一、鎢極(ji)脈沖氬弧焊工作原理

  鎢(wu)極(ji)(ji)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)是在普通(tong)(tong)(tong)鎢(wu)極(ji)(ji)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)基(ji)礎上(shang)發展起來(lai)的(de)(de)一(yi)種新的(de)(de)焊(han)(han)接工藝，通(tong)(tong)(tong)過控制焊(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)流(liu)按一(yi)定頻率(lv)周(zhou)期(qi)地變化(hua)。每一(yi)次脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)通(tong)(tong)(tong)過時(shi)，焊(han)(han)件被加熱熔(rong)化(hua)，形成一(yi)個(ge)點(dian)狀(zhuang)的(de)(de)熔(rong)池。脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)處于停(ting)歇期(qi)間(jian)，點(dian)狀(zhuang)熔(rong)池冷凝，電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)由基(ji)值電(dian)(dian)(dian)流(liu)維持燃(ran)燒（輸入給焊(han)(han)件的(de)(de)能量很小），即(ji)以(yi)(yi)一(yi)個(ge)較小的(de)(de)基(ji)值電(dian)(dian)(dian)流(liu)來(lai)維持一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)離通(tong)(tong)(tong)道(dao)，以(yi)(yi)便下一(yi)次脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)導(dao)通(tong)(tong)(tong)時(shi)，脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)能可靠地燃(ran)燒，熔(rong)化(hua)金屬，形成一(yi)個(ge)新的(de)(de)焊(han)(han)點(dian)。只要合理(li)地調節間(jian)歇時(shi)間(jian)和適當(dang)的(de)(de)焊(han)(han)槍移動速度，保證相(xiang)鄰兩焊(han)(han)點(dian)之(zhi)間(jian)有(you)一(yi)定的(de)(de)相(xiang)互重疊量，就可獲得一(yi)條連續致密的(de)(de)焊(han)(han)縫。脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)路(lu)原(yuan)理(li)見圖4-41。

二、鎢極(ji)脈沖氬(ya)弧焊工藝(yi)特點及其(qi)適用范圍(wei)

  在焊接厚度小于1mm奧氏體(ti)不(bu)銹鋼箔片和金屬軟管管坯時，若采用普通氬鎢極弧焊，焊接電流只允許用到幾安培或十幾安培。雖然所選用的鎢極直徑可以相應減小，但是電流密度仍然太小，導致鎢極局部的極斑飄移、電弧不穩；如果焊接電流調得大些，會使焊件過熱而燒穿。為了克服上述缺點，且又能保證連續焊接，在20世紀60年代研制成功了氣體保護脈沖電弧焊。它的工藝特點及其適用范圍如下。

   ①. 可(ke)調工(gong)藝參數多，可(ke)以(yi)精確地(di)控制(zhi)待焊(han)件的(de)熱(re)輸入和熔(rong)池(chi)的(de)形狀(zhuang)及(ji)尺寸。因而可(ke)提高焊(han)縫抗(kang)燒穿和熔(rong)池(chi)的(de)保持能力，易獲得均勻熔(rong)深。所以(yi)特(te)別(bie)適用于薄板（薄至0.1mm）焊(han)接和全位置焊(han)接以(yi)及(ji)單面焊(han)背面成形的(de)焊(han)接工(gong)藝。

   ②. 可以用較低(di)的熱(re)輸入獲得較大的熔(rong)深，這樣可以減(jian)少(shao)焊(han)(han)接熱(re)影響區和焊(han)(han)件變(bian)形。

   ③. 在焊接過程中，脈(mo)沖(chong)電流對(dui)點狀熔(rong)池有(you)較強的攪拌作用(yong)，而且熔(rong)池金屬冷凝(ning)快，高溫停(ting)留時間短，焊縫(feng)金屬組織(zhi)致密，可以減少敏感(gan)材(cai)料產生(sheng)裂紋的傾向。對(dui)于奧氏體不銹鋼還能提高焊接接頭的耐腐蝕(shi)性能。

   ④. 每(mei)個焊點加熱和冷卻迅速，很適(shi)合于焊接導熱性能強或厚度特別大(da)的焊件(jian)。

   ⑤. 焊(han)縫(feng)成形美觀，質量穩定，焊(han)接接頭力(li)學性能(neng)高(gao)于普通鎢極氬弧焊(han)焊(han)接接頭力(li)學性能(neng)。

  根據(ju)脈沖(chong)頻(pin)率不同，可(ke)分為(wei)低頻(pin)脈沖(chong)氬(ya)弧焊和高頻(pin)脈沖(chong)氬(ya)弧焊。鎢極脈沖(chong)氬(ya)弧焊可(ke)根據(ju)焊件(jian)的厚薄來(lai)選擇是否填加焊絲(si)，也可(ke)以用(yong)氦氣作為(wei)保護(hu)氣體(ti)。

