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1、6—3電流的種類和極性鎢極氬弧焊一般情況下,都采用直流正極性,而對Al﹑Mg及其合金則選用交流焊接為好,薄板時,亦可采用直流反接。一、直流鎢極氬弧焊直流鎢極氬弧焊沒有極性變化,電弧燃燒很穩(wěn)定,當(dāng)采用直流正極性時,鎢極是陰極,鎢極的溶點高,在高溫時電子發(fā)射能力強,電弧燃燒穩(wěn)定性更好。1.直流反接特點:①W極受熱大。②工件為陰極,溶點低,且面積大發(fā)射電子能力弱,電弧穩(wěn)定性差。③具有陰極破碎作用。直流反極性時,陰極斑點有自動尋找氧化膜的性質(zhì),這是因為金屬氧化膜逸出功小,容易發(fā)射電子,所以氧化膜上容易形成陰極斑點并產(chǎn)生電弧。陰極破碎作用實質(zhì):①陰極斑點的
2、能量密度高,②被質(zhì)量很大的正離子撞擊,致使氧化膜破碎。但是,直流反極性時,電子轟擊鎢極,放出大量的熱量。TIG焊時。陽極熱量多于陰極熱量,反極性的熱作用對焊接時不利的,放出的熱量很容易使鎢極過熱熔化,同時,由于在焊件上放出的能量不夠,焊縫熔深淺寬,生產(chǎn)率低。而且只能焊接小于3mm的薄板。所以,鎢極氬弧焊中直流反接除焊接Al、Mg等薄板外很少采用。2.直流正極性直流正極性沒有陰極破碎的特點,因為:陽極斑點的密度為200A/cm2,而陰極斑點的電流密度為106A/cm2,陽極斑點的能量比陰極斑點的能量小幾百倍;同時,陽極只受到質(zhì)量很小的電子撞擊。所以
3、,陽極沒有去除氧化膜的作用。采用直流正極性有下列優(yōu)點:①工件為陽極,工件接受電子轟擊放出的全部能量,產(chǎn)生大量的熱,因此熔池深而窄,生產(chǎn)率高,工件的收縮變形都小。②鎢極不易過熱,鎢極接收正離子轟擊時放出的能量小,發(fā)射電子付出大量的逸出功。③鎢棒的熱發(fā)射能力很強,當(dāng)采用小直徑鎢棒時,電流密度大,有利于電弧穩(wěn)定,電弧穩(wěn)定性比反極性好。所以,除焊接Al、Mg等合金外一般都采用直流正接。二、交流鎢極氬弧焊焊接Al、Mg合金一般都用交流電,這樣交流負極性的半波里,陰極有去除氧化膜的作用,它可以清除熔池表面的氧化膜。正極性的半波里,鎢極得到冷卻,同時又發(fā)射足夠
4、的電子,有利于電弧穩(wěn)定。但交流電源也存在如下問題:1.直流分量,2.交流電弧的穩(wěn)弧措施。1.直流分量在交流電弧的情況下,由于電極和母材的電熱物理性能以及幾何尺寸等方面存在差異,造成了交流電兩半周中的弧柱導(dǎo)電率、電場強度和電弧電壓不對稱,如圖6—3所示。正半周內(nèi),鎢極為陰極,弧柱電導(dǎo)率高,電場強度小,電弧電壓低而電流大,而母材的情況剛好相反,電場強度大而電流小,造成正負半周內(nèi)電流、弧壓不對稱。①危害a.使陰極去除氧化膜的作用減弱。b.直流磁通疊加在原來的交變磁通上,使鐵芯在一個方向上可能達到磁飽和狀態(tài),導(dǎo)致變壓器的激磁電流大大增加,導(dǎo)致變壓器鐵損、
5、銅損增大,效率降低,溫度升高。另一方面使焊接電流的波形嚴重畸變。②消除措施a.在焊接回路中串接一蓄電池組,如圖6—4a;b.在焊接回路中接入電阻和二極管如圖6—4b;c.在焊接回路中串接電容如圖6—4c。2.引弧和穩(wěn)弧措施交流電弧穩(wěn)定性差,且鎢極氬弧焊負半周時引弧更困難,解決的辦法有:①提高焊接電源的空載電壓穩(wěn)弧效果好,但變壓器的容量增大很多,功率因素降低,成本高,也不安全。②采用高頻振蕩器高頻振蕩器電路如圖6—5所示。實際上它是一個L—C振蕩器,它由升壓變壓器T1,火花氣隙放電器P、振蕩電容Ck、高頻輸出變壓器T2等組成。T1的二次電壓為250
6、0—3000V,當(dāng)它對CK充電時,將導(dǎo)致間隙為0.1一1.0mm的P擊穿而產(chǎn)生火花放電,這時Ck和T2電感線圈Lk構(gòu)成的振蕩電路被P短路。P被擊穿時,T1二次繞組即被短接。為保護T1不致?lián)p壞,T1設(shè)計成高漏抗變壓器。此外,C為保護電容,S為門開關(guān),都是為了防護操作者觸及2500-~3000V工頻高壓造成人身傷害。③用脈沖引弧、穩(wěn)弧它可以與高頻振蕩器聯(lián)合使用,振蕩器在保證第一次引弧后即行切斷,以后用脈沖放電保證重復(fù)引燃,也可以第一次引與以后的穩(wěn)弧都用脈沖放電。6—4交流鎢極氬弧焊機一、鎢極氬弧焊機的一般結(jié)構(gòu)TIG焊機一般結(jié)構(gòu)由焊接電源、焊炬、供氣及
7、供水系統(tǒng)及焊接控制裝置。若是自動焊還有送絲機構(gòu)、小車行走機構(gòu)。(一)焊接電源TIG焊機采用直流、交流或交直流兩用電源,鋁及鋁合金用交流電,若進行不銹鋼等金屬的焊接,則用直流正接。鎢極氬弧焊機,無論是直流還是交流都采用陡降外特性或垂直外特性,弧長發(fā)生變化時,引起電流變化極小。(二)供氣及供水系統(tǒng)1.供氣系統(tǒng)主要由氬氣瓶、減壓器、流量計及電磁氣閥等組成。2.焊炬結(jié)構(gòu)及氣體保護效果1)氣體保護效果氣體保護焊時,要達到保護的效果,即要求氣體從噴嘴噴出后能排除空氣,那么,保護氣體要有合適的流態(tài)。流體有兩種流態(tài):一種是層流;一種是紊流。保護氣體的保護作用主要
8、是依靠噴嘴外端近壁層流層的作用,猶如保護膜一樣,包圍著氬氣流,近壁層流層越厚,其保持穩(wěn)定氣層的長度越長,保護效果越好。2)焊炬及噴嘴的結(jié)