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            鎢電極

                由于的特性,使得它很適合用于TIG焊接以及其它類似這種工作的電極材料。在金屬鎢中添加稀土氧化物來刺激它的電子逸出功,使得鎢電極的焊接性能得以改善:電極的起弧性能更好,弧柱的穩定性更高,電極燒損率更小。通常的稀土添加劑氧化鈰、氧化鑭、氧化、氧化和氧化等。

                由于鎢的特性,使得它很適合用于TIG焊接以及其它類似這種工作的電極材料。在金屬鎢中添加稀土氧化物來刺激它的電子逸出功,使得鎢電極的焊接性能得以改善:電極的起弧性能更好,弧柱的穩定性更高,電極燒損率更小。通常的稀土添加劑有氧化鈰、氧化鑭、氧化鋯、氧化釔和氧化釷等。

                1簡介

                鎢電極,它是用具有熔點高,耐腐蝕,高密度,良好的導熱和導電性材料制成的鎢電極。鎢電極廣泛用于焊接在其屬性。鎢電極研磨或拋光和黑棒。其最終的顏色都是不同,可以分辨差異。在鎢電極中,更重要的是,他們的最終顏色的不同,鎢含量也不同。焊接時,選擇正確的鎢電極,使焊接更容易,重要的是獲得高品質的焊接。做出正確的選擇要考慮的一些重要的因素是電源(逆變器或變壓器),焊接材料(鋼,不銹鋼)和材料厚度的類型。

                2英文名稱

                英文名稱:Tungsten Electrodes

                3研究現狀

                鎢熔點高(3683℃±20℃),電子發射能力強,彈性模量高,蒸氣壓低,故很早

                就被用作熱電子發射材料[。純金屬鎢極的發射效率很低,且在高溫下再結晶形成等軸狀晶粒組織而使鎢絲下垂、斷裂。 為克服上述缺點,適應現代工業新技術、新工藝的發展,各國材料工作者正致力于研究和開發各種新型電極材料。以鎢為基摻雜一些電子逸出功低的稀土氧化物,既能提高再結晶溫度,又能激活電子發射。稀土金屬氧化物具有優良的熱電子發射能力,稀土鎢電極材料一直是替代傳統放射性釷鎢電極材料的開發方向。本文介紹了幾種稀土鎢電極材料的制備和研究成果,以及電極材料的有關應用情況,并展望了鎢電極廣闊的應用前景,旨在為我國稀土鎢電極材料研究與應用提供參考。

                4應用范圍

                鎢電極用于TIG焊接,這是在鎢基體中通過粉末冶金的方法摻入0.3%-5%左右的稀土元素如:鈰、釷、鑭、鋯、釔等而制作的鎢合金條,再經過壓力加工而成,直徑從0.25到6.4mm,標準長度從75到600,而最常使用的規格為直徑1.0、1.6、2.4和3.2,電極端的形狀對TIG而言是一項重要因素,當使用DCSP時,電極端需磨成尖狀,且其尖端角度隨著應用范圍,電極直徑,和焊接電流來改變,窄的接頭需要一較小的尖端角,當焊接非常薄的材料時,需以低電流,似針狀的最小電極來進行,以穩定電弧,而適當的接地電極可確保容易引弧,良好的電弧穩定度及適當的焊道寬度。當以AC電源來焊接時,不必磨電極端,因為使用適當的焊接電流時,電極端會形成一半球狀,假如增加焊接電流,則電極端會變為燈泡狀及可能熔化而污染熔金。

                隨著鎢電極惰性氣體保護焊的發展和擴大應用,人們對鎢電極的研究也愈來愈深入。在等離子弧焊接、切割及非熔化極弧焊中,過去都是采用釷鎢電極,但由于釷的放射性影響(其射線劑量達3.60×105居里/kg),會損害人體健康和污染環境,從而用氧化鈰含量為2~4%的鈰鎢電極代替了釷鎢電極。在直流正接氬弧焊時,鈰鎢電極易于引弧,電極燒損量少,允許焊接電流密度比釷鎢大;而在交流氬弧焊時,鈰鎢電極的燒損量比釷鎢電極大,鈰鎢電極選用的焊接電流允許范圍要小于釷鎢電極。