三、低頻脈沖氬弧(hu)焊

  ①. 基本原(yuan)理

    焊(han)(han)(han)(han)接電(dian)流的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)（直(zhi)流電(dian)或(huo)交(jiao)流電(dian)的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)值(zhi)）呈周期(qi)性(xing)脈(mo)沖(chong)(chong)變化(hua)，脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)，從每秒接近(jin)于一(yi)次至(zhi)(zhi)(zhi)幾(ji)次，至(zhi)(zhi)(zhi)多不過十幾(ji)次，即以(yi)低頻脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)供給(gei)電(dian)流脈(mo)沖(chong)(chong)。圖4-42為常見的(de)(de)(de)(de)脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流波(bo)形(xing)，從圖中可以(yi)看出脈(mo)沖(chong)(chong)焊(han)(han)(han)(han)時的(de)(de)(de)(de)電(dian)流由兩個電(dian)流組(zu)成(cheng)：脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流和(he)(he)基值(zhi)電(dian)流；焊(han)(han)(han)(han)接時間(jian)也(ye)是(shi)由脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流持續(xu)時間(jian)和(he)(he)基值(zhi)電(dian)流持續(xu)時間(jian)兩部分組(zu)成(cheng)。它(ta)們是(shi)用來(lai)調節和(he)(he)控制焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱輸入的(de)(de)(de)(de)主要參(can)數(shu)。在一(yi)個脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流期(qi)間(jian)，基本金屬(shu)熔(rong)化(hua)到一(yi)定的(de)(de)(de)(de)熔(rong)深；隨之，馬上轉變為一(yi)個小(xiao)電(dian)流（基值(zhi)電(dian)流），它(ta)的(de)(de)(de)(de)主要作用是(shi)維持電(dian)弧(hu)不至(zhi)(zhi)(zhi)于熄滅，也(ye)提供一(yi)個熔(rong)池冷(leng)卻凝固條件(jian)、使焊(han)(han)(han)(han)件(jian)不至(zhi)(zhi)(zhi)于燒穿(chuan)。其實，脈(mo)沖(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)所完成(cheng)的(de)(de)(de)(de)連續(xu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)是(shi)由許多焊(han)(han)(han)(han)點搭(da)接而成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。焊(han)(han)(han)(han)接電(dian)流周期(qi)性(xing)變化(hua)，不僅能保證得(de)到一(yi)定的(de)(de)(de)(de)熔(rong)深，又不至(zhi)(zhi)(zhi)于焊(han)(han)(han)(han)穿(chuan)工(gong)件(jian)，而且隨著頻率(lv)節奏可以(yi)得(de)到波(bo)紋美觀的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)。通過電(dian)弧(hu)脈(mo)沖(chong)(chong)變化(hua)，使焊(han)(han)(han)(han)接接頭金相組(zu)織變得(de)均勻(yun)，還細化(hua)了晶(jing)粒，從而提高了焊(han)(han)(han)(han)接接頭的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能和(he)(he)耐腐蝕能力。所以(yi)用脈(mo)沖(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)接奧氏體型不銹鋼(gang)薄(bo)件(jian)和(he)(he)中厚件(jian)是(shi)非常有(you)益的(de)(de)(de)(de)。

  ②. 工藝參數的選擇

    脈(mo)沖(chong)(chong)鎢極氬(ya)弧焊的工藝(yi)參數(shu)主要有(you)脈(mo)沖(chong)(chong)電流(liu)(liu)幅值(zhi)(zhi)(zhi)（Ip或ip）、基值(zhi)(zhi)(zhi)電流(liu)(liu)（Ib或ib）、脈(mo)沖(chong)(chong)電流(liu)(liu)持(chi)續(xu)時間（tp）、基值(zhi)(zhi)(zhi)電流(liu)(liu)持(chi)續(xu)時間（tb），其中交流(liu)(liu)脈(mo)沖(chong)(chong)參數(shu)ip、ib分(fen)別指(zhi)脈(mo)沖(chong)(chong)電流(liu)(liu)和基值(zhi)(zhi)(zhi)電流(liu)(liu)在(zai)持(chi)續(xu)時間內的有(you)效值(zhi)(zhi)(zhi)。此外還(huan)有(you)脈(mo)幅比RA、脈(mo)寬比Rw、脈(mo)沖(chong)(chong)周(zhou)期T、脈(mo)沖(chong)(chong)頻率f，各參數(shu)之間的關系如下：

