微束等离子弧焊工艺简介.doc

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微束等离子弧焊工艺
索引: 微束等离子弧焊的工艺参数, 主要是焊接电流、 焊接速度、 工作气体流量、 保护气体流量、 电弧长度、 喷嘴直径、 喷嘴通道比和钨极的内缩量等, 它们对焊缝的形状和焊接质量都有影响。
关键词: 微束等离子弧焊, 工艺参数
　　人们一般将焊接电流在30A以下的等离子弧焊接, 称为微束等离子弧焊接。由于是在小电流条件下, 无论是等离子弧的形态、 稳定性及其对电源, 设备的要求, 还是焊接工艺过程及其操作方法, 都有一系列的特殊性。
(1)微束等离子弧焊的特点
微束等离子焊接是一种小电流(一般小于30A)熔人型焊接工艺, 为了保持小电流时电弧的稳定, 一般采用小孔径压缩喷嘴(0.6～1.2mm)及联合型电弧。即焊接时会存在两个电弧, 一个是燃烧于电极与喷嘴之间的非转移弧, 另一个为燃烧于电极与焊件之间的转移弧, 前者起着引弧和维弧作用, 使转移弧在电流小至0．5A时仍非常稳定, 后者用于熔化工件。
微束等离子弧是等离子弧的一种。在产生普通等离子弧的基础上采取提高电弧稳定性措, 进一步加强电弧的压缩作用, 减小电流和气流, 缩小电弧室的尺寸。这样, 就使微小的等离子焊枪喷嘴喷射出小的等离子弧焰流, 如同缝纫机针一般细小。与钨极氩弧焊相比, 微束等离子弧焊接的优点是:
a．可焊更薄的金属, 最小可焊厚度为0．01mm
b．弧长在很大的范围内变化时, 也不会断弧, 并能保持柱状特征, 巳焊接速度快、 焊缝窄、 热影响区小、 焊接变形小。
(2)获得微束等离子弧的三要素
获得微束等离子弧, 必须满足以下三个基本条件。
①微束等离子弧发生器 是产生微束等离子弧的器件, 也称为等离子枪, 它是以等离子电弧室为主体组成的。产生微束等离子弧的第一要素是要有一个良好的等离子枪, 要求不漏气、 不漏水、 不漏电, 电极对中且调整更换方便, 喷嘴耐用又便于更换。
电弧室由上下两体构成, 中间加以绝缘。上枪体的主要功能是: 夹持钨极并使之接人电源负极, 以使钨极尖端能产生电弧放电的阴极斑点; 将电弧放电产生在钨极区的热量及时排出; 钨极应能始终保持对准下枪体的喷嘴孔径中心, 且应能调整极尖的高度和更换新钨极, 导人惰性压缩气体。这样, 上枪体应有电、 气、 水三个导人孔道和一个水的出口。下枪体上安装经常更换的喷嘴, 要接电源的正极, 要有进出冷却水的散热系统。有的微束等离子弧焊枪上设有保护气系统, 也设置在下枪体上。
②直流电源 作为微束等离子弧的电源, 除了普通等离子弧的直流电源、 下降伏安特性、 电流能够细微调节等要求外, 还有一个重要的特殊要求, 即高空载电压。一般直流电源的空载电压是80～100V, 微束等离子弧的电源空载电压应是120～160V, 有时还要高达200V。因为微束等离子弧的电流小(<30A), 电弧气体介质质点的电离、 发射作用弱, 为便于引弧和稳弧, 就需要提高空载电压来加强场致发射作用, 因此微束等离子弧焊的电源需要特制专用。
微束等离子弧焊电源使用时是采用正极性接法, 即将焊枪钨极接电源负端, 电源的另端CiE极)经过接触器开关接焊枪的喷嘴。同时, 电源的正极端还要并联一个电路, 即经过接触器并联到工件上。
