脈沖鎢極氬弧焊采用可控的直流或交流脈沖電流來加熱工件，每當(dāng)一次脈沖電流通過時(shí)，焊件上就產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)狀熔池（圖2-71（a）），脈沖電流停歇時(shí)，點(diǎn)狀熔池凝固結(jié)晶，（圖2-71（b））此時(shí)，由基值電流來維持電弧穩(wěn)定燃燒，等下一個(gè)脈沖電流到來時(shí)，再次產(chǎn)生點(diǎn)狀熔池（圖2-71（c）），形成焊點(diǎn)。焊縫由各個(gè)焊點(diǎn)相互重疊排列而成。

圖2-71　脈沖鎢極氬弧焊示意圖

1—焊件；2—焊絲；3—?dú)鍤猓?—噴嘴；5—鎢極；6—焊接電??；7—熔池

脈沖鎢極氬弧焊分為直流脈沖鎢極氬弧焊和交流脈沖鎢極氬弧焊，直流脈沖鎢極氬弧焊目前已成為應(yīng)用范圍十分廣泛的鎢極氬弧焊方法。直流脈沖鎢極氬弧焊分為低頻（0.1～15Hz）、中頻（10～500Hz）、高頻（10～20kHz），其中以低頻脈沖鎢極氬弧焊應(yīng)用最為普遍。低頻脈沖鎢極氬弧焊有以下特點(diǎn)。

（1）直流鎢極氬弧焊難以在10A以下的電流穩(wěn)定焊接，采用脈沖調(diào)制后，平均電流可降到2A左右，足夠高的脈沖峰值電流使電弧挺度提高，并保證足夠熔深；很短的脈沖峰值時(shí)間及隨后的低幅值基值電流又可防止焊縫燒穿或過熱，特別適合于薄板及母材熱敏感性強(qiáng)，要求熱輸入量低的焊件。

（2）焊縫金屬高溫時(shí)間停留短，結(jié)晶方向得以調(diào)整，焊縫金屬組織致密，同時(shí)脈沖電流對(duì)熔池有攪拌作用，可減少裂紋傾向，擴(kuò)大了可焊材料的范圍。

（3）通過調(diào)節(jié)脈沖峰值電流（I_p）、峰值時(shí)間（t_p）、基值電流（I_b）、基值時(shí)間（t_b），如圖2-72所示，可以精確控制電弧的能量和熔池尺寸，從而調(diào)節(jié)焊縫成形和冷卻結(jié)晶過程，特別適合于無襯墊的打底焊、單面焊雙面成形及全位置焊接。

一、工藝與操作技巧

低頻脈沖鎢極氬弧焊目前廣泛采用的是矩形波，如圖2-72所示，對(duì)于理想矩形波，其平均電流I_a可以表示為：

式中f——脈沖頻率，

γ——脈沖占空比；

圖2-72 低頻脈沖TIG焊電流矩形波特征

I_p—脈沖峰值電流；t_p—脈沖峰值時(shí)間；I_b—脈沖基值電流；t_b—脈沖基值時(shí)間

（1）I_p和t_p。脈沖峰值電流（I_p）和脈沖峰值時(shí)間（t_p）是決定焊縫熔寬和熔深的主要因素。其他參數(shù)不變時(shí)，增大I_p和t_p均使熔深及熔寬增加；即使在脈沖能量保持不變的前提下，即I_p增大而t_p減小時(shí)，焊縫熔深及熔寬也將隨著I_p提高而增加。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)材質(zhì)及焊件厚度或熔深要求首先確定I_p和t_p的匹配，I_p較大時(shí)，可相應(yīng)減小t_p。

（2）I_b和t_b。基值電流（I_b）及其持續(xù)時(shí)間（t_b）對(duì)焊縫熔深、熔寬影響不大，但對(duì)焊縫表面成形將有明顯的影響。為了充分發(fā)揮脈沖TIG焊的特點(diǎn)，一般選用較小的I_b，但如果I_p/I_b太大，即I_p確定后，I_b太小，由于基值期間熔池冷卻速度太快，焊縫中心會(huì)出現(xiàn)明顯的凹陷。t_b對(duì)焊縫成形影響很小，但t_b增大時(shí)，熔池冷卻時(shí)間增加，焊件熱輸入明顯減小。

