一、鎢極脈(mo)沖氬弧(hu)焊工作原(yuan)理

  鎢極脈(mo)沖氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)是在普通(tong)鎢極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)基礎上發展起(qi)來的(de)(de)一(yi)種新的(de)(de)焊(han)(han)接工藝(yi)，通(tong)過(guo)控(kong)制焊(han)(han)接電(dian)流(liu)按(an)一(yi)定(ding)頻率周期地(di)變化(hua)。每(mei)一(yi)次脈(mo)沖電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)時(shi)，焊(han)(han)件被加熱(re)熔(rong)(rong)化(hua)，形成一(yi)個點(dian)狀(zhuang)的(de)(de)熔(rong)(rong)池(chi)。脈(mo)沖電(dian)流(liu)處(chu)于停(ting)歇(xie)期間(jian)，點(dian)狀(zhuang)熔(rong)(rong)池(chi)冷凝，電(dian)弧(hu)(hu)由基值電(dian)流(liu)維持燃燒（輸(shu)入給焊(han)(han)件的(de)(de)能量很小(xiao)），即以(yi)一(yi)個較(jiao)小(xiao)的(de)(de)基值電(dian)流(liu)來維持一(yi)個電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)電(dian)離通(tong)道，以(yi)便(bian)下(xia)一(yi)次脈(mo)沖電(dian)流(liu)導通(tong)時(shi)，脈(mo)沖電(dian)弧(hu)(hu)能可靠(kao)地(di)燃燒，熔(rong)(rong)化(hua)金屬(shu)，形成一(yi)個新的(de)(de)焊(han)(han)點(dian)。只要合理(li)(li)地(di)調節(jie)間(jian)歇(xie)時(shi)間(jian)和適當的(de)(de)焊(han)(han)槍移動速度，保證(zheng)相鄰兩(liang)焊(han)(han)點(dian)之間(jian)有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)相互(hu)重(zhong)疊量，就可獲(huo)得一(yi)條連續致密的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)。脈(mo)沖電(dian)路原(yuan)理(li)(li)見圖4-41。

二、鎢極脈沖氬(ya)弧焊工(gong)藝(yi)特點及其適(shi)用范圍

  在焊接厚度小于1mm奧氏體不銹鋼(gang)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)(ke)調工藝參數多，可(ke)(ke)以(yi)精確地控制待焊(han)件(jian)的熱輸入和熔池的形狀及(ji)尺寸。因(yin)而可(ke)(ke)提高焊(han)縫抗燒穿和熔池的保持能力，易獲(huo)得均(jun)勻熔深。所以(yi)特別適用于(yu)薄板（薄至0.1mm）焊(han)接(jie)和全(quan)位置焊(han)接(jie)以(yi)及(ji)單面(mian)焊(han)背(bei)面(mian)成(cheng)形的焊(han)接(jie)工藝。

   ②. 可(ke)以用較(jiao)低的熱(re)輸(shu)入(ru)獲得(de)較(jiao)大的熔深，這樣可(ke)以減少焊(han)接熱(re)影響區和(he)焊(han)件變形。

   ③. 在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程中，脈(mo)沖電流(liu)對點狀熔池有(you)較強的(de)(de)攪(jiao)拌作(zuo)用，而且熔池金(jin)屬冷(leng)凝快(kuai)，高溫停留(liu)時間短，焊(han)縫金(jin)屬組織致密，可(ke)以(yi)減少(shao)敏(min)感材料產生裂紋的(de)(de)傾向。對于奧氏體不銹鋼(gang)還能(neng)提高焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐腐蝕性能(neng)。

   ④. 每個焊點加熱和冷卻迅速，很適合于(yu)焊接(jie)導(dao)熱性(xing)能強(qiang)或厚度特(te)別大的焊件(jian)。

   ⑤. 焊(han)(han)縫(feng)成(cheng)形(xing)美(mei)觀(guan)，質量穩定，焊(han)(han)接接頭力學性能高于普通(tong)鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)接接頭力學性能。

  根(gen)據脈沖(chong)頻率不同，可分為低頻脈沖(chong)氬弧(hu)焊(han)和高頻脈沖(chong)氬弧(hu)焊(han)。鎢極(ji)脈沖(chong)氬弧(hu)焊(han)可根(gen)據焊(han)件的厚薄來選擇是否(fou)填加焊(han)絲，也可以用氦氣(qi)作為保護氣(qi)體。

