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上發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，形成一個點狀的熔池。脈沖電流處于停歇期間，點狀熔池冷凝，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通時，脈沖電弧能可靠地燃燒，熔化金屬，形成一個新的焊點。只要合理地調節間歇時間和適當的焊槍移動速度，保證相鄰兩焊點之間有一定的相互重疊量，就可獲得一條連續致密的焊縫。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. 可調工藝參數多，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和焊件變形。

   ③. 在焊接過程中，脈沖電流對點狀熔池有較強的攪拌作用，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. 每個焊點加熱和冷卻迅速，很適合于焊接導熱性能強或厚度特別大的焊件。

   ⑤. 焊縫成形美觀，質量穩定，焊接接頭力學性能高于普通鎢極氬弧焊焊接接頭力學性能。

  根據脈沖頻率不同，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焊件的厚薄來選擇是否填加焊絲，也可以用氦氣作為保護氣體。

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時間和基值電流持續時間兩部分組成。它們是用來調節和控制焊縫熱輸入的主要參數。在一個脈沖電流期間，基本金屬熔化到一定的熔深；隨之，馬上轉變為一個小電流（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，脈沖氬弧焊所完成的連續焊縫是由許多焊點搭接而成的。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，還細化了晶粒，從而提高了焊接接頭的力學性能和耐腐蝕能力。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. 工藝參數的選擇

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

   脈沖鎢極氬弧焊的工藝參數，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，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進行選擇。當焊接薄件時，Ip（或ip）值應選低于圖示的數值，同時適當延長tp值；焊接厚件時，Ip或i，值應稍高于圖示的數值，并適當縮短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行合理調節來控制熔透率，避免產生熱裂紋和咬邊。

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

  Lw 不能太大，否則焊點之間無重疊量，而得不到連續致密的焊縫，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，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比較強烈，電弧直徑受到的壓縮更為激烈，增強了電弧的挺度。同時使熔池能很好地攪拌，改善了焊縫的冶金性能，特別適合鋁及鋁合金的焊接。高頻脈沖電弧產生的壓力還導致超聲振動，它可以增強熔化金屬的流動性。這些都有利于細化晶粒，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。

   有關脈沖鎢極氬弧焊機的型號很多，表4-43列出了國內幾種脈沖鎢極氬弧焊機型號及其主要技術性能，可供選用。