TIG焊中鎢電極rim現象的研究

在TIG焊（鎢極惰性氣體保護焊），鎢電極在大電流、氬氣保護效果不好的情況下容易發生凸緣現象，即在電極尖端附近出現凸緣或者圓環（rim）。rim會阻礙氬氣的流動和電極表面稀土氧化物的遷移，加劇電極的燒損，破壞電極的穩定性。

在相同條件下，對W-La₂O₃、W-Y₂O₃和W-CeO₃三種電極進行rim試驗，W-CeO₂最早出現rim，其次是W-Y₂O₃，最後是W-La₂O₃。另外，氬氣流量、電弧長度也會對rim產生一定的影響。

氬氣流量的影響：試驗中，電極弧長為3mm，電流為160A，起弧電壓為76V。通過改變氬氣的流量發現，氬氣流量越小,rim出現的時間越短。

電弧長度的影響：試驗中，氬氣流量為3L/min，電弧電流為160A，電弧電壓為76V。通過改變電弧的長度發現，電弧長度越長，rim出現的時間越短。

觀察電極的SEM照片發現，電極從尖端後根部被分為3個區域，A區域粗糙，B區域光滑，C區域粗糙。而rim出現的位置一般在C區域與B區域之間。這個區域枝晶結構，說明rim的長大方式是以枝晶方式進行的。

在電弧燃燒的過程中，在電弧和電阻熱的共同作用下，電極表面的鎢一方面會出現熔化和蒸發，另一方面會發生重結晶，通過枝晶的長大方式從電極表面向外部生長。在C區域，由於鎢重結晶長大的速率大於鎢熔化和蒸發的速率，因此會出現rim現象。另外一方面，焊接過程中雖然有氬氣保護，但是還是存在少部分氧化性氣體雜質，加上空氣中氧分子的侵入，電極表面的鎢會在溫度較低的C區域氧化生成鎢的氧化物。這些氧化物在高溫下會發生分解，在重結晶枝晶上沉積，最終形成了rim。

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