（3）對(duì)于熱裂紋傾向大的焊件，應(yīng)選用較低的I_p/I_b，而t_p/t_b則應(yīng)大一些。在全位置焊接時(shí)，平焊位置區(qū)域應(yīng)選用較低的I_p/I_b，較高的t_p/t_b；立焊位置應(yīng)選用較高的I_p/I_b，較低的t_p/t_b；而仰焊位置應(yīng)選用最高的I_p/I_b和最低的t_p/t_b。

（4）焊接速度（v_w）。焊接速度應(yīng)考慮I_p和t_p之間匹配。I_p、t_p確定后，v_w太快，會(huì)造成前后脈沖所形成焊點(diǎn)搭接區(qū)熔深不足，甚至不搭接，通常：

v_w＜3600fL_s

式中L_s——熔深足夠時(shí)相鄰焊點(diǎn)之間的間距，m；

v_w——焊接速度，m/h；

f——脈沖頻率。

當(dāng)I_p和t_p提高時(shí)，L_s可提高，焊接速度（v_w）也可以增大。

（5）一般手工脈沖TIG焊常取f =0.5～2Hz，I_p、I_b、t_p、t_b、v_w確定后，頻率提高時(shí)，由于會(huì)造成t_p減小，焊縫熔深、熔寬將減小。

表2-10為低頻脈沖TIG焊的焊接工藝參數(shù)。

表2-10　低頻脈沖TIG焊的焊接工藝參數(shù)

二、操作實(shí)例

某廠生產(chǎn)的鍋爐過熱器集箱管道為15CrMo，規(guī)格為φ42mm×3.5mm，如圖2-73所示。15CrMo鋼材的碳當(dāng)量在0.45%～0.58%之間，淬硬性較大，脈沖電流焊接使熔池金屬的高溫停留時(shí)間短，所以金屬組織細(xì)密，可減少產(chǎn)生裂紋的影響，確保產(chǎn)品的可靠性，因此決定采用手工脈沖TIG焊進(jìn)行焊接。

圖2-73　集箱管道的焊接

1—集箱；2—已焊管道；3—待焊管道；4—槽鋼

焊接工藝如下。

（1）焊絲牌號(hào)為H13CrMoA，規(guī)格為φ2.5mm，氬氣純度不小于99.99%。

（2）坡口形式如圖2-74所示。

（3）采用國(guó)產(chǎn)WSM-40氬弧焊機(jī)，直流正接。鎢極為WCe-20型，規(guī)格為φ2.0mm。噴嘴采用圓柱形陶瓷噴嘴，內(nèi)徑為φ10mm。

（4）焊前將坡及其內(nèi)外兩側(cè)15～20mm范圍內(nèi)的鐵銹、油、漆等污物清理干凈，直到露出金屬光澤后用丙酮擦洗，焊絲上的防銹油及鐵銹等要用棉紗和砂紙等擦磨干凈，剪成300～500mm后用丙酮擦拭待用。

（5）15CrMo鋼淬硬性大，但由于該設(shè)備管道壁薄，拘束應(yīng)力小，可不作焊前預(yù)熱及焊后熱處理，但環(huán)境溫度低于0℃時(shí)禁止施焊。同時(shí)風(fēng)速大于2m/s時(shí)，不采取擋風(fēng)措施禁止施焊。

（6）焊接電流參數(shù)如表2-11所示。

圖2-74　坡口形式

表2-11　脈沖焊接電流參數(shù)