就微束等离子弧的直流电源的供电连续性来说, 能够有两种电源: 一种是连续直流供电, 得到的焊接电流是连续的直流电, 这就是一般所说的直流电源; 另一种是能够有规律的进行断续供电, 即脉冲电源。脉冲电流的主要优越性在于, 它除了能像连续直流那样能调节电流的大小以外, 它的通电时间h和间隙时间‘2能够调节。因此, 脉冲电源优于普通直流电源。
③惰性气体源 在等离子枪的电弧室里, 电弧柱是在三个压缩效应(机械压缩效应、 热收缩效应和磁压缩效应)的作用下形成等离子弧的。三个效应中有两个是惰性气体所为。微束等离子弧所使用的惰性气体, 一般都是氩气, 使用工业用瓶装压缩氩气即可。使用时要接装减压表和流量计, 以便能精细地调节压力和流量这两个参数。
(3)微束等离子弧焊的工艺参数
微束等离子弧焊的工艺参数, 主要是焊接电流、 焊接速度、 工作气体流量、 保护气体流量、 电弧长度、 喷嘴直径、 喷嘴通道比和钨极的内缩量等, 它们对焊缝的形状和焊接质量都有影响。
常见的微束等离子弧焊的工艺参数见表1-1

表1-1

(4)微束等离子弧焊的技术要点
1)接头形式
接头形式根据板厚来选择, 厚度在0．05—1．6mm之间时, 一般采用微束等离子弧进行焊接。微束等离子弧焊主要用于焊接薄件或薄件与厚件的连接件, 因此微束等离子弧的接头形式和尺寸有其独特之处。微束等离子弧的接头不开坡口, 对于板厚o．2mm的对接接头, 一般都采用卷边的接头形式。板厚小于o．8mm的微束等离子弧焊的常见接头形式如图1-2所示。

图1-2
　2)夹具和金属垫板
微束等离子弧焊接为了保证精确的装配和获得高质量的焊缝, 必须使用装配夹具或装配—焊接联合夹具。夹具的尺寸要求精密, 装卸要求方便, 焊缝周围的夹具零件要用非磁性材料(黄铜、 不锈钢)制造, 防止焊接时电弧产生偏吹。
为了保证焊缝背面的良好成形, 焊道背面要放上金属垫板。一般的金属垫板上均有成形槽, 形状能够是倒三角形、 矩形或半椭圆形, 成形槽宽度可为2～3mm, 槽深0．2--0．5mm。当焊件板厚小于0．3mm时, 能够使用无槽的光垫板。金属垫板的材料大多选用紫铜。一般情况下, 金属垫板常和装配—焊接夹具结合在一起。
3)增强保护效果
一般的微束等离子弧焊枪都带有保护气罩装置(喷嘴)。但在有些情况下, 如受焊缝的形式和位置所限, 或焊件的结构和尺寸所限, 焊枪的保护气罩对焊缝的保护并不完全有效, 这时焊接夹具应加设特殊的保护装置, 增强保护效果。
保护装置的结构和方式因焊件而异, , 是多种多样的。如装在正面焊缝两侧附近的反射屏(保护气挡板儿可将散失的保护气圻回, 改进保护条件。再如, 焊接管状结构件(或小型容器)时, 可向管(或容器)内部充保护气, 保护背面焊道。对某些焊件也能够设计专用保护喷嘴, 如保护卷边对接焊缝的专用喷嘴。
一般增强保护的装置都是与焊接夹具制造在一起, 使夹具具有多种功能
4)点固焊
不使用焊接夹具的焊件, 焊缝较长时, 要每隔3～5mm设置一个定位焊点, 使其点固, 否则焊接时要发生变形。点固焊使用的工艺参数可与焊接时相同或略小一些。使用夹具的焊件焊接, 焊前不用点固焊。
5)焊件焊前清理
　工件焊接接头待焊处及端边焊前均要净化处理, 除去油污、 锈等, 其方法(化学的或机械的)与一般焊接的焊前处理相似, 只不过是因薄件对污物敏感而应更严一些。
　 6)焊机准备
