TIG焊中钨电极rim现象的研究

在TIG焊（钨极惰性气体保护焊），钨电极在大电流、氩气保护效果不好的情况下容易发生凸缘现象，即在电极尖端附近出现凸缘或者圆环（rim）。rim会阻碍氩气的流动和电极表面稀土氧化物的迁移，加剧电极的烧损，破坏电极的稳定性。

在相同条件下，对W-La₂O₃、W-Y₂O₃和W-CeO₃三种电极进行rim试验，W-CeO₂最早出现rim，其次是W-Y₂O₃，最后是W-La₂O₃。另外，氩气流量、电弧长度也会对rim产生一定的影响。

氩气流量的影响：试验中，电极弧长为3mm，电流为160A，起弧电压为76V。通过改变氩气的流量发现，氩气流量越小,rim出现的时间越短。

电弧长度的影响：试验中，氩气流量为3L/min，电弧电流为160A，电弧电压为76V。通过改变电弧的长度发现，电弧长度越长，rim出现的时间越短。

观察电极的SEM照片发现，电极从尖端后根部被分为3个区域，A区域粗糙，B区域光滑，C区域粗糙。而rim出现的位置一般在C区域与B区域之间。这个区域枝晶结构，说明rim的长大方式是以枝晶方式进行的。

在电弧燃烧的过程中，在电弧和电阻热的共同作用下，电极表面的钨一方面会出现熔化和蒸发，另一方面会发生重结晶，通过枝晶的长大方式从电极表面向外部生长。在C区域，由于钨重结晶长大的速率大于钨熔化和蒸发的速率，因此会出现rim现象。另外一方面，焊接过程中虽然有氩气保护，但是还是存在少部分氧化性气体杂质，加上空气中氧分子的侵入，电极表面的钨会在温度较低的C区域氧化生成钨的氧化物。这些氧化物在高温下会发生分解，在重结晶枝晶上沉积，最终形成了rim。