理论教育 钨材料在TIG和等离子弧焊中的应用及其优化

钨材料在TIG和等离子弧焊中的应用及其优化

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:TIG焊及等离子弧焊选择钨材料作为电极,主要是由于钨材料具有很高的熔点,能够承受很高的温度,在很广泛的电流范围内充分具备发射电子的能力。比如TIG电弧、等离子电弧的阴极电流密度通常达到106~108A/m2程度,其工作温度在电极端部通常达到3000k以上的高温。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5-8列出部分钨极的国际规格。

钨材料在TIG和等离子弧焊中的应用及其优化

电弧放电中的钨极需要具有如下几方面的性质:

1)电弧引燃容易、可靠,电弧产生在电极前端,不出现阴极斑点的上爬现象。

2)工作中产生的熔化变形及耗损对电弧特性不构成大的影响。

3)电弧的稳定性好。

TIG焊及等离子弧焊选择钨材料作为电极,主要是由于钨材料具有很高的熔点,能够承受很高的温度,在很广泛的电流范围内充分具备发射电子的能力。比如TIG电弧、等离子电弧的阴极电流密度通常达到106~108A/m2程度,其工作温度在电极端部通常达到3000k以上的高温。虽然钨极属于热阴极,发射电子带走部分热量,但是在这样高的温度下工作,钨极本身也会产生烧损。因此如何维持钨极形状的稳定性、减少钨极的烧损是很重要的。

钨极的烧损及形状的变化会带来如下几方面问题:①形状的变化会带来电弧形态的改变,影响电弧力及对母材的热输入;②焊接时会带来焊缝夹钨的问题;③影响电极的使用寿命,需要频繁换电极。此外还涉及引弧性能等。

目前钨极的材料有纯钨材料和钨的合金材料,经常使用的是纯钨极、钍钨极、铈钨极,一些性能更好的新材料电极也在发展中。

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(W)、钍钨(WTh)和铈钨(WCe)三种,其牌号、化学成分和特点见表5-5,三种钨极的性能比较见表5-6,不同直径钨极的许用电流范围见表5-7。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5-8列出部分钨极的国际规格。

表5-5 钨极氩弧焊常用电极的化学成分(www.daowen.com)

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表5-6 钨极性能比较

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表5-7 钨极许用电流

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表5-8 钨极的国际规格(ISO)

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