钨电极和保护气体

/钨电极和保护气体

1。`1钨极

钨极作为氩弧焊的电极,对它的基本要求是：发射电子能力要强;耐高温而不易熔ﻫ

化烧损；有较大的许用电流。钨具有高的熔点（3410℃）和沸点(590０℃）、强度大（可达８50～11０0MPa、热导率小和高温挥发性小等特点，因此适合作为不熔化电极.目前国内所用的钨极有纯钨、钍钨和铈钨三种，其牌号、化学成分和特点如表1所示;三种钨极的性能比较见表2,不同直径钨极的许用电流范围如表３所示.有些国家还采用锆钨、镧钨、钇钨作为电极使用,进一步提高钨极的性能，表４列出部分钨棒的国外规格标准。ﻫ

表１钨极氩弧焊常用电极的化学成分电极牌号化学成分（质量分数）（％）ＷThO2CeOSiO2Ｆe2O3＋Al2O3ＭoCａOW1>99.2——０。030．030。0１0.01Ｗ２〉9９．85———总含量不大于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钨极性能比较名称空载电压电子ﻫ溢出功小电流下

断弧间隙弧压许用电流放射性

剂量化学稳

定性大电流ﻫ时烧损寿命价格纯钨高高短较高小无好大短低钍钨较低较低较长较低较大小好较小较长较高铈钨低低长低大无较好小长较高表4钨电极的国际规格(ISO）［5]电极直径/ｍm直流／Ａ交流/A正接（电极-）反接(电极＋)纯钨钍钨、铈钨纯钨钍钨、铈钨纯钨钍钨、铈钨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牌号化学成分(质量分数)(％)标准颜色氧化物杂质WWp——≤0。２０99。8绿色WT4ThO２0。3５～0。５5〈0.２0余量蓝色WT10TｈO20。85~1.20<0.20余量黄色WＴ20ＴｈＯ2１．70~2.20〈0．20余量红色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保护气体

焊接时,保护气体不仅仅是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质。因此保护气的特性（如物理特性、化学特性等）不仅影响保护效果也影响到电弧的引燃、焊接过程的稳定以及焊缝的成形与质量。用于ＴIG焊的保护气体大致有三种。使用最广泛的是氩气。因此,通常我们习惯把TIG焊简称氩弧焊。其次是氦（He）气，由于氦气比较稀缺，提炼困难，价格昂贵,国内用得极少。最后一种是混合气体，由两种不同成分的气体按一定的配比混合后使用。

（1）氩气是惰性气体，几乎不与任何金属产生化学反应，也不溶于金属中.氩气的性能见表5。其密度比空气大，而比热容和热导率比空气小。这些特性使氩气具有良好的保护作用,并且具有好的稳弧特性。

表5某些气体性能参数气体分子量

(或相对原子质量）密度(273K,ﻫ０。1ＭPa)/kg·ｍ—3电离电位

/V比热容(273K时)

／（J/g·Ｋ）热导率（2７３K时）ﻫ/W·(m·K)-１50０0K时ﻫ离解程度Ar３9。944１.78215.７0.５2３0．０１58不离解He4．00３0.178２4．５5。23００．1390不离解H2２。01６0.08913.514．2320.19760。96N2２8。0１61。25０1４。51。03８0.０243０。038空气２91．293—1．0050。023８—不同金属焊接时对氩气纯度要求见表6

表６各种金属对氩气纯度要求［5］。焊接材料厚度/mm焊接方法氩气纯度(纯度分数）(%）电流种类钛及其合金0．5以上钨极手工及自动99.99直流正接镁及其合金０。5~2.0钨极手工及自动99.９交流铝及其合金0.5～2.０钨极手工及自动99.9交流铜及其合金0。5～３．0钨极手工及自动99.8直流正接或交流不锈钢，耐热钢0.1以上钨极手工及自动99．７直流正接或交流低碳钢、低合金钢0。１以上钨极手工及自动99。7直流正接或交流

(２)氦气也是惰性气体,从表5可知，氦气的电离电位很高，故焊接时引弧较困难。氦气和氩气相比较,由于其电离电位高，热导率大,在相同的焊接电流和电弧长度下，氦弧的电弧电压比氩弧高（即电弧的电场强度高）,使电弧有效大的功率。氦气的冷却效果好，使得电弧能量密度大，弧柱细而集中，焊缝有较大的熔透率。ﻫ

氦气的原子质量轻、密度小，要有效地保护焊接区域，其流量要比氩气大得多。由于价格昂贵，只在某些特殊场合下应用,如核反应堆的冷却棒、大厚度的铝合金等。

钨极氦弧焊一般用直流正接.即使对于铝镁及其合金的焊接也不采用交流电源。原因是电弧不稳定,阴极清理作用也不明显。由于氦弧发热量大且集中,电弧穿透力强，在电弧很短时，正接也有一定的去除氧化膜效果。直流正接氦弧焊焊接铝合金,单道焊接厚度可达1２ｍｍ，正反双面焊可达2０ｍｍ。与交流氩弧焊相比,熔深大、焊道窄、变形小、软化区小、金属不易过烧。对于热处理强化铝合金(如锻铝LＤl０），其接头的常温及低温力学性能均优于交流氩弧焊。ﻫ

（3）混合气体在单一气体的基础上加入一定比例的某些气体可以改变电弧形态、提高电弧能量、改善焊缝成形及力学性能、提高焊接生产率。目前用得较多的混合气体有以下几种配比：

1）氩一氦混合气体

它的特点是电弧燃烧稳定，阴极清理作用好，具有高的电弧温度，工件热输入大,熔透深，焊接速度几乎为氩弧焊的两倍。一般混合体积比例是氦。７５%～80％加氩２5％～２0%(体积分数).ﻫ

２）氩一氢混合气体

氩气中添加氢气也可提高电弧电压，从而提高电弧热功率，增加熔透，并有防