脉冲钨极氩弧焊技术解析与应用

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：脉冲钨极氩弧技术是在普通钨极氩弧焊基础上采用可控的脉冲电流取代连续电流发展起来的。采用脉冲钨极氩弧焊技术在进行铸钢件缺陷修复时具有精度高、变形小等特点，操作简单灵活，适用于不同位置的补焊。脉冲钨极氩弧焊的焊接电流从低的基值电流到高的峰值电流周期变化。根据脉冲频率范围，脉冲钨极氩弧焊可分为低频脉冲钨极氩弧焊和高频脉冲钨极氩弧焊。

脉冲钨极氩弧技术是在普通钨极氩弧焊基础上采用可控的脉冲电流取代连续电流发展起来的。钨极脉冲氩弧焊技术在铸钢件缺陷修复中的应用，使钨极氩弧焊工艺更加完善，已成为一种优质、经济、有效、高精密的先进焊接修复技术。

采用脉冲钨极氩弧焊技术在进行铸钢件缺陷修复时具有精度高、变形小等特点，操作简单灵活，适用于不同位置的补焊。在焊接过程中采用可控脉冲电流来加热焊件，当每一次脉冲电流通过时焊件被加热熔化形成一个点状熔池，基值电流通过时使熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃烧。因此，脉冲氩弧焊的焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个个点状熔池叠加而成。焊接电弧是脉动的，有明亮和暗淡的闪烁现象。采用脉冲电流可以减小焊接电流平均值（交流电时是指有效值），降低焊件的热输入。

实践表明，脉冲电流频率超过5kHz后，电弧具有强烈的电磁收缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，即使在小电流情况下，电弧也有很强的稳定性和指向性，电弧电压随着焊接电流的频率增高而增大。因此，高频电弧具有很强的穿透力，增加焊缝熔深，可以起到焊缝与母材的良好结合作用。高频电弧的振荡作用有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的补焊区。

1.脉冲钨极氩弧焊的工艺特点

（1）电弧稳定、挺度好即使小电流也不易产生飘弧，特别适用于精加工后的缺陷补焊及单面焊背面成形、打底焊的焊接工艺。

（2）焊接热输入低脉冲电弧对焊件的加热集中，热效率高，能精确地控制焊接热输入，有利于减少热影响区及焊接变形。

（3）易于控制焊缝成形能精确控制熔池的形状和尺寸焊接熔池凝固速度快，可以提高焊缝抗烧穿和熔池的保持能力，既能获得均匀熔深，又不产生过热、流淌或烧穿现象，有利于实现不加衬垫的单面焊双面成形及全位置焊接。

（4）适合于难焊金属的焊接脉冲钨极氩弧焊焊缝质量好，焊缝由焊点相互重叠而成，后续焊点的热循环对前一焊点具有正火处理作用；脉冲电流产生更高的电弧温度和电弧力，使难熔金属迅速形成熔池。由于脉冲电流对点状熔池具有强烈的搅拌作用，且熔池的冷却速度快，高温停留时间短，因此焊缝金属组织细密，树枝状晶不明显。这些都使得脉冲焊缝的性能得以改善，可以减少热敏感材料产生裂纹的倾向。

2.脉冲钨极氩弧焊的分类

根据电流的种类，脉冲钨极氩弧焊可分为直流钨极氩弧焊及交流钨极氩弧焊。前者用于焊接不锈钢，后者主要用于焊接铝、镁及其合金。脉冲钨极氩弧焊的焊接电流从低的基值电流到高的峰值电流周期变化。根据脉冲频率范围，脉冲钨极氩弧焊可分为低频脉冲钨极氩弧焊和高频脉冲钨极氩弧焊。

（1）低频脉冲TIG焊它的主要特点是利用脉冲式热输入的方式形成焊缝。在脉冲电流持续期间，每次电流脉冲，都能瞬时地集中把能量传递给母材，焊件上形成点状熔池。脉冲电流停歇期间（脉冲结束后），焊接电流降为基值电流，利用基值电流维持电弧的稳定燃烧。但电弧的能量大大减少，降低了焊接热输入，并使熔池金属凝固。当下一个脉冲来到时，在未完全凝固的熔池上再形成一个新的熔池。如此重复进行，就由许多焊点相互连续搭接而形成焊缝，因此脉冲焊缝事实上是由一系列焊点组成的，如图2-18所示。