低下すると、溶接領域は冷却され、凝固します。パルス電流GTAWには、熱入力が低く、その結果、薄いワークピースの歪みや反りが軽減されるなど、多くの利点があります。さらに、溶融池の制御性が向上し、溶接の浸透、溶接速度、品質を向上させることができます。同様の方法である手動プログラムGTAWでは、オペレーターが電流変動の特定のレートと大きさをプログラムできるため、特殊な用途に役立ちます。[ 38 ]
ダバー方式は、薄いエッジに溶接金属を正確に配置するために使用されます。自動プロセスでは、冷たいまたは熱い溶加材ワイヤを溶接領域に送り込み、溶接アークにダビング（または振動）させることで、手動溶接の動作を再現します。パルス電流と組み合わせて使用でき、チタン、ニッケル、工具鋼など、さまざまな合金の溶接に使用されます。一般的な用途としては、ジェットエンジンのシールの再構築や、鋸刃、フライス、ドリルビット、芝刈り機の刃の肉盛りなどがあります。[ 39 ]