脈沖鎢極氬弧焊是在普通鎢極氬弧焊基礎上發展起來的一種新的焊接工藝,它通過控制電弧能量周期性脈沖變化來控制焊接熔池過程,也可以以鎢極為電極。其原理是以一個較小基值電流來維持一個電弧的電離通道,在此基礎上周期性加一個同極性高峰脈沖主電弧,以熔化金屬并控制熔滴過渡。脈沖焊接電源一般是由直流電源外加一晶閘管直流開關裝置組成,其脈沖電路原理見圖3-41所示。

在焊接厚度小于1mm的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼箔片和金屬軟管管坯時,若采用均勻焊接電流施焊,所需要的焊接電流只是幾安培或十幾安培。雖然所選用的鎢絲電極直徑可以相應減小,但是電流密度仍然會變得太小,導致鎢絲局部的極斑飄移,造成電弧不穩;如果焊接電流調得大些,又會使被焊薄件過熱而燒穿。為了克服上述缺點且又要保證連續焊接,研制出一種新的焊接工藝-氣體保護脈沖電弧焊,它的優越性在于:
1. 它可(ke)以精(jing)確地控制待焊(han)件的(de)熱(re)輸入,克服了因熔(rong)敷金屬表(biao)面張力不(bu)足以支持熔(rong)池,而造成的(de)焊(han)縫(feng)下(xia)塌(ta),從而提高了焊(han)縫(feng)抗燒穿的(de)能力,特別適(shi)用于薄(bo)板(薄(bo)至0.1mm)對接焊(han)縫(feng)。它可(ke)以在不(bu)加墊(dian)板的(de)情況下(xia),實現單(dan)面焊(han)雙面成形且焊(han)接變形量小。
2. 在保證焊透的前提下,可以調節熱輸入及焊縫在高溫停留時間,因而適合各種焊接性較差材料的焊接,可減小熱裂紋、淬硬和冷裂的傾向,對于奧氏體不銹鋼還能提高焊接接頭耐蝕性。
3. 它(ta)對焊接工藝(yi)、焊接參數的波動不(bu)夠敏感,對各種焊接位(wei)置有較強的適應性,適用于(yu)全位(wei)置的焊接。
4. 焊縫成(cheng)形美觀,質量穩定,焊接接頭力學性能均高于普通鎢極(ji)氬弧焊。
5. 可(ke)(ke)根(gen)據焊(han)件的(de)厚薄(bo)來選擇(ze)是否填加(jia)焊(han)絲,也可(ke)(ke)以用氦氣作為保護氣體。根(gen)據脈(mo)沖頻(pin)率不同,可(ke)(ke)分為低頻(pin)、中頻(pin)和高頻(pin)脈(mo)沖氬弧焊(han)。
a. 低(di)頻脈沖鎢(wu)極氬弧焊(han)
低頻(pin)脈(mo)(mo)沖鎢極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)的(de)(de)基本原理是:焊(han)(han)接(jie)電(dian)流的(de)(de)大小(直流電(dian)或交流電(dian)的(de)(de)有效(xiao)量)呈周期性(xing)(xing)脈(mo)(mo)沖變化,脈(mo)(mo)沖的(de)(de)頻(pin)率以每秒(miao)接(jie)近于一次到幾次,至多不(bu)超過十(shi)幾次,以低頻(pin)脈(mo)(mo)沖的(de)(de)方法(fa)供給電(dian)流脈(mo)(mo)沖。低頻(pin)脈(mo)(mo)沖鎢極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)在生產上(shang)使(shi)用較多,例如用機械操(cao)作鎢極脈(mo)(mo)沖氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接(jie)奧(ao)氏體型不(bu)銹鋼薄板對接(jie)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和導(dao)管對接(jie)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)參數,見表(biao)3-28和表(biao)3-29(為(wei)不(bu)加(jia)填充焊(han)(han)絲鎢極脈(mo)(mo)沖氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han))。焊(han)(han)接(jie)時(shi)采用直流正極性(xing)(xing)電(dian)源。