（7）鎢極端部錐度為30°～40°，端部直徑為0.3～0.6mm，鎢極伸出長(zhǎng)度為5～8mm，保護(hù)氣流量為7～10L/min。

（8）焊縫接頭往往是不易保證質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于氬弧焊來講，焊縫接頭處尤其易出現(xiàn)氣孔。為盡量減少焊縫接頭的數(shù)量，打底焊時(shí)設(shè)置一處定位焊縫，其長(zhǎng)10～15mm，厚2～3mm。定位焊縫要保證質(zhì)量，不允許出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等缺陷，發(fā)現(xiàn)有上述缺陷，需馬上打磨掉重新焊接。若錯(cuò)邊量超過0.3mm，不得強(qiáng)力矯正，需打磨掉重新組裝焊接。定位焊縫與正常焊縫施焊規(guī)范相同。前半圈焊完后應(yīng)將點(diǎn)固焊縫徹底磨去。

（9）如圖2-75（a）所示，點(diǎn)固焊縫設(shè)在a點(diǎn)，從離開c點(diǎn)處5～8mm的b點(diǎn)引弧焊接。其焊槍與焊絲的相對(duì)位置如圖2-75（a）、（b）所示。施焊過程中，注意氬氣保護(hù)及送絲頻率，焊到d點(diǎn)左側(cè)5～8mm的e點(diǎn)收弧。

圖2-75　焊接操作示意圖

（10）考慮到視線范圍、氣體保護(hù)等因素的影響，（e～g）點(diǎn)內(nèi)焊縫施焊方向選定為g～e點(diǎn)，從距f點(diǎn)5～8mm處的g點(diǎn)引弧，在e點(diǎn)接頭收弧。此焊過程中，需要焊工左手控制焊槍，而用右手送焊絲。管子的后半圈（g～a～b）與前半圈（b～d～g）焊接基本相同。

（11）在坡口內(nèi)引弧，電弧引燃后，由于始焊溫度較低，所以需要短暫時(shí)間的預(yù)熱，待上下坡口金屬熔化后開始填加焊絲。但氬弧焊電弧溫度又較高，所以其預(yù)熱時(shí)間不能太長(zhǎng)，熔孔不能太大，否則很容易燒穿形成背面焊瘤，并往往伴有氣孔等缺陷。正常焊接過程中電弧長(zhǎng)度應(yīng)控制在2.5～4mm之間。

（12）收弧時(shí)要多填加焊絲，防止產(chǎn)生縮孔和裂紋。?；r(shí)，先用拇指按一下焊槍上的微動(dòng)開關(guān)，待電流衰減電弧熄滅后，繼續(xù)保護(hù)高溫熔池10s以上，防止焊縫氧化，延時(shí)斷氣后再移開焊槍。若收弧處產(chǎn)生缺陷，需打磨掉再進(jìn)行焊接，一般情況下，禁止采取用電弧熱消除缺陷的方法。

（13）無論起弧接頭還是收弧接頭其熔孔均應(yīng)比坡口間隙每側(cè)增寬0.5～1mm，形成熔孔后填加焊絲。特別注意收弧接頭處不要產(chǎn)生未焊透、未熔合等缺陷。蓋面層接頭處要注意外觀質(zhì)量。

（14）在峰值電流（即脈沖電流）作用時(shí)填加焊絲。焊絲沿焊縫間隙送入熔池前端，不能直接送入根部，從而使熔滴自然過渡到熔池，以有效控制背面成形及余高。送絲要有節(jié)奏，干凈、利落。動(dòng)作要穩(wěn)，以免破壞保護(hù)效果；與氣焊相比，動(dòng)作要小，防止焊絲端部氧化及帶入空氣。焊絲端部時(shí)刻保持一定的形狀，尤其不能形成“固瘤”。焊絲端部形狀不好或氧化太厲害時(shí)應(yīng)?；〔⑶野讯瞬考羧ピ俸?。焊絲不能與高溫下的鎢極相碰，否則鎢極端部會(huì)突然變粗而導(dǎo)致電弧不穩(wěn)。

（15）蓋面時(shí)焊絲和焊槍均需上下輕微擺動(dòng)以使上下熔合良好焊縫金屬圓滑過渡到母材注意控制熔池溫度，溫度太高時(shí)很容易形成背面塌陷。蓋面層與打底層接頭要盡量錯(cuò)開。填絲、擺動(dòng)注意節(jié)奏。