钨电极

    由于的特性,使得它很适合用于TIG焊接以及其它类似这种工作的电极材料。在金属钨中添加稀土氧化物来刺激它的电子逸出功,使得钨电极的焊接性能得以改善:电极的起弧性能更好,弧柱的稳定性更高,电极烧损率更小。通常的稀土添加剂氧化铈氧化镧、氧化、氧化和氧化等。

    由于钨的特性,使得它很适合用于TIG焊接以及其它类似这种工作的电极材料。在金属钨中添加稀土氧化物来刺激它的电子逸出功,使得钨电极的焊接性能得以改善:电极的起弧性能更好,弧柱的稳定性更高,电极烧损率更小。通常的稀土添加剂有氧化铈、氧化镧、氧化锆、氧化钇和氧化钍等。

    1简介

    钨电极,它是用具有熔点高,耐腐蚀,高密度,良好的导热和导电性材料制成的钨电极。钨电极广泛用于焊接在其属性。钨电极研磨或抛光和黑棒。其最终的颜色都是不同,可以分辨差异。在钨电极中,更重要的是,他们的最终颜色的不同,钨含量也不同。焊接时,选择正确的钨电极,使焊接更容易,重要的是获得高品质的焊接。做出正确的选择要考虑的一些重要的因素是电源(逆变器或变压器),焊接材料(钢,不锈钢)和材料厚度的类型。

    2英文名称

    英文名称:Tungsten Electrodes

    3研究现状

    钨熔点高(3683℃±20℃),电子发射能力强,弹性模量高,蒸气压低,故很早

    就被用作热电子发射材料[。纯金属钨极的发射效率很低,且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织而使钨丝下垂、断裂。 为克服上述缺点,适应现代工业新技术、新工艺的发展,各国材料工作者正致力于研究和开发各种新型电极材料。以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物,既能提高再结晶温度,又能激活电子发射。稀土金属氧化物具有优良的热电子发射能力,稀土钨电极材料一直是替代传统放射性钍钨电极材料的开发方向。本文介绍了几种稀土钨电极材料的制备和研究成果,以及电极材料的有关应用情况,并展望了钨电极广阔的应用前景,旨在为我国稀土钨电极材料研究与应用提供参考。

    4应用范围

    钨电极用于TIG焊接,这是在钨基体中通过粉末冶金的方法掺入0.3%-5%左右的稀土元素如:铈、钍、镧、锆、钇等而制作的钨合金条,再经过压力加工而成,直径从0.25到6.4mm,标准长度从75到600,而最常使用的规格为直径1.0、1.6、2.4和3.2,电极端的形状对TIG而言是一项重要因素,当使用DCSP时,电极端需磨成尖状,且其尖端角度随着应用范围,电极直径,和焊接电流来改变,窄的接头需要一较小的尖端角,当焊接非常薄的材料时,需以低电流,似针状的最小电极来进行,以稳定电弧,而适当的接地电极可确保容易引弧,良好的电弧稳定度及适当的焊道宽度。当以AC电源来焊接时,不必磨电极端,因为使用适当的焊接电流时,电极端会形成一半球状,假如增加焊接电流,则电极端会变为灯泡状及可能熔化而污染熔金。

    随着钨电极惰性气体保护焊的发展和扩大应用,人们对钨电极的研究也愈来愈深入。在等离子弧焊接、切割及非熔化极弧焊中,过去都是采用钍钨电极,但由于钍的放射性影响(其射线剂量达3.60×105居里/kg),会损害人体健康和污染环境,从而用氧化铈含量为2~4%的铈钨电极代替了钍钨电极。在直流正接氩弧焊时,铈钨电极易于引弧,电极烧损量少,允许焊接电流密度比钍钨大;而在交流氩弧焊时,铈钨电极的烧损量比钍钨电极大,铈钨电极选用的焊接电流允许范围要小于钍钨电极。

    钍钨电极操作简便,即使在超负荷的电流下也能很好的运作,仍然有很多人使用这种材料,它被看作是高质量焊接的一部分。虽然如此,人们还是逐渐的将目光转到其他类型的钨电极,例如铈钨和镧钨。由于钨钍电极中的氧化钍产生微量的辐射,使得部分焊接人员不愿意靠近它们。

    5特性

    钨电极在钨极氩弧焊中对电弧的起弧、电弧的稳定性和焊接质量都起到重要的作用。在电弧的高温作用下钨电极发生质量的损失,称为钨电极的烧蚀。为了便于讨论钨电极的烧蚀机理,烧蚀可分为添加氧化物的烧蚀和钨本身的烧蚀。

    6分类

    铈钨电极

    在钨中加入氧化铈,生产铈钨电极。具体数据如下表:

    牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头

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

    铈钨比钍钨材料有如下优点:

    *非辐射性 *低熔化率 *长的焊接寿命 *良好的起弧性。因此,铈钨是低电流焊接环境下钍钨的最好代替品。

    铈钨电极主要应用在低电流的直流焊接。

    铈钨在低电流下有着极佳的起弧性能,因而成为大多有轨管道焊接装备制造商的标准,此外,它也用于其他的低电流应用像是精小的部件焊接等。

    铈钨并不适合于高电流条件下的应用,因为在这种条件下,氧化物会快速的移动到高热区,即电极焊接处的顶端,这样对氧化物的均匀度造成破坏,因而由于氧化物的均匀分布所带来的上述好处将不复存在。

