非熔化極氬弧焊和等離子弧焊對鎢極的要求是:發射電子能力要強,耐高溫而不易熔化及燒損,以及能允許使用較大的焊接電流等。金屬鎢棒具有熔點溫度(約為3410℃±10℃)高和沸點溫度(約5900℃)高、強度大、導熱系數小和高溫揮發性小等特點,能滿足作為電極材料的性能要求,所以,目前在焊接生產中被廣泛采用。


一、焊接生產中對電極材料的要求


 實踐表明,鎢極的質量對電弧和焊接過程的穩定性以及焊接質量有很大的影響。焊接生產中對電極材料提出了以下3項評定標準:


  1. 最大許用電流


 鎢極的最大許用電流值要高。若焊接電流超過許用電流,就易使鎢極末端局部熔化而落入熔池,這樣會改變焊縫金屬的化學成分或產生夾鎢缺陷。若鎢極末端形成熔球,則位于熔球表面上的電弧斑點易受外界因素的干擾而游動,使電弧飄蕩不穩,并降低保護氣體的保護效果。


 鎢極的最大許用電流同鎢極的化學成分與直徑、電流種類與電源極性、鎢極伸出導電嘴的長度等有關。一般在前兩項已確定的情況下,外伸長度上產生的電阻熱和鎢極受冷卻的條件,即成為選用焊接電流大小的主要因素。


   2. 鎢極的損耗


  鎢極在焊接過程中的損耗對自動焊過程的穩定性和焊縫成型質量有明顯的影響。鎢極的損耗可分為兩種情況:


  正常損耗  是指在正常的焊接過程中,鎢極因熱蒸發和緩慢氧化等累計的損耗,常用單位時間內的損耗量(g/min)來表示。正常損耗量和鎢極的化學成分、采用的電流種類及電源極性等有關。在鎢極的化學成分一定時,由于氬弧中的陽極溫度和發熱量比陰極高,因而采用直流反極性時鎢極的損耗比采用交流電時高,而用交流電時的鎢極損耗又大于直流正極性接法。


  異常損耗 主要發生在多次短路引弧或鎢極末端與填充焊絲及熔池接觸時。這時鎢極末端被熔化金屬所玷污,使熔化溫度降低,導致鎢極的損耗大大超過正常損耗值。一般只要在焊接時給予注意,即可避免異常損耗。


 3.  引弧及穩弧性能


 主要由鎢極的逸出功大小來決定。逸出功低,則發射電子的能力就強,引弧和穩弧性能就好,反之就差。


  以上述3條標準來衡量,用純鎢做電極還是不夠理想的,首先是純鎢的逸出功還較高,要求焊機的空載電壓高;其次,在使用大電流和長時間焊接時,純鎢的燒損仍較明顯。若在鎢極中加進一些可降低逸出功的元素(如:釷、鈰、鋯等)或它們的氧化物,即能改善電極的使用性能。因此,目前在鎢極氬弧焊焊接生產中,廣泛使用釷鎢極和鈰鎢極,其牌號和化學成分見表3-15。


表 15.jpg


二、釷鎢極的特性


 釷鎢極中含有ThO,可降低逸出功,故能大大提高陰極發射電子的能力,改善引弧和穩弧性能;可降低對焊機的空載電壓值要求,也就是說釷鎢極的引弧電壓低;能減少陰極的發熱量,降低電極的損耗,且可增大焊接的許用電流值。


 雖然如此,但在使用中發現釷具有微量的放射性,在磨削釷鎢極時其粉塵對操作者身體健康有害。


 為了改善焊工的勞動條件,我國試制成功了一種新的電極材--鈰鎢極。經初步使用鑒定,在直流小電流焊接時,鈰鎢極比釷鎢極更容易引燃電弧且能減小電極的損耗。另外,鈰鎢極的放射性劑量很低,國內已推廣采用,效果較好。不過在大電流等離子弧焊時,發現鈰鎢極有時容易燒損,電極一次修磨后的使用周期短。對鈰鎢極的性能還有待進一步研究。


三、鎢極的磨削


  鎢極端部的形狀、光潔度及尺寸對焊接許用電流大小、電弧的穩定性和焊縫成型等有直接的影響。如果鎢極表面粗糙、不同心和尺寸不合適,產生的電弧既不集中又不穩定。因此,鎢極磨削的質量好壞,直接影響著焊接能否正常進行,特別是等離子弧焊,對鎢棒表面、同心度要求極高。所以,鎢極的磨削,特別是等離子弧焊用鎢極的磨削最好在專用設備上進行磨制。用專用設備磨削的鎢極和手工磨削的鎢極比較見圖3-4,鎢極專用磨削機見圖3-5。


圖 4.jpg