交流TIG焊中直流分量的产生与消除

在生产实践中，焊接铝、镁及其合金时一般采用交流电，这样在交流电焊接过程中，当工件为阴极时，可以去除氧化膜，从而可以去除工件上形成的氧化膜。熔池表面；钨极作为阴极时，可以使钨电极冷却，同时可以发射出足够的电子，有利于电弧的稳定，这样既可以兼顾，又可以焊接。过程可以顺利进行。

然而，在使用交流电源时，也会出现以下问题：一是会产生直流分量，这是有害的；其次，交流电源每秒过零点100次，必须采取稳弧措施。

下面主要介绍直流分量的产生和消除。

在交流电弧情况下，由于电极和母材的电热物理性能和几何尺寸的差异，交流电流两个半周期内的弧柱电导率、电场强度和电弧电压为不对称，使得电弧电流也不对称。钨极阴极半周期内，弧柱导电率高，电场强度小，电弧电压低，电流大；在母材为阴极的半个周期中，情况正好相反，电弧电压高，电流小。由于两个半周期电流的不对称性，交流电弧的电流可以看作是由两部分组成，一部分是交流电流，一部分是叠加在交流部分上的直流电流，后者是直流分量。交流电弧中产生直流分量的现象称为交流钨极氩弧焊的整流效应。这种整流效应不仅存在于铝的交流TIG焊接过程中，而且当两种电极材料的物理性能有较大差异时也会发生。用交流电焊接铜、镁等合金时也存在这个问题。即使采用相同材料进行交流焊接时，由于电极和工件几何形状以及散热条件的差异，也会存在直流分量，但数值很小，不影响设备的正常工作。

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如果母材和电极的电学和热物理性质不同，则上述不对称性会更加严重，直流分量会更大。相反，母材和电极的电学和热物理性能相差不大，两者散热的差异只是几何尺寸不同造成的，整流效果并不明显。例如，在MIG焊接中，焊丝和工件通常由相同材料制成，因此上述不对称性并不明显，微小的直流分量可以忽略不计。

直流分量的方向与钨极阴极半周内的电流方向相同，从母材流向钨极，相当于焊接时电路中的正直流电源。由于直流分量的存在，首先会削弱阴极对氧化膜的去除作用，其次会在焊接变压器的铁芯中产生一部分直流磁通，这部分磁通会在焊接变压器的铁芯中产生。直流磁通会叠加在原来的交变磁通上，使得铁芯可能在一个方向达到磁饱和，导致变压器励磁电流大幅增加。这样，一方面会使变压器的铁损、铜损增大，效率下降，温升增大；另一方面，焊接电流波形会严重畸变，功率因数降低。这些都会对电弧的稳定燃烧产生不利影响。