一、鎢極脈沖氬弧焊工作原理

  鎢極脈沖氬弧焊是在普通鎢極氬弧焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的焊接工藝，通過控制焊接電流按一定頻率周期地變化。每一次脈沖電流通過時，焊件被加熱熔化，形成一個點(diǎn)狀的熔池。脈沖電流處于停歇期間，點(diǎn)狀熔池冷凝，電弧由基值電流維持燃燒（輸入給焊件的能量很小），即以一個較小的基值電流來維持一個電弧的電離通道，以便下一次脈沖電流導(dǎo)通時，脈沖電弧能可靠地燃燒，熔化金屬，形成一個新的焊點(diǎn)。只要合理地調(diào)節(jié)間歇時間和適當(dāng)?shù)暮笜屢苿铀俣龋ＷC相鄰兩焊點(diǎn)之間有一定的相互重疊量，就可獲得一條連續(xù)致密的焊縫。脈沖電路原理見圖4-41。

二、鎢極脈沖氬弧焊工藝特點(diǎn)及其適用范圍

  在焊接厚度小于1mm奧氏體不銹鋼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(yīng)減小，但是電流密度仍然太小，導(dǎo)致鎢極局部的極斑飄移、電弧不穩(wěn)；如果焊接電流調(diào)得大些，會使焊件過熱而燒穿。為了克服上述缺點(diǎn)，且又能保證連續(xù)焊接，在20世紀(jì)60年代研制成功了氣體保護(hù)脈沖電弧焊。它的工藝特點(diǎn)及其適用范圍如下。

   ①. 可調(diào)工藝參數(shù)多，可以精確地控制待焊件的熱輸入和熔池的形狀及尺寸。因而可提高焊縫抗燒穿和熔池的保持能力，易獲得均勻熔深。所以特別適用于薄板（薄至0.1mm）焊接和全位置焊接以及單面焊背面成形的焊接工藝。

   ②. 可以用較低的熱輸入獲得較大的熔深，這樣可以減少焊接熱影響區(qū)和焊件變形。

   ③. 在焊接過程中，脈沖電流對點(diǎn)狀熔池有較強(qiáng)的攪拌作用，而且熔池金屬冷凝快，高溫停留時間短，焊縫金屬組織致密，可以減少敏感材料產(chǎn)生裂紋的傾向。對于奧氏體不銹鋼還能提高焊接接頭的耐腐蝕性能。

   ④. 每個焊點(diǎn)加熱和冷卻迅速，很適合于焊接導(dǎo)熱性能強(qiáng)或厚度特別大的焊件。

   ⑤. 焊縫成形美觀，質(zhì)量穩(wěn)定，焊接接頭力學(xué)性能高于普通鎢極氬弧焊焊接接頭力學(xué)性能。

  根據(jù)脈沖頻率不同，可分為低頻脈沖氬弧焊和高頻脈沖氬弧焊。鎢極脈沖氬弧焊可根據(jù)焊件的厚薄來選擇是否填加焊絲，也可以用氦氣作為保護(hù)氣體。

三、低頻脈沖氬弧焊

  ①. 基本原理

    焊接電流的大小（直流電或交流電的有效值）呈周期性脈沖變化，脈沖的頻率，從每秒接近于一次至幾次，至多不過十幾次，即以低頻脈沖的方法供給電流脈沖。圖4-42為常見的脈沖電流波形，從圖中可以看出脈沖焊時的電流由兩個電流組成：脈沖電流和基值電流；焊接時間也是由脈沖電流持續(xù)時間和基值電流持續(xù)時間兩部分組成。它們是用來調(diào)節(jié)和控制焊縫熱輸入的主要參數(shù)。在一個脈沖電流期間，基本金屬熔化到一定的熔深；隨之，馬上轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€小電流（基值電流），它的主要作用是維持電弧不至于熄滅，也提供一個熔池冷卻凝固條件、使焊件不至于燒穿。其實(shí)，脈沖氬弧焊所完成的連續(xù)焊縫是由許多焊點(diǎn)搭接而成的。焊接電流周期性變化，不僅能保證得到一定的熔深，又不至于焊穿工件，而且隨著頻率節(jié)奏可以得到波紋美觀的焊縫。通過電弧脈沖變化，使焊接接頭金相組織變得均勻，還細(xì)化了晶粒，從而提高了焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕能力。所以用脈沖氬弧焊焊接奧氏體型不銹鋼薄件和中厚件是非常有益的。

