在TIG(鎢極氬弧焊)、等離子弧焊接以及某些電子放電加工(EDM)中,電極的導(dǎo)電性能直接關(guān)係到電弧穩(wěn)定性、能量傳輸效率以及焊接品質(zhì)。而隨著傳統(tǒng)含放射性釷電極逐漸被淘汰,鑭鎢電極憑藉其出色的導(dǎo)電表現(xiàn)、安全環(huán)保的特性,成為現(xiàn)代焊接領(lǐng)域的重要替代材料。那麼,作為一種稀土摻雜型鎢基合金,其導(dǎo)電性能究竟如何?在實(shí)際應(yīng)用中又有哪些表現(xiàn)?
一、材料結(jié)構(gòu)賦予優(yōu)異導(dǎo)電性
鑭鎢電極是由高純鎢粉與1.0%~2.0%的氧化鑭(La?O?)均勻混合燒結(jié)而成的複合材料。鎢本身是一種熔點(diǎn)極高、電子密度大、導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬,其電阻率約為5.6×10?? Ω·m。在摻入少量氧化鑭後,由於形成了細(xì)小、均勻分佈的稀土氧化物顆粒,進(jìn)一步優(yōu)化了晶粒組織結(jié)構(gòu)。這些顆粒不僅能穩(wěn)定晶界、抑制晶粒長(zhǎng)大,還增強(qiáng)了載流通道的連續(xù)性,從而保持了良好的電子遷移能力。
同時(shí),氧化鑭具有較低的逸出功,使得熱電子在高溫下更容易逸出表面進(jìn)入電弧通道,有效降低了電弧電壓起始門檻。這不僅有助於提升起弧性能,也體現(xiàn)了材料整體的高效導(dǎo)電特性。
二、導(dǎo)電穩(wěn)定性強(qiáng),適應(yīng)寬廣電流範(fàn)圍
鑭鎢電極在直流(DC)焊接條件下表現(xiàn)尤為穩(wěn)定,尤其適用於低電流到中高電流焊接場(chǎng)景。例如,WL15和WL20型號(hào)的電極能夠在10A到250A甚至更高電流範(fàn)圍內(nèi)維持穩(wěn)定電弧而不產(chǎn)生熔尖塌陷。由於其尖端結(jié)構(gòu)在高溫下仍能保持完整,導(dǎo)電區(qū)域穩(wěn)定性強(qiáng),電流傳導(dǎo)過(guò)程幾乎無(wú)中斷現(xiàn)象。
在交流(AC)焊接模式下,尤其是鋁和鎂合金的焊接環(huán)境中,該材料也表現(xiàn)出一定的導(dǎo)電適應(yīng)性。雖然其在陽(yáng)極清理階段的抗氧化性略低於鋯鎢,但借助適當(dāng)?shù)碾姌O打磨方式和焊接參數(shù)調(diào)整,仍能維持高效電流傳輸。
三、與其他電極材料的導(dǎo)電性比較
相較於純鎢:純鎢雖導(dǎo)電性良好,但其高逸出功導(dǎo)致在實(shí)際焊接中起弧遲緩、弧壓偏高,且電極易氧化,間接影響導(dǎo)電效果。鑭鎢在保持導(dǎo)電性的同時(shí),具備更好的電子發(fā)射效率。
相較於釷鎢:釷鎢導(dǎo)電性較強(qiáng),性能穩(wěn)定,但存在放射性問(wèn)題,使用與運(yùn)輸受到限制。鑭鎢作為其環(huán)保替代品,在導(dǎo)電表現(xiàn)上已接近甚至部分場(chǎng)合優(yōu)於釷鎢,尤其在低電流或自動(dòng)焊環(huán)境中更為出色。
相較於鋯鎢:鋯鎢主要用於交流高電流焊接,導(dǎo)電性略遜一籌,在直流場(chǎng)合不如鑭鎢高效。
四、在應(yīng)用中的導(dǎo)電優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)
起弧快,電弧集中:導(dǎo)電路徑穩(wěn)定,使電流集中在尖端小範(fàn)圍內(nèi)釋放,弧柱穩(wěn)定,熔池清晰;
電極發(fā)熱少,熱耗低:高效傳導(dǎo)減少能量損耗,有助於節(jié)能降耗;
使用壽命長(zhǎng):良好的導(dǎo)電性降低了尖端燒損速度,延長(zhǎng)更換週期;
適配性強(qiáng):適用於多種焊接設(shè)備和焊接材料(碳鋼、不銹鋼、銅、鎳等)。