一、鎢極脈沖氬弧焊工作(zuo)原(yuan)理

  鎢極脈(mo)沖(chong)(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)是在普通鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)基礎上(shang)發展(zhan)起來的(de)一(yi)(yi)種新的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝，通過(guo)控制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)按一(yi)(yi)定(ding)(ding)頻率周期地(di)變化。每一(yi)(yi)次脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)通過(guo)時，焊(han)(han)(han)(han)件被加熱熔(rong)(rong)化，形成一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)點狀的(de)熔(rong)(rong)池(chi)。脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)處于(yu)停歇期間(jian)(jian)，點狀熔(rong)(rong)池(chi)冷凝，電(dian)弧(hu)由基值(zhi)(zhi)電(dian)流(liu)(liu)維持(chi)燃燒（輸(shu)入給焊(han)(han)(han)(han)件的(de)能量很小），即以一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)較小的(de)基值(zhi)(zhi)電(dian)流(liu)(liu)來維持(chi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)電(dian)弧(hu)的(de)電(dian)離通道，以便下一(yi)(yi)次脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)導通時，脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)弧(hu)能可靠地(di)燃燒，熔(rong)(rong)化金(jin)屬(shu)，形成一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)新的(de)焊(han)(han)(han)(han)點。只要合理地(di)調(diao)節間(jian)(jian)歇時間(jian)(jian)和適當的(de)焊(han)(han)(han)(han)槍移動速度，保證相鄰(lin)兩焊(han)(han)(han)(han)點之間(jian)(jian)有一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)相互重疊量，就可獲得一(yi)(yi)條連續致密的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)。脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)路原(yuan)理見圖4-41。

二、鎢極脈(mo)沖(chong)氬(ya)弧焊工藝(yi)特點(dian)及其適用(yong)范(fan)圍

  在焊接厚度小于1mm奧(ao)氏體(ti)不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. 可調工藝參數(shu)多，可以(yi)精確(que)地(di)控(kong)制待焊(han)(han)(han)件的(de)熱輸入(ru)和(he)熔池(chi)的(de)形(xing)狀及尺寸。因而(er)可提(ti)高焊(han)(han)(han)縫抗燒(shao)穿和(he)熔池(chi)的(de)保持能力，易(yi)獲得均勻熔深。所以(yi)特別(bie)適用于薄板（薄至0.1mm）焊(han)(han)(han)接(jie)和(he)全(quan)位(wei)置(zhi)焊(han)(han)(han)接(jie)以(yi)及單面(mian)焊(han)(han)(han)背面(mian)成形(xing)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)工藝。

   ②. 可以(yi)用較(jiao)低的(de)熱輸(shu)入獲得較(jiao)大的(de)熔深(shen)，這樣可以(yi)減(jian)少(shao)焊接熱影響(xiang)區和(he)焊件變形。

   ③. 在焊(han)接過程(cheng)中，脈沖(chong)電(dian)流對點狀熔(rong)池(chi)有較(jiao)強的(de)攪拌作用，而且熔(rong)池(chi)金(jin)屬(shu)冷(leng)凝快，高溫停留時間短，焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)組(zu)織(zhi)致密，可以減少敏感材料產生(sheng)裂紋的(de)傾(qing)向。對于奧(ao)氏體不銹鋼還能提高焊(han)接接頭的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能。

   ④. 每(mei)個焊點加熱和冷(leng)卻迅速，很適合(he)于(yu)焊接導熱性能強或厚(hou)度特(te)別大的焊件。

   ⑤. 焊(han)(han)縫成形美觀，質量穩定，焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭力學(xue)性能(neng)高于普通鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭力學(xue)性能(neng)。

  根據(ju)脈沖(chong)頻(pin)率不同，可分(fen)為低頻(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)弧焊可根據(ju)焊件(jian)的(de)厚薄(bo)來(lai)選(xuan)擇是否(fou)填(tian)加焊絲，也(ye)可以用氦氣作為保護氣體。