   脈沖鎢極氬弧焊(han)的工藝參數，通常按下述原則和(he)步驟(zou)選擇(ze)。

     a. 對于一定(ding)的母材厚(hou)(hou)度，脈沖(chong)電(dian)流Ip（或(huo)ip）取決(jue)(jue)于被焊(han)母材的種(zhong)類，而與母材厚(hou)(hou)度無關，所以通(tong)常先按(an)被焊(han)材料(liao)選擇Ip（或(huo)ip），然后再(zai)按(an)母材厚(hou)(hou)度決(jue)(jue)定(ding)脈沖(chong)電(dian)流維持時(shi)(shi)間tp,不(bu)同(tong)(tong)材料(liao)及(ji)厚(hou)(hou)度的Ip（或(huo)ip）及(ji)tp值可參考圖(tu)4-43進行選擇。當(dang)焊(han)接(jie)薄件時(shi)(shi)，Ip（或(huo)ip）值應選低于圖(tu)示(shi)的數值，同(tong)(tong)時(shi)(shi)適當(dang)延長tp值；焊(han)接(jie)厚(hou)(hou)件時(shi)(shi)，Ip或(huo)i，值應稍高(gao)于圖(tu)示(shi)的數值，并適當(dang)縮(suo)短tp值。

     b. 基(ji)值(zhi)(zhi)電流Ib（或ib）與基(ji)值(zhi)(zhi)電流維(wei)持時(shi)(shi)(shi)間(jian)tb相互要匹配，應保證電弧不熄弧和熔池(chi)在基(ji)值(zhi)(zhi)電流期間(jian)得以凝固(gu)。通常基(ji)值(zhi)(zhi)電流Ib是脈沖(chong)電流Ip（或ip）的10％～20％，基(ji)值(zhi)(zhi)電流維(wei)持時(shi)(shi)(shi)間(jian)tb為(wei)脈沖(chong)電流持續(xu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)tp的1～3倍(bei)。

     c. 脈幅比RA和脈寬比Rw值較大(da)時，脈沖特點(dian)較顯著，有利于克服熱裂(lie)紋，但過(guo)(guo)大(da)會增加咬邊傾(qing)向(xiang)。需(xu)在焊接過(guo)(guo)程中對(dui)焊接速度進行合理調(diao)節來(lai)控(kong)制熔透率，避免產生熱裂(lie)紋和咬邊。

     d. 焊接速(su)度(du)要和脈沖頻(pin)率相匹配，以保證(zheng)焊點間(jian)(jian)距的要求，它(ta)們之間(jian)(jian)的關系是：

  Lw 不能太大(da)，否(fou)則焊(han)點之間(jian)無重(zhong)疊量，而得不到連續致密的焊(han)縫，常用頻率(lv)一(yi)般低于10Hz，可參考表(biao)4-40選用。不銹(xiu)鋼脈沖鎢(wu)極氬弧焊(han)焊(han)接(jie)工藝參數，可參考表(biao)4-41、表(biao)4-42。

四、高頻脈沖鎢(wu)極氬弧(hu)焊

   高(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)與低(di)頻(pin)(pin)脈沖(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)的(de)(de)不同(tong)之處(chu)，是焊(han)(han)接(jie)電(dian)流以每(mei)秒鐘幾(ji)(ji)千(qian)次甚(shen)至幾(ji)(ji)萬次的(de)(de)極(ji)(ji)高(gao)頻(pin)(pin)率變(bian)化著。這樣的(de)(de)高(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)電(dian)流使電(dian)弧(hu)的(de)(de)磁收縮(suo)(suo)效應比(bi)(bi)較強烈，電(dian)弧(hu)直(zhi)徑受到(dao)的(de)(de)壓縮(suo)(suo)更為激(ji)烈，增強了電(dian)弧(hu)的(de)(de)挺度。同(tong)時使熔池能很好(hao)地攪(jiao)拌，改(gai)善(shan)了焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)冶金(jin)(jin)性(xing)(xing)能，特別適合鋁(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)。高(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)電(dian)弧(hu)產生的(de)(de)壓力還導(dao)致超聲(sheng)振動，它可以增強熔化金(jin)(jin)屬的(de)(de)流動性(xing)(xing)。這些都有(you)利(li)于細化晶粒(li)，減少焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)氣孔(kong)，使焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成形美觀。在焊(han)(han)接(jie)電(dian)流平(ping)均值(zhi)相(xiang)等的(de)(de)情況(kuang)下，高(gao)頻(pin)(pin)脈沖(chong)鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)速度可比(bi)(bi)普通鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)提高(gao)1倍，這就(jiu)必然會縮(suo)(suo)短焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)高(gao)溫停留時間，對改(gai)善(shan)奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)是有(you)益的(de)(de)。但(dan)是，這種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法在施焊(han)(han)過程中有(you)刺耳(er)的(de)(de)噪聲(sheng)。

   有關脈沖鎢(wu)極氬(ya)弧焊(han)機的型號很多，表4-43列出了國(guo)內幾種脈沖鎢(wu)極氬(ya)弧焊(han)機型號及其主要技(ji)術(shu)性能，可供選用。