三、低頻脈(mo)沖氬弧焊(han)

  ①. 基本(ben)原理(li)

    焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)大(da)小（直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)或交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)有效值(zhi)）呈周(zhou)期性(xing)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)變(bian)(bian)化(hua)，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)，從(cong)(cong)每秒接(jie)近于(yu)(yu)(yu)一(yi)(yi)次至幾次，至多(duo)不(bu)(bu)(bu)過(guo)十幾次，即以(yi)(yi)低頻(pin)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)供給電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)。圖4-42為常見的(de)(de)(de)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)波形，從(cong)(cong)圖中(zhong)可以(yi)(yi)看出(chu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)焊(han)(han)(han)時的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)由兩個電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)組(zu)成(cheng)：脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)和(he)(he)(he)基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)；焊(han)(han)(han)接(jie)時間(jian)(jian)也(ye)是由脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)持(chi)續時間(jian)(jian)和(he)(he)(he)基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)持(chi)續時間(jian)(jian)兩部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。它們是用來調節和(he)(he)(he)控(kong)制焊(han)(han)(han)縫熱輸入(ru)的(de)(de)(de)主要(yao)參數。在一(yi)(yi)個脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)期間(jian)(jian)，基(ji)(ji)本金屬熔(rong)化(hua)到一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)熔(rong)深；隨(sui)之，馬(ma)上(shang)轉變(bian)(bian)為一(yi)(yi)個小電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)（基(ji)(ji)值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)），它的(de)(de)(de)主要(yao)作用是維持(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)不(bu)(bu)(bu)至于(yu)(yu)(yu)熄(xi)滅，也(ye)提供一(yi)(yi)個熔(rong)池冷卻凝固條(tiao)件(jian)、使焊(han)(han)(han)件(jian)不(bu)(bu)(bu)至于(yu)(yu)(yu)燒穿。其實，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)所完成(cheng)的(de)(de)(de)連續焊(han)(han)(han)縫是由許多(duo)焊(han)(han)(han)點(dian)搭接(jie)而成(cheng)的(de)(de)(de)。焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)周(zhou)期性(xing)變(bian)(bian)化(hua)，不(bu)(bu)(bu)僅能(neng)保證得(de)到一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)熔(rong)深，又不(bu)(bu)(bu)至于(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)(han)穿工件(jian)，而且隨(sui)著頻(pin)率(lv)節奏可以(yi)(yi)得(de)到波紋美觀的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫。通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)變(bian)(bian)化(hua)，使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭金相組(zu)織變(bian)(bian)得(de)均勻，還細(xi)化(hua)了(le)晶(jing)粒，從(cong)(cong)而提高了(le)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)和(he)(he)(he)耐腐蝕能(neng)力。所以(yi)(yi)用脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)奧氏(shi)體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼薄(bo)件(jian)和(he)(he)(he)中(zhong)厚件(jian)是非常有益的(de)(de)(de)。

  ②. 工藝參數(shu)的選擇

    脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)鎢極氬弧焊的工藝參(can)數(shu)(shu)主要有(you)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值（Ip或(huo)ip）、基(ji)(ji)值電(dian)(dian)流(liu)（Ib或(huo)ib）、脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)持續時間(jian)(jian)（tp）、基(ji)(ji)值電(dian)(dian)流(liu)持續時間(jian)(jian)（tb），其中交流(liu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)參(can)數(shu)(shu)ip、ib分(fen)別指脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)流(liu)和基(ji)(ji)值電(dian)(dian)流(liu)在持續時間(jian)(jian)內的有(you)效值。此外還有(you)脈(mo)(mo)幅(fu)比RA、脈(mo)(mo)寬比Rw、脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)周期T、脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)(chong)頻率(lv)f，各參(can)數(shu)(shu)之間(jian)(jian)的關系(xi)如下：

