交流TIG焊过程中直流分量的产生原因

在生产实践中，焊接铝、镁及其合金常采用交流电。交流焊接时，工件为阴极可去除熔池表面氧化膜，钨极为阴极能冷却钨极且利于电弧稳定，可兼顾焊接需求。但使用交流电源会产生两个问题，一是有害的直流分量，二是交流电源每秒 100 次经过零点需稳弧，本文重点围绕直流分量展开。

1、直流分量的产生原因

交流电弧两半周期电流不对称是根源。电极（钨极）和母材在电、热物理性能及几何尺寸上存在差异，导致弧柱导电率、电场强度和电弧电压不对称，进而使电弧电流不对称。

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；母材为阴极的半周则相反，电弧电压高而电流小。

因两半周电流不对称，交流电弧电流可看作由交流电流和叠加其上的直流电流组成，后者即为直流分量。这种产生直流分量的现象被称为钨极交流氩弧焊的整流作用。

整流作用不仅存在于交流 TIG 焊铝时，只要两种电极材料物理性能差别较大，如交流焊接铜、镁等合金时均会出现。即便同种材料交流焊接，因电极与工件几何形状和散热条件差异，也会有直流分量，只是数值小不影响设备正常工作。

2、影响直流分量大小的因素

电极与母材的电、热物理性能差异是关键因素。两者差异越大，电流不对称情况越严重，直流分量也越大。

若电极与母材电、热物理性能相差不大，仅因几何尺寸不同导致散热能力差异，整流作用不明显，直流分量较小。

熔化极氩弧焊时，焊丝和工件通常为同一种材料，电流不对称情况不明显，直流分量小到可忽略不计。

3、直流分量的危害

减弱阴极去除氧化膜的作用，不利于焊接过程中熔池的清洁，可能影响焊接质量。

使焊接变压器铁芯产生部分直流磁通，该直流磁通叠加在原有交变磁通上，可能导致铁芯在一个方向达到磁饱和状态，进而使变压器激磁电流大幅增加。

激磁电流增加会导致两方面问题：一是变压器铁损和铜损增加，效率降低，设备温升提高，影响设备使用寿命和工作稳定性；二是焊接电流波形严重畸变，功率因数降低。

上述问题最终都会对电弧的稳定燃烧产生不利影响，干扰正常焊接过程。

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