三、低頻脈沖氬弧焊

  ①. 基本原理

    焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)大小(xiao)（直流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)或交流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)的(de)(de)有效值）呈周(zhou)(zhou)期性脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)變(bian)化，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)的(de)(de)頻(pin)率(lv)，從每秒接(jie)近于(yu)一(yi)次至(zhi)幾次，至(zhi)多不(bu)(bu)(bu)過十幾次，即以低頻(pin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)的(de)(de)方法供(gong)給電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)。圖4-42為(wei)常(chang)見的(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)波(bo)形，從圖中(zhong)可以看出脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)焊(han)(han)(han)時的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)由(you)兩個(ge)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)組成：脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)(he)基值電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)；焊(han)(han)(han)接(jie)時間(jian)也(ye)是(shi)(shi)由(you)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)持續時間(jian)和(he)(he)基值電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)持續時間(jian)兩部分組成。它(ta)們是(shi)(shi)用來調節和(he)(he)控(kong)制焊(han)(han)(han)縫熱輸入的(de)(de)主(zhu)要參數。在(zai)一(yi)個(ge)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)期間(jian)，基本金屬熔(rong)(rong)(rong)化到一(yi)定的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)深(shen)；隨之，馬上(shang)轉變(bian)為(wei)一(yi)個(ge)小(xiao)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)（基值電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)），它(ta)的(de)(de)主(zhu)要作用是(shi)(shi)維(wei)持電(dian)弧不(bu)(bu)(bu)至(zhi)于(yu)熄滅，也(ye)提供(gong)一(yi)個(ge)熔(rong)(rong)(rong)池冷卻凝(ning)固條件(jian)、使(shi)焊(han)(han)(han)件(jian)不(bu)(bu)(bu)至(zhi)于(yu)燒穿。其實，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)氬(ya)弧焊(han)(han)(han)所完成的(de)(de)連續焊(han)(han)(han)縫是(shi)(shi)由(you)許(xu)多焊(han)(han)(han)點搭接(jie)而(er)成的(de)(de)。焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)周(zhou)(zhou)期性變(bian)化，不(bu)(bu)(bu)僅能保(bao)證得到一(yi)定的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)深(shen)，又不(bu)(bu)(bu)至(zhi)于(yu)焊(han)(han)(han)穿工件(jian)，而(er)且(qie)隨著頻(pin)率(lv)節奏(zou)可以得到波(bo)紋美(mei)觀的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫。通(tong)過電(dian)弧脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)變(bian)化，使(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)金相(xiang)組織變(bian)得均勻(yun)，還細(xi)化了(le)晶粒，從而(er)提高了(le)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)力學性能和(he)(he)耐腐蝕能力。所以用脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)氬(ya)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)奧氏體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼薄件(jian)和(he)(he)中(zhong)厚件(jian)是(shi)(shi)非常(chang)有益(yi)的(de)(de)。

  ②. 工藝參(can)數的選(xuan)擇

    脈(mo)沖(chong)(chong)鎢極(ji)氬弧焊(han)的工藝參(can)數主要有脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)幅值(zhi)(zhi)（Ip或ip）、基(ji)值(zhi)(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)（Ib或ib）、脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)持續(xu)時間（tp）、基(ji)值(zhi)(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)持續(xu)時間（tb），其中交流(liu)(liu)脈(mo)沖(chong)(chong)參(can)數ip、ib分(fen)別指脈(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)和基(ji)值(zhi)(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)在持續(xu)時間內的有效值(zhi)(zhi)。此外還(huan)有脈(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(can)數之間的關系(xi)如下：

   脈沖鎢極氬弧(hu)焊(han)的工藝參數，通常按下述(shu)原(yuan)則和步(bu)驟選擇(ze)。

     a. 對(dui)于一定(ding)的(de)(de)母(mu)材(cai)厚(hou)(hou)度，脈沖電流Ip（或ip）取決(jue)于被(bei)(bei)焊(han)母(mu)材(cai)的(de)(de)種類，而與母(mu)材(cai)厚(hou)(hou)度無關(guan)，所以通常先按被(bei)(bei)焊(han)材(cai)料選(xuan)擇Ip（或ip），然(ran)后再按母(mu)材(cai)厚(hou)(hou)度決(jue)定(ding)脈沖電流維持時間tp,不同材(cai)料及(ji)厚(hou)(hou)度的(de)(de)Ip（或ip）及(ji)tp值(zhi)可(ke)參(can)考圖4-43進行選(xuan)擇。當(dang)焊(han)接薄件時，Ip（或ip）值(zhi)應選(xuan)低于圖示(shi)的(de)(de)數值(zhi)，同時適當(dang)延長tp值(zhi)；焊(han)接厚(hou)(hou)件時，Ip或i，值(zhi)應稍高于圖示(shi)的(de)(de)數值(zhi)，并適當(dang)縮短(duan)tp值(zhi)。