  ②. 工藝參數(shù)的選擇

    脈沖鎢極氬弧焊的工藝參數(shù)主要有脈沖電流幅值（Ip或ip）、基值電流（Ib或ib）、脈沖電流持續(xù)時間（tp）、基值電流持續(xù)時間（tb），其中交流脈沖參數(shù)ip、ib分別指脈沖電流和基值電流在持續(xù)時間內(nèi)的有效值。此外還有脈幅比RA、脈寬比Rw、脈沖周期T、脈沖頻率f，各參數(shù)之間的關(guān)系如下：

   脈沖鎢極氬弧焊的工藝參數(shù)，通常按下述原則和步驟選擇。

     a. 對于一定的母材厚度，脈沖電流Ip（或ip）取決于被焊母材的種類，而與母材厚度無關(guān)，所以通常先按被焊材料選擇Ip（或ip），然后再按母材厚度決定脈沖電流維持時間tp,不同材料及厚度的Ip（或ip）及tp值可參考圖4-43進(jìn)行選擇。當(dāng)焊接薄件時，Ip（或ip）值應(yīng)選低于圖示的數(shù)值，同時適當(dāng)延長tp值；焊接厚件時，Ip或i，值應(yīng)稍高于圖示的數(shù)值，并適當(dāng)縮短tp值。

     b. 基值電流Ib（或ib）與基值電流維持時間tb相互要匹配，應(yīng)保證電弧不熄弧和熔池在基值電流期間得以凝固。通常基值電流Ib是脈沖電流Ip（或ip）的10％～20％，基值電流維持時間tb為脈沖電流持續(xù)時間tp的1～3倍。

     c. 脈幅比RA和脈寬比Rw值較大時，脈沖特點(diǎn)較顯著，有利于克服熱裂紋，但過大會增加咬邊傾向。需在焊接過程中對焊接速度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)來控制熔透率，避免產(chǎn)生熱裂紋和咬邊。

     d. 焊接速度要和脈沖頻率相匹配，以保證焊點(diǎn)間距的要求，它們之間的關(guān)系是：

  Lw 不能太大，否則焊點(diǎn)之間無重疊量，而得不到連續(xù)致密的焊縫，常用頻率一般低于10Hz，可參考表4-40選用。不銹鋼脈沖鎢極氬弧焊焊接工藝參數(shù)，可參考表4-41、表4-42。

四、高頻脈沖鎢極氬弧焊

   高頻脈沖鎢極氬弧焊與低頻脈沖氬弧焊的不同之處，是焊接電流以每秒鐘幾千次甚至幾萬次的極高頻率變化著。這樣的高頻脈沖電流使電弧的磁收縮效應(yīng)比較強(qiáng)烈，電弧直徑受到的壓縮更為激烈，增強(qiáng)了電弧的挺度。同時使熔池能很好地?cái)嚢瑁纳屏撕缚p的冶金性能，特別適合鋁及鋁合金的焊接。高頻脈沖電弧產(chǎn)生的壓力還導(dǎo)致超聲振動，它可以增強(qiáng)熔化金屬的流動性。這些都有利于細(xì)化晶粒，減少焊縫氣孔，使焊縫成形美觀。在焊接電流平均值相等的情況下，高頻脈沖鎢極氬弧焊的焊接速度可比普通鎢極氬弧焊提高1倍，這就必然會縮短焊縫金屬的高溫停留時間，對改善奧氏體型不銹鋼的耐蝕性是有益的。但是，這種焊接方法在施焊過程中有刺耳的噪聲。

   有關(guān)脈沖鎢極氬弧焊機(jī)的型號很多，表4-43列出了國內(nèi)幾種脈沖鎢極氬弧焊機(jī)型號及其主要技術(shù)性能，可供選用。