鎢電極和保護氣體

/鎢電極和保護氣體

1。`1鎢極

鎢極作為氬弧焊的電極,對它的基本要求是：發(fā)射電子能力要強;耐高溫而不易熔?

化燒損；有較大的許用電流。鎢具有高的熔點（3410℃）和沸點(590０℃）、強度大（可達８50～11０0MPa、熱導率小和高溫揮發(fā)性小等特點，因此適合作為不熔化電極.目前國內所用的鎢極有純鎢、釷鎢和鈰鎢三種，其牌號、化學成分和特點如表1所示;三種鎢極的性能比較見表2,不同直徑鎢極的許用電流范圍如表３所示.有些國家還采用鋯鎢、鑭鎢、釔鎢作為電極使用,進一步提高鎢極的性能，表４列出部分鎢棒的國外規(guī)格標準。?

表１鎢極氬弧焊常用電極的化學成分電極牌號化學成分（質量分數(shù)）（％）ＷThO2CeOSiO2Ｆe2O3＋Al2O3ＭoCａOW1>99.2——０。030．030。0１0.01Ｗ２〉9９．85———總含量不大于０.15%WTh—10余量１。0～1.49—0．0６0。02０。010.0１WＴh-1５余量1．5～２．0—0。０６0.020.0１0。０1WＣe-20余量—2。0０．0６0．0２0．010。０1表2鎢極性能比較名稱空載電壓電子?溢出功小電流下

斷弧間隙弧壓許用電流放射性

劑量化學穩(wěn)

定性大電流?時燒損壽命價格純鎢高高短較高小無好大短低釷鎢較低較低較長較低較大小好較小較長較高鈰鎢低低長低大無較好小長較高表4鎢電極的國際規(guī)格(ISO）［5]電極直徑/ｍm直流／Ａ交流/A正接（電極-）反接(電極＋)純鎢釷鎢、鈰鎢純鎢釷鎢、鈰鎢純鎢釷鎢、鈰鎢0。52～2０2~20——2～1５2～15１.01０～7５10～7５-—15～5５１5～７０1。6４0～１3０60～15０１0~２010～2０４５~906０～１252．075～180100～20015～2515～2565～1258５~1６02．5１３0～23016０~25０1７～3017～30８0～14０120~210３.2160～３10225～33０20～352０~３5150~19０150~250４。0２７5~450350~480３5~5０３5～50180~26024０～3５0５．０40０~６255０0~６7550～7050～７0２4０~35033０~４606.３550~6756５０~950６5～100６5～１0030０～450430～５758．0——-——６50～8３0牌號化學成分(質量分數(shù))(％)標準顏色氧化物雜質WWp——≤0。２０99。8綠色WT4ThO２0。3５～0。５5〈0.２0余量藍色WT10TｈO20。85~1.20<0.20余量黃色WＴ20ＴｈＯ2１．70~2.20〈0．20余量紅色WT30ＴｈO２２．80～３．20＜０.20余量紫色WT4０ThＯ23。80～4。20＜0。２0余量橙色WZ3ZｒO20.1５～0．５0〈0.2０余量棕色WZ8ＺrＯ20.7０~0．９0〈０．20余量白色WＬ10LａO20．90～1。20〈0。20余量黑色ＷＣ２0CeO２１．80～2。2０<0．20余量灰色

1。２保護氣體

焊接時,保護氣體不僅僅是焊接區(qū)域的保護介質，也是產生電弧的氣體介質。因此保護氣的特性（如物理特性、化學特性等）不僅影響保護效果也影響到電弧的引燃、焊接過程的穩(wěn)定以及焊縫的成形與質量。用于ＴIG焊的保護氣體大致有三種。使用最廣泛的是氬氣。因此,通常我們習慣把TIG焊簡稱氬弧焊。其次是氦（He）氣，由于氦氣比較稀缺，提煉困難，價格昂貴,國內用得極少。最后一種是混合氣體，由兩種不同成分的氣體按一定的配比混合后使用。

（1）氬氣是惰性氣體，幾乎不與任何金屬產生化學反應，也不溶于金屬中.氬氣的性能見表5。其密度比空氣大，而比熱容和熱導率比空氣小。這些特性使氬氣具有良好的保護作用,并且具有好的穩(wěn)弧特性。

表5某些氣體性能參數(shù)氣體分子量

(或相對原子質量）密度(273K,?０。1ＭPa)/kg·ｍ—3電離電位

/V比熱容(273K時)

／（J/g·Ｋ）熱導率（2７３K時）?/W·(m·K)-１50０0K時?離解程度Ar３9。944１.78215.７0.５2３0．０１58不離解He4．00３0.178２4．５5。23００．1390不離解H2２。01６0.08913.514．2320.19760。96N2２8。0１61。25０1４。51。03８0.０243０。038空氣２91．293—1．0050。023８—不同金屬焊接時對氬氣純度要求見表6

表６各種金屬對氬氣純度要求［5］。焊接材料厚度/mm焊接方法氬氣純度(純度分數(shù)）(%）電流種類鈦及其合金0．5以上鎢極手工及自動99.99直流正接鎂及其合金０。5~2.0鎢極手工及自動99.９交流鋁及其合金0.5～2.０鎢極手工及自動99.9交流銅及其合金0。5～３．0鎢極手工及自動99.8直流正接或交流不銹鋼，耐熱鋼0.1以上鎢極手工及自動99．７直流正接或交流低碳鋼、低合金鋼0。１以上鎢極手工及自動99。7直流正接或交流

(２)氦氣也是惰性氣體,從表5可知，氦氣的電離電位很高，故焊接時引弧較困難。氦氣和氬氣相比較,由于其電離電位高，熱導率大,在相同的焊接電流和電弧長度下，氦弧的電弧電壓比氬弧高（即電弧的電場強度高）,使電弧有效大的功率。氦氣的冷卻效果好，使得電弧能量密度大，弧柱細而集中，焊縫有較大的熔透率。?

氦氣的原子質量輕、密度小，要有效地保護焊接區(qū)域，其流量要比氬氣大得多。由于價格昂貴，只在某些特殊場合下應用,如核反應堆的冷卻棒、大厚度的鋁合金等。

鎢極氦弧焊一般用直流正接.即使對于鋁鎂及其合金的焊接也不采用交流電源。原因是電弧不穩(wěn)定,陰極清理作用也不明顯。由于氦弧發(fā)熱量大且集中,電弧穿透力強，在電弧很短時，正接也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊焊接鋁合金,單道焊接厚度可達1２ｍｍ，正反雙面焊可達2０ｍｍ。與交流氬弧焊相比,熔深大、焊道窄、變形小、軟化區(qū)小、金屬不易過燒。對于熱處理強化鋁合金(如鍛鋁LＤl０），其接頭的常溫及低溫力學性能均優(yōu)于交流氬弧焊。?

（3）混合氣體在單一氣體的基礎上加入一定比例的某些氣體可以改變電弧形態(tài)、提高電弧能量、改善焊縫成形及力學性能、提高焊接生產率。目前用得較多的混合氣體有以下幾種配比：

1）氬一氦混合氣體

它的特點是電弧燃燒穩(wěn)定，陰極清理作用好，具有高的電弧溫度，工件熱輸入大,熔透深，焊接速度幾乎為氬弧焊的兩倍。一般混合體積比例是氦。７５%～80％加氬２5％～２0%(體積分數(shù)).?

２）氬一氫混合氣體

氬氣中添加氫氣也可提高電弧電壓，從而提高電弧熱功率，增加熔透，并有防