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稀土氧化物掺杂的钨电极及其应用

【摘要】:以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物,既提高再结晶温度,又激活电子发射,并使钨电极的焊接性能得到改善,电极的起弧和稳弧性能更高,电极烧损率更小。表6-41 常用焊接钨电极焊接用钨电极的直径为0.25~6.4mm,长度为75~600mm,最常使用的规格为直径1.0mm、1.6mm、2.4mm和3.2mm。尽管如此,由于钨钍电极中的氧化钍产生微量的辐射,可能损害人体健康并污染环境,所以人们逐渐采用钨铈和钨镧等其他电极。

钨熔点高(3683℃),弹性模量高,电子发射能力强,很早就用作热电子发射材料。但是纯钨的发射效率再结晶温度较低。以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物,既提高再结晶温度,又激活电子发射,并使钨电极的焊接性能得到改善,电极的起弧和稳弧性能更高,电极烧损率更小。通常的稀土添加剂有氧化铈、氧化镧、氧化锆、氧化钇和氧化钍等。按照ISO6848—2004的规定,焊接和切割用钨电极见表6-41。

6-41 常用焊接钨电极

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焊接用钨电极的直径为0.25~6.4mm,长度为75~600mm,最常使用的规格为直径1.0mm、1.6mm、2.4mm和3.2mm。电极端的形状对GTAW很重要,当使用DCSP时,电极端需磨尖,且其尖端角度随着应用范围、电极直径和焊接电流而改变,窄焊缝需要的尖角小。焊接很薄的材料时,焊接电流小,可使用磨成针状的小电极,稳定电弧,获得良好的电弧稳定性。当常用交流电弧焊接时,不必磨电极端,因为在选用的焊接电流下,电极端会形成半球状。

在钨极氩弧焊及等离子弧焊接与切割中,过去都是采用钨钍电极,钨钍电极操作简便,即使在超负荷的电流下也能很好地运作,仍然有很多人使用这种材料,它被看作是高质量焊接的一部分。尽管如此,由于钨钍电极中的氧化钍产生微量的辐射,可能损害人体健康并污染环境,所以人们逐渐采用钨铈和钨镧等其他电极。在直流正接氩弧焊时,钨铈电极易于引弧,电极烧损量少,允许焊接电流密度比钍钨大;而在交流氩弧焊时,钨铈电极的烧损量比钍钨电极大,铈钨电极选用的焊接电流允许范围要小于钍钨电极。