钨极氩弧焊的电流种类研究

（ 辽宁工程职业学院，辽宁 铁岭 112000）

钨极氩弧焊的电流种类研究

刘子建

（ 辽宁工程职业学院，辽宁 铁岭 112000）

本文简要介绍了钨极氩弧焊的基本原理，直流电、交流电和脉冲电在钨极氩弧焊时的作用特点。并对直流反极性有阴极破碎功能，交流电的直流分量进行论述，为钨极氩弧焊时选择电流种类提供依据。

钨极氩弧焊；直流正极性；直流反极性；交流电；脉冲电流

1 钨极氩弧焊简介

钨极氩弧焊又叫TIG焊，用钨棒作为电极，利用氩气或氩气的混合气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊方法，焊接时钨极、溶池、电弧和工作物临近受热区域在由惰性气体氩气或氩气的混合气保护之下与空气隔离，氩气是惰性气体，比空气密度大，能充分保护金属熔池不氧化，保护效果好，焊接质量较高。几乎所有金属材料都可以进行氩弧焊，适宜焊接化学性能活泼的金属和合金，如铝、镁、钛、钛及其合金以及难熔的活波金属。由于钨极的载流能力有限，电功率受到限制，致使焊缝熔深浅，一般只用于焊接厚度在6mm以下的工件。钨极氩弧焊的焊接质量好坏在很大程度上依赖于正确工艺参数选择，电流是重要操作条件。有三种电流可供选择直流、交流和脉冲电流，下面进行论述。

2 直流TIG焊

2.1 直流正极性

直流正极性时，焊件接正极，钨极接负极。在电弧燃烧时，由于钨极熔点很高，热发射能力强，发射很多高能电子，焊件接受电子轰击放出的全部动能和逸出功，产生大量热，因此电弧燃烧稳定性好，熔池深而窄，生产率高，焊件的收缩和变形都小。由于钨极发射电子需付出大量的逸出功，所以钨极上产热少，不宜过热，烧损少。但他没有阴极破碎功能，无法进行活波金属的焊接。所以除铝、镁及其合金外，直流TIG焊一般均采用直流正极性接法进行焊接。

2.2 直流反极性

直流反极性时，电极棒连接电焊机正极，且工件接负极。焊接时电子流从工件流向电极棒，同时工件熔点一般较低，电子发射较难，工件上只有温度较高处发射电子， 形成阴极斑点，由于铝、镁及其合金表面易形成一层氧化物保护膜，他们逸出功低 ，阴极斑点会自动寻找有氧化膜的地方，当阴极斑点受到弧柱中来的正离子流的强烈撞击时，动能转化为内能，氧化膜很快被气化破碎，这样就会把焊接区表面的氧化膜清除掉，减小夹杂的产生。这种现象称为阴极破碎。如果没有阴极破碎功能，由于氧化物的熔点2050℃远高于纯金属的熔点657℃，用一般方法很难消除表面氧化层，就会使焊接无法顺利进行，夹杂现象严重，若使用直流反极性焊接，焊缝就会成形良好夹杂基本消除。

反极性电流的热作用对阴、阳极不一样，电弧中产生热量较约有2/3的热量作用于阳极，容易使钨极过热，工件上只有1/3的热量，作用于工件热量少，使焊道又宽又浅，且效率低，故实际焊接时不常使用。多在实验室中研究阴极破碎功能时使用此种电流。

2.3 焊接机的极性判断

在自动钨极氩弧焊中，会发生以错误极性开始焊接操作的危险。在手操作焊接中，会偶然的改变焊接机端头的连接而颠倒极性，最好在开始焊接之前，先试验极性，可避免电极性可能损坏。试验方法是使用手工焊条电弧焊接的手把线接于线路上，试验极性，以反极性，全位置手工焊条电弧焊焊条起弧（E6010级），如果极性是正的、则电弧具强烈且有力的嘶嘶声；真正反极性E6010的电弧不会具有力的劈啪声。

3 交流TIG焊

3.1 交流电对焊接的影响

交变电流电流方向时刻在变化，每秒钟转换电流方向120次，正极性半波时，由于电弧热作用的特点，对阴极的热量小于对阳极的热量，可以缓解钨阴极过热的现象。同时工件的阳极得到较多的热量，可以提高焊接的热效率。再者钨极是阴极，电子发射能力较强强，可以起到稳定电弧的作用。反极性半波时时，具有阴极破碎功能，可以消除或拨金属表面的氧化物保护膜，因此它兼具直流正极性电弧稳定、热效率高和直流反极性的破除氧化物保护膜的优点。在焊接铝、镁及其合金时多采用此法。

3.2 交流电的直流分量

交变电流电流方向时刻在变化，电压的数值也由最大的正值变化至最大的负值，且每发生一次变化，电弧熄灭再点燃一次；传统的电弧焊接变压器无法产生高至足以在电弧熄灭后重新点燃电弧的电压，需要使用具有足够的固有电压之变压器，或者附加高频电流于电弧上，使电弧能够方便地再次点燃，稳定电弧。 由于电压的正和负半周期电弧产生的电流阻力不一样，使正极性时电流较大，反极性时电流较小，引起不平衡的电流正弦波，相当于直流电上叠加一个交流电。产生的直流分量，引起电弧飘动和不稳定，钨极过热使钨极烧损加大，也会使变压器的铁损、铜损加大，阴极破碎功能降低。钨极氩弧焊使用较老式的变压器，具有整流功能，但没有新式的平衡波形组件。可使用平衡波形变压器消除整流作用和其有害的效应，此组件加入一电容器串联于焊接电路中此电容器的电容量容许交流的焊接电流有效的流过，但阻止直流部分电流通过，这些组件通常被设计为具有100～150伏特范围的开路电压，需高频电流起弧，广泛的被使用于焊接铝合金和镁合金的焊接。

4 脉动TIG焊

脉动电流是断续的，它以高的电流上升与衰退速率和高的重复脉动速率操作，具较缓慢脉动电流，电流期间电压稳定，电弧压力大易使母材熔化，在较低的基值电流期间电弧不灭，但放出热量较少，使熔池结晶。这样既可以避免电流烧穿的现象，又能克服电流不稳，保证焊接过程顺利进行。脉冲电流根据波形不同有矩形波、正弦波和三角波之分。无论哪种波形都具有电弧压力大、挺度好、热输入低且便于精确控制，同时脉冲电流对熔池的搅拌作用可改善焊缝组织及外观成型。因此，脉冲电流特别适用于热敏感性强的材料或薄件、超波件焊接或中厚板开坡口多层焊的第一层打底焊。

结语

钨极氩弧焊时，直流正极性电弧稳定，效率高，反极性时能产生阴极破碎功能，交流电兼有直流正极性和反极性的优点。在焊接时镁、铝等活泼金属及其合金时选用交流电源，其他金属多选用直流正极性连接，而对于厚度特别小的金属，可考虑采用脉冲电流。

[1]王长忠.焊工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007（07）：181-183.

[2]邱葭菲.焊工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005（06）：37-39.

TG43 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

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