    镧钨电极

    在钨中加入氧化镧,生产镧钨电极。具体数据如下表:

    牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头

    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 金黄色

    WL20 La2O3 1.80~2.20% <0.20% 2.8~3.2 天蓝色

    镧钨有如下优点:

    *机械切割性能更好 *抗蠕变性能更好 *再结晶温度高 *延展性好。

    镧钨电极目前已经是国际上最受欢迎的电极材料,尤其是含量为1.5%(与含量2.0%有区别)的镧钨电极。

    科学研究表明,1.5%镧钨具有最接近2.0%钨钍所表现出来的导电性能,因此,焊接人员可以轻松的更换电极,而不用更换设备的参数。

    在1998年有一个很着名的现场试验,就是将2.0%钨钍电极,2.0%钨铈电极和两家厂商提供的1.5%镧钨电极分别在70安和150安电流,300伏直流电环境下进行焊接任务,果就是,在这两种情况下,1.5%镧钨电极都表现出了其卓越的焊接性能,同时还体现了它的烧伤率小的特点。

    镧钨电极也适用于交流电焊接任务,而且性能卓越。

    钍钨电极

    在钨中掺杂氧化钍,生产钍钨电极。具体数据如下表:

    牌号掺杂物掺杂量色标涂头

    WT10 ThO2 0.90~1.20% 黄色

    WT20 ThO2 1.8~2.2% 红色

    WT30 ThO2 2.80~3.20% 紫色

    WT40 ThO2 3.80~4.20% 桔黄色

    与纯钨材料相比,钍钨有如下特点:

    *电子功能更低 *在结晶温度更高 *导电率更好 *机械切割性能好。

    钍钨电极一种普遍使用的钨电极材料,它有比纯钨还要优越的焊接性能,因而广泛应用于直流电焊接领域。

    钍钨电极操作简便,即使在超负荷的电流下也能很好的运作。

    虽然如此,人们还是逐渐的将目光转到其他类型的钨电极,例如钨铈和钨镧,这不仅仅是因为它们在大部分应用领域都表现出卓越的性能,而且,重要的是它们没有辐射伤害。由于钍钨电极中的氧化钍产生微量的辐射,使得部分焊接人员不愿意靠近它们。

    在使用钍钨电极焊接时一定要保持良好的通风环境,废弃的焊接头要妥善处理。

    锆钨电极

    在钨中掺杂氧化锆,生产锆钨电极。具体数据如下表:

    牌号掺杂物掺杂量其他掺杂量电子逸出功色标涂头

    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

    锆钨电极和纯钨电极一样,只能在交流电环境下进行焊接工作。

    锆钨电极在交流电环境下,焊接性能良好。尤其在高负载电流的情况下,锆钨电极表现出来的优越性能,是其他电极不可替代的。

    在焊接时,锆钨电极的端部能保持成圆球状而减少渗钨现象,并具有良好的抗腐蚀性。

    由于其他可替代产品的出现,锆钨电极的需求量将会有减少的趋势。主要替代产品是钨镧电极。

    钇钨电极

    钇钨电极在焊接时,弧束细长,压缩程度大,在中、大电流时其熔深比较大主要应用于军事工业和航空航天工业。 在钨中掺杂氧化锆,生产锆钨电极。具体数据如下表:

    牌号 掺杂物 掺杂量 其他掺杂量 电子逸出功 色标涂头

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

    7预防措施

    预防放射线伤害的措施

    1.钍钨电极应有专用的贮存设备,大量存放时应藏于箱里,幷安装排气管。

    2.采用密闭罩施焊时,在操作中不应打开罩体,手工操作时,必须戴送风防护头盔或采用其它有效措施。

    3.应备有专门砂轮来磨削钍钨电极,砂轮机要安装除尘设备,砂轮机地面上的磨屑要经常作湿式扫除,幷集中深埋处理。

    4.磨削钍钨电极时应戴防尘口罩。接触钍钨电极后应以流动水和肥皂洗手,幷经常清洗工作服和手套等。

    5.焊割时选择合理的规范,避免钍钨电极的过量烧损。

    6.尽可能不用钍钨电极而用铈钨电极或镧钨电极,因后两者无放射性。

    8产量

    全世界每年钨电极的总消耗量以达到1600t,市场需求随着经济的发展仍在增长。中国钨电极的年总产量约占全世界钨电极产量的3/4。近10年来中国钨电极的年产量一直稳步增长,而且从2005年起产量出现大幅增长,在2009年达到1200t。[1]

    9行业浅析

    钨电极是工业流程中不可或缺的焊接器材。

    钨电极种类很多,不过市面上及使用中,钍钨电极和铈钨电极还是使用最多的,原因是国内对钍反射性危害认识不足,需要加强在销售过程中引导。

    钨电极作为工业焊业焊接器材中的一种,其实既是焊材也是电工电气,这种焊材在焊接时不燃烧不熔化却有烧损。

    中国的钨极生厂商群体不算很大,却供应着世界上很多国家的正常使用,而且,这个东西虽然看似神秘,进入门栏却也很低,因此整体行业水平参次不齐。

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