b. 中頻脈沖鎢極氬(ya)弧焊工藝
中(zhong)頻脈沖(chong)(chong)鎢極氬弧(hu)焊是在直流(liu)電上(shang)疊加200~500Hz中(zhong)頻脈沖(chong)(chong)電流(liu),可(ke)提高電弧(hu)挺度(du),在一定程度(du)上(shang)增加熔(rong)深(shen),并(bing)促使熔(rong)池金屬晶(jing)粒細化,可(ke)提高焊縫(feng)金屬的韌(ren)性(xing)。這種工(gong)藝用(yong)于航(hang)(hang)空(kong)、航(hang)(hang)天工(gong)程重要部(bu)件的 焊接。
c. 高(gao)頻脈沖鎢極氬弧焊工藝(yi)
高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)脈沖(chong)(chong)鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)與低頻(pin)(pin)(pin)、中頻(pin)(pin)(pin)脈沖(chong)(chong)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)不(bu)同(tong)之處,是焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)以(yi)每(mei)秒鐘幾千次甚至幾萬(wan)次的(de)(de)(de)(de)(de)極高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)率變(bian)化著。這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)脈沖(chong)(chong)電(dian)流(liu)使(shi)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)磁收效應比(bi)較強(qiang)烈,使(shi)圓(yuan)錐形(xing)電(dian)弧(hu)(hu)變(bian)成圓(yuan)柱形(xing)電(dian)弧(hu)(hu),電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓縮更(geng)為激烈,增(zeng)強(qiang)了(le)(le)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)挺度(du)(du)。不(bu)僅提高(gao)(gao)了(le)(le)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量密度(du)(du)而(er)且增(zeng)強(qiang)了(le)(le)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透力,在相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)有效電(dian)流(liu)下可(ke)達到(dao)更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)熔深或在相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)熔深下提高(gao)(gao)了(le)(le)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)速(su)度(du)(du),同(tong)時(shi)使(shi)熔池能(neng)很(hen)好地(di)攪拌,改善了(le)(le)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)冶金(jin)性(xing)能(neng),特別(bie)適合鋁(lv)及鋁(lv)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)脈沖(chong)(chong)電(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)壓力還導致超聲(sheng)振動(dong)(dong),它可(ke)以(yi)增(zeng)強(qiang)熔化金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動(dong)(dong)性(xing)。這(zhe)(zhe)些都有利于細化晶(jing)粒,減少(shao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)氣孔,還使(shi)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形(xing)美觀。在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)流(liu)平均值相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,高(gao)(gao)頻(pin)(pin)(pin)脈沖(chong)(chong)鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)速(su)度(du)(du)可(ke)比(bi)普通鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)提高(gao)(gao)一倍,這(zhe)(zhe)就必然縮短焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)在高(gao)(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)停(ting)留時(shi)間(jian),對(dui)(dui)改善奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)蝕性(xing)是有益的(de)(de)(de)(de)(de)。但是,這(zhe)(zhe)種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)方(fang)法在施焊(han)(han)(han)過程中有刺耳的(de)(de)(de)(de)(de)噪聲(sheng),對(dui)(dui)人體健(jian)康有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。同(tong)時(shi),這(zhe)(zhe)類弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)機電(dian)源造價(jia)昂貴,導致應用范圍(wei)小,在不(bu)銹(xiu)鋼高(gao)(gao)速(su)焊(han)(han)(han)管生產(chan)線上有時(shi)采用這(zhe)(zhe)種工藝(yi)。
有關脈(mo)沖鎢(wu)極氬弧焊機的型(xing)號很多(duo),表3-30列出了國內幾種型(xing)號及主要技(ji)術性能,可供選(xuan)用。


為了克服鎢(wu)(wu)極惰性(xing)氣體保(bao)護焊自身效率(lv)較(jiao)低的(de)弱點,擴大(da)其應用范圍,發展了許多(duo)新的(de)工藝方法,除了上面(mian)介紹脈沖鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊外,還有熱絲鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊、雙弧(hu)(hu)(hu)和多(duo)弧(hu)(hu)(hu)鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊等。
鎢極(ji)氬弧焊方(fang)法和應用范圍,見(jian)表(biao) 3-31 。