                釷鎢電極操作簡便,即使在超負荷的電流下也能很好的運作,仍然有很多人使用這種材料,它被看作是高質量焊接的一部分。雖然如此,人們還是逐漸的將目光轉到其他類型的鎢電極,例如鈰鎢和鑭鎢。由于鎢釷電極中的氧化釷產生微量的輻射,使得部分焊接人員不愿意靠近它們。

                5特性

                鎢電極在鎢極氬弧焊中對電弧的起弧、電弧的穩定性和焊接質量都起到重要的作用。在電弧的高溫作用下鎢電極發生質量的損失,稱為鎢電極的燒蝕。為了便于討論鎢電極的燒蝕機理,燒蝕可分為添加氧化物的燒蝕和鎢本身的燒蝕。

                6分類

                鈰鎢電極

                在鎢中加入氧化鈰,生產鈰鎢電極。具體數據如下表:

                牌號 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標涂頭

                WC20 CeO2 1.80~2.20% <0.20% 2.7~2.8 灰色

                鈰鎢比釷鎢材料有如下優點:

                *非輻射性 *低熔化率 *長的焊接壽命 *良好的起弧性。因此,鈰鎢是低電流焊接環境下釷鎢的最好代替品。

                鈰鎢電極主要應用在低電流的直流焊接。

                鈰鎢在低電流下有著極佳的起弧性能,因而成為大多有軌管道焊接裝備制造商的標準,此外,它也用于其他的低電流應用像是精小的部件焊接等。

                鈰鎢并不適合于高電流條件下的應用,因為在這種條件下,氧化物會快速的移動到高熱區,即電極焊接處的頂端,這樣對氧化物的均勻度造成破壞,因而由于氧化物的均勻分布所帶來的上述好處將不復存在。

                鑭鎢電極

                在鎢中加入氧化鑭,生產鑭鎢電極。具體數據如下表:

                牌號 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標涂頭

                WL10 La2O3 0.80~1.20% <0.20% 2.6~2.7 黑色

                WL15 La2O3 1.30~1.70% <0.20% 2.8~3.0 金黃色

                WL20 La2O3 1.80~2.20% <0.20% 2.8~3.2 天藍色

                鑭鎢有如下優點:

                *機械切割性能更好 *抗蠕變性能更好 *再結晶溫度高 *延展性好。

                鑭鎢電極目前已經是國際上最受歡迎的電極材料,尤其是含量為1.5%(與含量2.0%有區別)的鑭鎢電極。

                科學研究表明,1.5%鑭鎢具有最接近2.0%鎢釷所表現出來的導電性能,因此,焊接人員可以輕松的更換電極,而不用更換設備的參數。

                在1998年有一個很著名的現場試驗,就是將2.0%鎢釷電極,2.0%鎢鈰電極和兩家廠商提供的1.5%鑭鎢電極分別在70安和150安電流,300伏直流電環境下進行焊接任務,果就是,在這兩種情況下,1.5%鑭鎢電極都表現出了其卓越的焊接性能,同時還體現了它的燒傷率小的特點。

                鑭鎢電極也適用于交流電焊接任務,而且性能卓越。

                釷鎢電極

                在鎢中摻雜氧化釷,生產釷鎢電極。具體數據如下表:

                牌號摻雜物摻雜量色標涂頭

                WT10 ThO2 0.90~1.20% 黃色

                WT20 ThO2 1.8~2.2% 紅色

                WT30 ThO2 2.80~3.20% 紫色

                WT40 ThO2 3.80~4.20% 桔黃色

                與純鎢材料相比,釷鎢有如下特點:

                *電子功能更低 *在結晶溫度更高 *導電率更好 *機械切割性能好。

                釷鎢電極一種普遍使用的鎢電極材料,它有比純鎢還要優越的焊接性能,因而廣泛應用于直流電焊接領域。

                釷鎢電極操作簡便,即使在超負荷的電流下也能很好的運作。

                雖然如此,人們還是逐漸的將目光轉到其他類型的鎢電極,例如鎢鈰和鎢鑭,這不僅僅是因為它們在大部分應用領域都表現出卓越的性能,而且,重要的是它們沒有輻射傷害。由于釷鎢電極中的氧化釷產生微量的輻射,使得部分焊接人員不愿意靠近它們。

                在使用釷鎢電極焊接時一定要保持良好的通風環境,廢棄的焊接頭要妥善處理。

                鋯鎢電極

                在鎢中摻雜氧化鋯,生產鋯鎢電極。具體數據如下表:

                牌號摻雜物摻雜量其他摻雜量電子逸出功色標涂頭

                WZ3 ZrO2 0.20~0.40% <0.20% 2.5~3.0 棕色

                WZ8 ZrO2 0.70~0.90% <0.20% 2.5~3.0 白色

                鋯鎢電極和純鎢電極一樣,只能在交流電環境下進行焊接工作。

                鋯鎢電極在交流電環境下,焊接性能良好。尤其在高負載電流的情況下,鋯鎢電極表現出來的優越性能,是其他電極不可替代的。

                在焊接時,鋯鎢電極的端部能保持成圓球狀而減少滲鎢現象,并具有良好的抗腐蝕性。

                由于其他可替代產品的出現,鋯鎢電極的需求量將會有減少的趨勢。主要替代產品是鎢鑭電極。

                釔鎢電極

                釔鎢電極在焊接時,弧束細長,壓縮程度大,在中、大電流時其熔深比較大主要應用于軍事工業和航空航天工業。 在鎢中摻雜氧化鋯,生產鋯鎢電極。具體數據如下表:

                牌號 摻雜物 摻雜量 其他摻雜量 電子逸出功 色標涂頭

                WY YO2 1.80~2.20% <0.20% 2.0~3.9 藍色

                7預防措施

                預防放射線傷害的措施

                1.釷鎢電極應有專用的貯存設備,大量存放時應藏于箱里,幷安裝排氣管。

                2.采用密閉罩施焊時,在操作中不應打開罩體,手工操作時,必須戴送風防護頭盔或采用其它有效措施。

                3.應備有專門砂輪來磨削釷鎢電極,砂輪機要安裝除塵設備,砂輪機地面上的磨屑要經常作濕式掃除,幷集中深埋處理。

                4.磨削釷鎢電極時應戴防塵口罩。接觸釷鎢電極后應以流動水和肥皂洗手,幷經常清洗工作服和手套等。

                5.焊割時選擇合理的規范,避免釷鎢電極的過量燒損。

                6.盡可能不用釷鎢電極而用鈰鎢電極或鑭鎢電極,因后兩者無放射性。

                8產量

                全世界每年鎢電極的總消耗量以達到1600t,市場需求隨著經濟的發展仍在增長。中國鎢電極的年總產量約占全世界鎢電極產量的3/4。近10年來中國鎢電極的年產量一直穩步增長,而且從2005年起產量出現大幅增長,在2009年達到1200t。[1]

                9行業淺析

                鎢電極是工業流程中不可或缺的焊接器材。

                鎢電極種類很多,不過市面上及使用中,釷鎢電極和鈰鎢電極還是使用最多的,原因是國內對釷反射性危害認識不足,需要加強在銷售過程中引導。

                鎢電極作為工業焊業焊接器材中的一種,其實既是焊材也是電工電氣,這種焊材在焊接時不燃燒不熔化卻有燒損。

                中國的鎢極生廠商群體不算很大,卻供應著世界上很多國家的正常使用,而且,這個東西雖然看似神秘,進入門欄卻也很低,因此整體行業水平參次不齊。

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