微束等离子弧焊工艺(1)

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，工艺参数人们通常将焊接电流在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(通常小于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0．01mmb．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、电流可以细微调节等要求外，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，所以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)通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，即通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，可以有两种电源：一种是连续直流供电，得到的焊接电流是连续的直流电，这就是通常所说的直流电源；另一种是可以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可以调节。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。常用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，通常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，所以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，通常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用接头形式如图1-2所示。图1-22)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，形状可以是倒三角形、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，可以使用无槽的光垫板。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，改善保护条件。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。对某些焊件也可以设计专用保护喷嘴，如保护卷边对接焊缝的专用喷嘴。通常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，这样可以保证度数和不偏心。e.调整钨极对中时为了便于观察，可以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，可以放少量氩气保护。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，则可以自选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，也可以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.此外，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。