     b. 基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)Ib（或ib）與基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)維持時(shi)間tb相(xiang)互要匹(pi)配，應保證電(dian)(dian)弧不熄弧和熔池在基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)期(qi)間得以凝(ning)固(gu)。通(tong)常基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)Ib是(shi)脈(mo)沖電(dian)(dian)流(liu)Ip（或ip）的10％～20％，基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)維持時(shi)間tb為脈(mo)沖電(dian)(dian)流(liu)持續時(shi)間tp的1～3倍。

     c. 脈(mo)(mo)幅比RA和脈(mo)(mo)寬比Rw值(zhi)較(jiao)大(da)時，脈(mo)(mo)沖特點(dian)較(jiao)顯(xian)著(zhu)，有利(li)于(yu)克服熱(re)(re)裂紋，但過大(da)會增加咬(yao)邊傾向。需(xu)在焊(han)接過程中對焊(han)接速度(du)進行合(he)理調(diao)節來控制熔透(tou)率，避免(mian)產(chan)生熱(re)(re)裂紋和咬(yao)邊。

     d. 焊(han)接速度要和脈沖頻率相(xiang)匹配，以保證焊(han)點間距的(de)要求，它們之(zhi)間的(de)關系是(shi)：

  Lw 不(bu)能太大(da)，否則焊(han)點之間無重(zhong)疊量，而得不(bu)到(dao)連(lian)續致(zhi)密的焊(han)縫，常(chang)用頻率一般低于10Hz，可參考表4-40選用。不(bu)銹鋼脈沖鎢(wu)極氬弧焊(han)焊(han)接(jie)工(gong)藝參數(shu)，可參考表4-41、表4-42。

四、高頻脈沖(chong)鎢極氬弧焊

   高(gao)(gao)頻(pin)脈沖(chong)(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)與低頻(pin)脈沖(chong)(chong)氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)之處，是(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流以每(mei)秒鐘幾(ji)千(qian)次甚至幾(ji)萬(wan)次的(de)(de)(de)(de)極高(gao)(gao)頻(pin)率變(bian)化(hua)著(zhu)。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)脈沖(chong)(chong)電流使(shi)電弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)磁收縮效應比(bi)較強烈，電弧(hu)(hu)(hu)直徑受到的(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮更為(wei)激烈，增強了(le)電弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)挺度。同(tong)時使(shi)熔池能(neng)很好地(di)攪拌，改(gai)善了(le)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)冶金性能(neng)，特別適合(he)鋁(lv)及鋁(lv)合(he)金的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。高(gao)(gao)頻(pin)脈沖(chong)(chong)電弧(hu)(hu)(hu)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力還導致超聲振動，它可(ke)以增強熔化(hua)金屬的(de)(de)(de)(de)流動性。這(zhe)些都有利于細化(hua)晶粒，減少焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)氣(qi)孔(kong)，使(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成形美觀。在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流平(ping)均值相(xiang)等的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，高(gao)(gao)頻(pin)脈沖(chong)(chong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度可(ke)比(bi)普通鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)提高(gao)(gao)1倍，這(zhe)就必然會縮短焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫停留(liu)時間，對改(gai)善奧氏體型(xing)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)耐蝕性是(shi)(shi)有益的(de)(de)(de)(de)。但是(shi)(shi)，這(zhe)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法在施焊(han)(han)(han)(han)過程(cheng)中有刺耳(er)的(de)(de)(de)(de)噪聲。

   有關(guan)脈(mo)沖鎢極氬(ya)弧焊機的型(xing)號很多，表4-43列(lie)出了(le)國內幾種脈(mo)沖鎢極氬(ya)弧焊機型(xing)號及其主(zhu)要技術性能，可供選用。