dcep(dcep是什么意思)

导读

小强是某车辆厂焊接技工，最近单位接了一个新订单要焊铝合金车架，老板特意让小强来负责。小强在平时中也没尝试过铝合金焊接，只知道要用TIG方法来焊接，可是在选择交流还是直流电源上毫无头绪。

让人欢喜让人忧啊，看看我们小强，怎么只忧不欢喜啊？

工友

小明

哎呀，烦死啦，老板让做铝合金焊接，我连选直流还是交流还不清楚，能不忧吗？

不用这么早就头疼，可以去向张博士请教请教你的头疼问题了。

工友

小强通过网路，联系到了张博士的研究室。

小明

多有打搅。最近碰到问题，大家都介绍有焊接问题找张博士，特来咨询。

好啊！遇到问题别头疼，解决了就没事儿。

Dr.张

小明

铝合金TIG焊接时，如何选择交流还是直流电源呢？

嗯，好的。我们别太着急这个问题本身，先来了解一下铝合金的氧化膜问题。

Dr.张

小明

氧化膜？

是啊。由于和空气中的氧发生化学反应，大多数金属表面会覆盖着一层氧化膜。铝及其合金由于与氧有很强的亲和力，表面会有一层致密的氧化膜。知道铝、铁的熔点是多少吗？

Dr.张

小明

铝和铁的熔点分别是660℃和1536℃。

不错，那么氧化物的熔点是多少？

Dr.张

小明

额，这个…，我不清楚…

好，大多数人对这个问题都不是太清楚。铝的氧化物（Al2O3）熔点是2049℃，铁的氧化物（Fe2O3）的熔点是1562℃。

Dr.张

小明

原来铝的氧化物熔点比铁的氧化物高这么多!

是的！铁和铁的氧化物熔点只相差30℃，铝和铝的氧化物熔点相差1400℃，惊讶吧！钢铁材料焊接时氧化铁会随着基体一起熔化，而铝合金焊接时氧化铝不会随着基体熔化，会留在熔池里。

Dr.张

小明

这跟选择直流、还是交流有关系？

当然。氧化膜如果清除不干净，残留在焊接熔池中可是会造成缺陷的，所以哪种方法有利去除氧化膜，就选择哪种方法咯。

Dr.张

小明

明白！

这段视频是由高速摄像机（8000帧/秒）捕捉到的。如果母材金属接负极，阴极斑点就会在母材金属表面上迅速移动寻找氧化膜，并将其清除掉。

Dr.张

小明

不就是靠阴极斑点来清除氧化膜嘛。

还不错哦！那再看一个视频，这个是由高速摄像机在500,000帧/秒的情况下捕捉到的。

Dr.张

小明

熔池表面的阴极斑点的速度与周围区域的速度明显不同。而且这个阴极斑点是来回跳跃的，且速度非常快！

对咯！从阴极表面发射出来的电子是电弧中带电粒子的主要来源之一，一个电子从金属表面逸出所需要的最低能量称为逸出功。

Dr.张

一般来说，大多数金属氧化物的逸出功都要比金属要低。因此，阴极斑点就在逸出功较少的氧化膜间移动，通过正离子的撞击将氧化膜击碎清除，这也就是为什么氧化膜可以被有效的清除掉的原因。

Dr.张

此外，由于氧化膜非常薄，所需要清除的时间很短，因此就观察到阴极斑点在熔池上快速移动。

Dr.张

小明

哦，现在明白了。

但是直至目前，阴极斑点的运动行为仍然没有被彻底的弄清楚。

Dr.张

小明

那确实太难了。

是的。补充一句，平时TIG焊时，工件一般选择接正极，知道为嘛？

Dr.张

小明

嗯？嗯？

看一下这幅图片，我们来讲一下弧焊技术中的极性问题。

Dr.张

Tips:

直流正接：工件接电源正极，电极接电源负极，也称正极性。英文简称“DCEN”(Direct Current Electrode Negative)，也称为“DCSP”(DCStraight Polarity)，也常用“DC-”来表示。

直流反接：工件接电源负极，电极接电源正极，也称反极性。英文简称“DCEP”(Direct Current Electrode Positive)，也称为“DCRP”(DCReversed Polarity)，对应的，常用“DC+”来表示。

需要注意：国内的正负极性与国外恰好相反，国内说的是工件的极性，而国外说的是电极(Electrode)。

明白了吗？举个例子，如果工件接正，标记为“EN”。之所以用“EN”表示，是因为电极的极性是负的，所以“EN”代表电极接负。那么请回答我，如果工件变成负极呢？

Dr.张

小明

工件接负，用“EP”表示，因为“EP”指的电极接正。

回答正确！对于“EP”接法，作用于工件表面上的阴极斑点迅速的移动寻找氧化膜。这就意味着热输入减少，熔深较浅。再者，阴极斑点的来回移动会导致电弧挺度变差。

Dr.张

小明

看来，“EP”接法焊接铝合金也并不是一个很好的方法。

“EP”接法还有另外一个大问题，那就是钨电极的消耗会非常快。这是因为电极接正，高能量的电子不断轰击钨极，导致钨极的温度不断升高，所以钨极消耗非常快。

Dr.张

小明

我明白了。相反，如果电极接负，高能量的电子不断轰击工件，工件可以更快速的加热。此外，没有阴极斑点作用于工件表面，将产生一个很高电弧挺度，所以热输入会变高。

对的，而且钨极的消耗将会变少。

Dr.张

小明

原来这就是为什么TIG中通常采用EN接法的原因。虽然这种方法有诸多不利因素，例如，电极消耗会增加，电弧挺度小，熔深浅。

所以，在工业上，一般采用交流的方法来解决这个问题。

Dr.张

小明

原来是这样啊。

交流接法具有EN接法优点、也具有EP接法的清理作用。

Dr.张

小明

我明白了，交流接法就是结合这两种接法的优点。

现在交流TIG焊机有一个功能，能够任意调整“EN比”，就是指一个电弧周期中电压波形中电极接负时所占比率。

Dr.张

小明

如果EN比增大，电极消耗减少，但是“清洁”区域变窄。反之，如果EN比减小，“清洁”区域增大，电极消耗大。

对的！在“清洁”区域宽度和电极消耗之间存在一个取舍。你可以找一个最优的EN比。

Dr.张

再看这个高速摄像机拍摄的TIG焊电弧。

Dr.张

小明

哦！明白了。阴极斑点在工件上的周期变化以及其很好的“清理作用”。当极性转换（EN/EP）时，阴极斑点在熔池中心产生。随后，阴极斑点迅速移动到熔池四周区域。

采用1200帧/秒拍摄时，阴极斑点以更快速度出现，更容易理解阴极清理行为。

Dr.张

小明

嗯，我已经理解很透彻了。

顺便提一下，这个交流TIG焊接的参数：焊接电流150A、电源频率70Hz、EN比为70%、工件为A5052铝合金。注意，我要叮嘱一下，在交流TIG焊中，你要使用大直径钨棒作为电极，因为在电极接正时比采用直流TIG焊电极接负更易过热。

Dr.张

小明

嗯，我懂了。非常感谢张博士耐心解答!

一句话总结下，交流电源因为具有阴极清理作用、最大限度减少钨极烧损，从而应用于铝合金焊接。

Dr.张

（编辑：焊潮君）

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