图5-3 交流矩形波氩弧焊

a）矩形波变脉宽 b）变极性

t_n—负半波时问 I_n—负半波电流 t_p—正半波时问 I_p—正半波电流

图5-4 t_ｎ期间电流和时间对阴极清理作用的影响

脉冲TIG焊的电流幅值或有效值按一定频率周期性地变化。当每一次脉冲电流通过时，工件被加热熔化形成一个点状熔池，基值电流通过时使熔池冷凝结晶，同时维持电弧燃烧，如图5-5所示。因此焊接过程是一个断续的加热过程，焊缝由一个一个点状熔池叠加而成。电流是脉动的，电弧由明亮和暗淡的交替变化形成闪烁现象。由于采用了脉冲电流，故可以减少焊接电流平均值（交流是有效值），降低工件的热输入。通过脉冲电流、脉冲时问和基值电流、基值时问的调节能够方便地调整热输入大小。

表5-1 直流和交流氩弧焊的特点

图5-5 钨极脉冲氩弧焊电流波形

a）直流脉冲氩弧焊电流波形 b）交流脉冲氩弧焊电流波形

I_p—直流脉冲电流 i_p—交流脉冲电流幅值 I_b—直流基值电流 i_b—交流基值电流幅值 tp—脉冲电流持续时问 t_b—基值电流持续时问

脉冲频率在0.5～10Hｚ的钨极氩弧焊一般称作“低频脉冲焊”。低频脉冲焊由于电流变化频率很低，对电弧形态上的变化可以有非常直观的感觉，即电弧有低频闪烁现象。峰值时问内电弧燃烧强烈，弧柱扩展；基值时问内电弧暗淡，产热量降低。(www.daowen.com)

当每一个脉冲电流到来时，焊件上就形成一个近似于圆形的熔池，在脉冲持续时问内迅速扩大；当脉冲电流过后进入基值电流期问时，熔池开始凝固，当下一个脉冲的到来时，将在未完全凝固的熔池上再形成一个新的熔池，如此在工件上形成一个一个熔池凝固后相互搭接所构成的焊缝。控制脉冲频率和焊接速度及其他焊接参数，可以保证获得致密性良好、搭接量合适的焊缝。

在低频脉冲TIG焊工艺中，通过调节脉冲电流、基值电流的大小及持续时问，可精确地控制对工件的热输入和熔池尺寸，焊缝熔深均匀，热影响区窄，工件变形小，特别适于薄板、全位置管道和单面焊双面成形等的焊接。另外，由于焊接过程是脉冲式加热，熔池金属在高温停留时问短，冷却速度快，可减小热敏感材料产生焊接裂纹的倾向，也适于焊接导热性能和厚度差别较大的工件。

实践证明，脉冲电流频率超过5kHｚ后，电弧具有强烈的电磁收缩效果，使得高频电弧的挺度大为增加，即使在小电流情况下，电弧亦有很强的稳定性和指向性，因此对薄板焊接非常有效；如图5-6所示，随着电流频率的提高，电弧压力也增大，当电流频率达到10kHｚ时，电弧压力稳定，大约为稳态直流电弧压力的4倍。电流频率再增加，电弧压力略有增大。随着电流频率的增加，由于电磁收缩作用和电弧形态产生的保护气流使电弧压缩而增大压力。所以高频电弧具有很强的穿透力，可增加焊缝熔深。高频电流对焊接熔池金属有更强的电磁搅拌作用，有利于晶粒细化、消除气孔，得到优良的焊缝接头。高频脉冲电弧在10A以下小电流区域仍然非常稳定，可以进行0.1mm超薄板的焊接，特别是对不锈钢超薄件的焊接，焊缝成形均匀美观。

图5-6 高频电弧形态及电弧压力的频率特性

交流脉冲氩弧焊可以得到稳定的交流氩弧，同时通过调节正负半波的占空比既能去除氧化膜，又能得到大的熔深，钨极烧损最少。

综合上述分析可知，脉冲氩弧焊具有以下几个特点：

1）焊接过程是脉冲式加热，熔池金属高温停留时问短，金属冷凝快，可减少热敏感材料产生裂纹的倾向性。

2）焊件热输入少，电弧能量集中且挺度高，有利于薄板、超薄板焊接；接头热影响区和变形小，可以焊接0.1mm厚不锈钢薄片。

3）可以精确地控制热输入和熔池尺寸，得到均匀的熔深，适合于单面焊双面成形和全位置管道焊接。

4）高频电弧振荡作用有利于获得细晶粒的金相组织，消除气孔，提高接头的力学性能。

5）高频电弧挺度大、指向性强，适合高速焊，焊接速度最高可达到3m/min，大幅提高生产效率。