   脈沖鎢(wu)極氬弧焊的工(gong)藝(yi)參數，通(tong)常按下述原則和步(bu)驟選(xuan)擇。

     a. 對于(yu)一(yi)定(ding)的(de)母材(cai)厚(hou)(hou)度(du)(du)，脈沖電(dian)流Ip（或ip）取決于(yu)被焊母材(cai)的(de)種(zhong)類(lei)，而與母材(cai)厚(hou)(hou)度(du)(du)無關，所以通常先(xian)按(an)被焊材(cai)料選(xuan)(xuan)擇(ze)Ip（或ip），然后再按(an)母材(cai)厚(hou)(hou)度(du)(du)決定(ding)脈沖電(dian)流維持(chi)時(shi)間tp,不同材(cai)料及(ji)厚(hou)(hou)度(du)(du)的(de)Ip（或ip）及(ji)tp值可參(can)考圖(tu)4-43進行(xing)選(xuan)(xuan)擇(ze)。當焊接薄件時(shi)，Ip（或ip）值應(ying)(ying)選(xuan)(xuan)低于(yu)圖(tu)示(shi)的(de)數(shu)值，同時(shi)適當延(yan)長tp值；焊接厚(hou)(hou)件時(shi)，Ip或i，值應(ying)(ying)稍高于(yu)圖(tu)示(shi)的(de)數(shu)值，并適當縮(suo)短tp值。

     b. 基值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)Ib（或(huo)ib）與基值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)維持(chi)時(shi)間tb相互要匹配，應保(bao)證(zheng)電(dian)(dian)弧不(bu)熄(xi)弧和熔池(chi)在基值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)期(qi)間得以凝固。通常(chang)基值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)Ib是脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)Ip（或(huo)ip）的(de)10％～20％，基值(zhi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)維持(chi)時(shi)間tb為(wei)脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)持(chi)續時(shi)間tp的(de)1～3倍。

     c. 脈幅(fu)比RA和(he)(he)脈寬比Rw值較(jiao)大(da)時，脈沖特點較(jiao)顯(xian)著，有利(li)于克服熱裂紋(wen)，但過大(da)會增加咬(yao)邊(bian)傾(qing)向。需在(zai)焊(han)接過程中對焊(han)接速度(du)進行合(he)理調節來控制熔透(tou)率，避免產生熱裂紋(wen)和(he)(he)咬(yao)邊(bian)。

     d. 焊接速度(du)要(yao)(yao)和脈沖頻率相匹配，以保證焊點間距的要(yao)(yao)求(qiu)，它們之間的關系是：

  Lw 不(bu)(bu)能太大(da)，否則焊點之(zhi)間無重疊量(liang)，而(er)得不(bu)(bu)到連續致密的焊縫，常用(yong)(yong)頻率一般(ban)低于10Hz，可參考表(biao)4-40選(xuan)用(yong)(yong)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)脈沖(chong)鎢極氬弧焊焊接工(gong)藝(yi)參數，可參考表(biao)4-41、表(biao)4-42。

四、高(gao)頻(pin)脈沖鎢極氬弧焊

   高(gao)頻(pin)(pin)脈沖鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)與低頻(pin)(pin)脈沖氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)不同(tong)之處，是(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流以(yi)每秒鐘幾千次甚(shen)至幾萬次的(de)(de)極(ji)(ji)高(gao)頻(pin)(pin)率變化(hua)著。這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)高(gao)頻(pin)(pin)脈沖電流使電弧(hu)的(de)(de)磁收縮(suo)效應比(bi)較強烈(lie)，電弧(hu)直(zhi)徑受到的(de)(de)壓(ya)縮(suo)更為激(ji)烈(lie)，增強了電弧(hu)的(de)(de)挺度。同(tong)時使熔池能很好地(di)攪拌，改善了焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)冶金性能，特別(bie)適合鋁及(ji)鋁合金的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。高(gao)頻(pin)(pin)脈沖電弧(hu)產生的(de)(de)壓(ya)力還導致超聲(sheng)振動，它可以(yi)增強熔化(hua)金屬(shu)的(de)(de)流動性。這(zhe)(zhe)些都有(you)(you)利(li)于細化(hua)晶粒(li)，減少焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)氣孔，使焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)成形美觀。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電流平均值相等(deng)的(de)(de)情況下，高(gao)頻(pin)(pin)脈沖鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度可比(bi)普(pu)通鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)提(ti)高(gao)1倍，這(zhe)(zhe)就必然會縮(suo)短焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)金屬(shu)的(de)(de)高(gao)溫停留(liu)時間(jian)，對改善奧氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐蝕性是(shi)(shi)有(you)(you)益的(de)(de)。但是(shi)(shi)，這(zhe)(zhe)種焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法在(zai)施焊(han)(han)(han)(han)(han)過程中有(you)(you)刺耳的(de)(de)噪聲(sheng)。

   有關脈沖(chong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)機的型號很多，表4-43列(lie)出了(le)國內幾(ji)種脈沖(chong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)機型號及其(qi)主要技(ji)術性(xing)能，可供選用。