交流TIG焊过程中直流分量的产生及消除

    在生产实践中，焊接铝、镁及其合金时一般都采用交流电，这样在交流焊接过程，工件为阴极的时候，有去除氧化膜的作用，它可以清除熔池表面形成的氧化膜；钨极为阴极的时候，钨极可以得到冷却，同时可发射足够的电子，有利于电弧稳定，使两者都能兼顾，焊接过程又能顺利进行。但是使用交流电源的同时，也产生了如下问题：一是会产生直流分量，是有害的；二是交流电源每秒钟有100次经过零点，必须采取稳弧措施。下面主要介绍一下直流分量的产生及消除。
    在交流电弧的情况下，由于电极和母材的电、热物理性能以及几何尺寸等方面存在差异，造成在交流电两半周期中的弧柱导电率、电场强度和电弧电压不对称，使电弧电流也不对称。在钨极为阴极的半周，弧柱电导率高，电场强度小，电弧电压低而电流大；在母材为阴极的半周中则情况恰恰相反，电弧电压高而电流小。由于两半周的电流不对称，因而交流电弧的电流可看成是由两部分组成，一是交流电流，另一是叠加在交流部分上的直流电流，后者为直流分量。这种交流电弧中产生直流分量的现象，称为钨极交流氩弧焊的整流作用。这种整流作用不仅在交流TIG焊铝时存在，凡两种电极材料物理性能差别较大时都会出现。用交流焊接铜、镁等合金时，同样都有这个问题。即使用同种材料交流焊接时，由于电极与工件几何形状和散热条件的差异，也会有直流分量，只是数值很小，不影响设备正常工作而已。
    如果母材与电极的电、热物理性能相差越大，则上述不对称的情况越严重，直流分量也越大。反之，母材与电极的电、热物理性能相差不大，两者散热能力的差异只是由于几何尺寸不同引起的，整流作用不明显。如熔化极氩弧焊时，焊丝和工件通常用同一种材料，则上述的不对称情况就不明显，直流分量小的可以忽略不计。
    直流分量的方向与钨极为阴极的半周内的电流方向相同，由母材流向钨极，相当于在焊接时回路中存在一个正极性的直流电源。由于直流分量的存在，首先会使阴极去除氧化膜作用减弱，其次会使焊接变压器的铁芯中相应地产生一部分直流磁通，这部分直流磁通叠加在原来的交变磁通上，使铁芯在一方向上可能达到磁饱和状态，从而导致变压器激磁电流大大增加。这样，一方面使变压器的铁损和铜损增加，效率降低，温升提高；另一方面还会使焊接电流的波形严重畸变，降低功率因数。这些都会给电弧的稳定燃烧带来不利影响。
    为此，有必要采取措施消除直流分量。主要形式有三种：