　焊接前要将待用的微束等离子弧焊机准备好, 并应做以下检查:
　a．检查微束等离子弧焊枪, 内容包括: 焊枪的气、 水路要密封并畅通, 钨极、 喷嘴的调整和更换要方便, 能保证电极的同心度和内缩量并可调, 焊枪的控制按钮应好用, 焊枪的手柄可靠地绝缘。
b．检查微束等离子弧焊机的电源, 即包括电源的空载电压能满足要求, 极性的接法正确, 焊接电流又能均匀地调节, 则电源合格。
　 c．检查微束等离子弧焊机的控制系统, 其内容包括: 检查气路: (分工作气和保护气)应密封和畅通, 流量应能精细调节, 气阀电路的控制应可靠。水路要保证畅通和密封, 有水流开关的设备要检查水流开关韵灵敏度。控制系统的电路主要检查高频引弧电路的点火(引弧)可靠性, 提前送气和滞后断气的控制可靠性。电流衰减电路应工作可靠和速度可调, 完整的焊接过程程序控制的可靠性等。有启动行走焊车的微束等离子弧焊机, 还应检查焊接小车的调速系统和其控制程序。
d．焊枪电极最好选购铈钨电极, 其直径应按工艺参数中的电流选择。电流较大时选直径1．2mm的电极。电流较小时可选用直径0．8mm的电极。电极尖端磨成10’～15‘的圆锥角。电极的磨尖最好是使用专用的电极磨尖机磨制, 这样能够保证度数和不偏心。
e. 调整钨极对中时为了便于观察, 能够在焊机电源不接通的情况下只打高频火花, 从喷嘴观察火花。若火花在孔内圆周分布达到1／2～2／3时, 就认为对中正确。长时间地使用高频火花对中, 也会使钨极少量烧损, 能够放少量氩气保护。
f. 检查焊机循环水的冷却效果。焊机在额定状态下正常运行, 冷却水的出口水温以40～50℃为宜或以手感比体温稍高些即可。焊机不通冷却水不可使用。
g．附有工件放大镜的焊机, 焊前要将放大镜焦距调好, 这对细小零件焊接时十分必要, 若焊机不附放大镜, 则能够自选5～10倍的放大镜临时固定在距焊缝的适当位置处, 以供使用。
h．按工艺技术文件规定的焊接工艺参数调节好焊机, 经试焊确实无误后予以固定, 等待使用。
7)焊接操作
a．微束等离子弧焊使用的电弧形态是联合弧, 即维弧、 工作弧同时存在。
b．当焊缝间隙稍大, 出现焊缝余高不够或呈现下陷时, 说明焊缝金属填充不够, 应该使用填充焊丝。填充焊丝要选用与母材金属同成分的专用焊丝, 也能够使用从母材上剪下来的边条。
c．焊接时, 转移弧产生后不要立即移动焊枪, 要在原地维持一段时间使母材熔化, 形成熔池后开始填丝并移动焊枪。另外, 焊枪在运行中要保持前倾, 手工焊时前倾角保持在60’～80’, 自动焊时前倾角应为80‘～90‘。
d．微束等离子弧的焊接是采用熔池无小孔效应的熔透型焊接法, 即用微弧将工件焊接处熔化到一定深度或熔透成双面成形的焊缝。 ’
e．焊接时喷嘴中心孔与待焊焊缝的对中要求高, 偏差应尽可能小, 否则会焊偏或产生咬边。
f.焊接过程中的电弧熄灭或焊接结束时的熄弧, 焊枪均要在原处停留几秒, 使保护气继续保护高温的焊缝, 以免氧化.
另外, 微束等离子弧焊电源空载电压高, 易使操作者触电, 应注意防止。由于微束等离子弧焊枪体积小, 在换喷嘴、 换电极或电极对中时, 都极易发生电极与喷嘴的接触, 这时若误触动焊枪手把上的微动按钮, 便会发生电极与喷嘴的电短路(打弧), 损坏喷嘴和电极, 因此在更换电极、 喷嘴或电极对中时, 应将电源切断才能保证安全进行。