电弧的静特性曲线是指在一定的电弧长度、一定的保护气体氛围和一定的阴、阳电极材料条件下，电弧达到稳定状态时电弧电压与焊接电流之问对应关系的曲线。图5-9表示了在分别采用氩气和氦气作保护气体时的两组电弧静特性曲线。从图中可以看出，在任何给定的焊接电流和电弧长度下，氩弧电压都比氦弧低。这和氩气的一次电离电压（15.76V）低于氦气的一次电离电压（24.59V）有关，亦表征氩弧比氦弧容易引燃。这两种电弧的电压也都随电弧长度的增加而提高。氩气保护具有较低电弧电压的特性，有利于薄板手工焊，可减少烧穿倾向，也有利于立焊和仰焊。当弧长和焊接电流相同时，氦弧的功率比氩弧高，故常用氦弧来焊接厚板、热导率高或熔点高的材料；或在氩气中加入氦来提高电弧的功率。

图5-7 手工TIG焊的设备构成

图5-8 自动TIG焊的焊枪与导丝机构

1—钨极 2—喷嘴 3—焊枪 4—调节机构 5—焊丝导管 6—导丝嘴 7—焊丝

图5-9 TIG焊电弧静特性曲线

图5-10 TIG焊接电源的特性示意图

a）陡降外特性 b）内拖外特性

根据TIG焊电弧静特性曲线的特征，为了减少或排除因弧长变化而引起的焊接电流的波动，无论直流或交流TIG焊，都要求选用具有陡降（恒流）外特性的弧焊电源，如图5-10a所示。有些电源为了减少接触引弧时钨极的烧损，采用图5-10b所示的电源外特性。焊接电源应能在整个调节范围内提供约定负载电压（U）下的焊接电流（I），即：U＝10+0.04I；当焊接电流大于600A时，电弧电压保持34V恒定。

采用弧焊变压器进行铝及铝合金钨极氩弧焊时，由于电流过零点增加缓慢，电弧稳定性差，正负半波通电时问比不可调，还需增设消除直流分量的装置。特别对于一些要求较高的焊接工作，如铝薄件小电流焊接、单面焊双面成形、高强度铝合金焊接等，很难得到满意的焊缝质量。而方波交流弧焊电源，输出电流为交流矩形波，电流过零点时增加极快，且电弧稳定性好，其次通过电子控制电路，正负半波通电时问比和电流比都可以自由调节，电弧稳定，电弧电流过零点时重新引弧容易，不必加稳弧措施。方波交流TIG弧焊电源常用的电路形式主要有记忆电抗器式和逆变器式两种。

1.记忆电抗器式交流方波电源

单相晶闸管式交直流两用电源工作在交流方式时的电路如图5-11所示，它的输出电流波形近似为方波，如图5-12所示。与普通的单相交流弧焊整流器相比，它们的不同之处在于，弧焊整流器的电感直接与负载串联连接到整流桥的直流输出端，而图5-11所示的交流电源只将电感接在整流器的直流输出端，然后整流器的交流输入端与负载串联再连接到交流变压器的输出端。即输出电感是一直工作在直流状态，而与之串联的交流负载却工作在交流状态。

输出电感一直工作在直流状态，对电源工作状态产生如下影响：(www.daowen.com)

1）引起电流畸变，使负载电流波形由正弦波转变为方波。而且通过调节正负半波晶闸管的导通时问比，还可以获得正负半波时问宽度不等的矩形波，最大不对称度为：DCEP30％，DCEN70％。一个正比于直流电感中电流值的采样信号，用于电源的电流反馈控制，因此当电感足够大时，无论是极性变化，还是正负半波导通时问变化，交流负载电流的幅值都等于直流电感中的电流值，此时电感的储能作用，就像有一种记忆功能一样，保持交流电流幅值不变，故称为记忆电感式交流方波电源。

图5-11 交流方波电源电路原理图

2）引起电压尖峰，如图5-12d所示，易于电弧的过零再引燃。由于电弧负载工作在交流状态下，所以电弧必然在电流过零点熄灭，电弧的熄灭意味着包括电感在内的整个回路电流中断，即电感中的电流突然下降，则电感中所储存的能量将在电感两端产生一个很高的电压尖峰。对于冷阴极材料，如铝及铝合金的交流钨极氩弧焊，这个尖峰电压是极为有利的，它提供了必需的稳弧脉冲，而且在相位上是自动同步。与正弦波电源中的再引燃电压一样，交流方波中的尖峰电压，也只是当使用电弧负载时才有，因此应该说，它是由电源结构和电弧负载特性共同产生的。

图5-12 交流方波电源波形图

2.逆变式交流方波及变极性电源

由直流电源逆变，可获得性能更为优良的交流方波电源，这种方波电源不但正负半波的时问可在一个非常宽的范围内调节，其频率不受工业电网频率的限制，而且正负半波的幅值也可以分别调节。从电源的输出看，其极性和幅值随时可变，故称为可变极性电源。

图5-13是单电源方式变极性电源工作原理，在控制逆变桥切换电源输出极性的同时，又调节直流电源的输出，则可获得变极性输出波形，如图5-14所示。但是此时直流电源要有足够高的响应速度，否则在极性切换时，电流幅值不能随之迅速变化。

图5-13 单电源变极性电源工作原理

图5-14 单电源变极性电源的波形图

变极性电源的一个最主要的应用是在铝合金的交流钨极氩弧焊或等离子弧焊中，DCEP期问，即在工件为负的半波通过使用高而窄的电流波形，最大限度地满足阴极雾化的需要，同时又有效地降低钨极烧损。这对于提高交流电弧稳定性有重要价值。实质上，逆变式交流方波电源是由通用直流弧焊电源与方波发生器组成。其交变频率和正负半波通电时问比均是通过调节方波发生器的功率开关的通断来实现的。