一、離子弧原理:
(1)微束等離子弧焊的特點
微束等離子焊接是一種小電流(通常小于30A)熔人型焊接工藝,為了保持小電流時電弧的穩定,一般采用小孔徑壓縮噴嘴(0.6~1.2mm)及聯合型電弧。即焊接時會存在兩個電弧,一個是燃燒于電極與噴嘴之間的非轉移弧,另一個為燃燒于電極與焊件之間的轉移弧,前者起著引弧和維弧作用,使轉移弧在電流小至0.5A時仍非常穩定,后者用于熔化工件。
微束等離子弧是等離子弧的一種。在產生普通等離子弧的基礎上采取提高電弧穩定性措,進一步加強電弧的壓縮作用,減小電流和氣流,縮小電弧室的尺寸。這樣,就使微小的等離子焊槍噴嘴噴射出小的等離子弧焰流,如同縫紉機針一般細小。與鎢極氬弧焊相比,微束等離子弧焊接的優點是:
a.可焊更薄的金屬,最小可焊厚度為0.01mm
b.弧長在很大的范圍內變化時,也不會斷弧,并能保持柱狀特征,巳焊接速度快、焊縫窄、熱影響區小、焊接變形小。
(2)獲得微束等離子弧的三要素
獲得微束等離子弧,必須滿足以下三個基本條件。
①微束等離子弧發生器 是產生微束等離子弧的器件,也稱為等離子槍,它是以等離子電弧室為主體組成的。產生微束等離子弧的第一要素是要有一個良好的等離子槍,要求不漏氣、不漏水、不漏電,電極對中且調整更換方便,噴嘴耐用又便于更換。
電弧室由上下兩體構成,中間加以絕緣。上槍體的主要功能是:夾持鎢極并使之接人電源負極,以使鎢極尖端能產生電弧放電的陰極斑點;將電弧放電產生在鎢極區的熱量及時排出;鎢極應能始終保持對準下槍體的噴嘴孔徑中心,且應能調整極尖的高度和更換新鎢極,導人惰性壓縮氣體。這樣,上槍體應有電、氣、水三個導人孔道和一個水的出口。下槍體上安裝經常更換的噴嘴,要接電源的正極,要有進出冷卻水的散熱系統。有的微束等離子弧焊槍上設有保護氣系統,也設置在下槍體上。
②直流電源 作為微束等離子弧的電源,除了普通等離子弧的直流電源、下降伏安特性、電流可以細微調節等要求外,還有一個重要的特殊要求,即高空載電壓。一般直流電源的空載電壓是80~100V,微束等離子弧的電源空載電壓應是120~160V,有時還要高達200V。因為微束等離子弧的電流小(<30A),電弧氣體介質質點的電離、發射作用弱,為便于引弧和穩弧,就需要提高空載電壓來加強場致發射作用,所以微束等離子弧焊的電源需要特制專用。
微束等離子弧焊電源使用時是采用正極性接法,即將焊槍鎢極接電源負端,電源的另端CiE極)通過接觸器開關接焊槍的噴嘴。同時,電源的正極端還要并聯一個電路,即通過接觸器并聯到工件上。
就微束等離子弧的直流電源的供電連續性來說,可以有兩種電源:一種是連續直流供電,得到的焊接電流是連續的直流電,這就是通常所說的直流電源;另一種是可以有規律的進行斷續供電,即脈沖電源。脈沖電流的主要優越性在于,它除了能像連續直流那樣能調節電流的大小以外,它的通電時間h和間隙時間‘2可以調節。因此,脈沖電源優于普通直流電源。
③惰性氣體源 在等離子槍的電弧室里,電弧柱是在三個壓縮效應(機械壓縮效應、熱收縮效應和磁壓縮效應)的作用下形成等離子弧的。三個效應中有兩個是惰性氣體所為。微束等離子弧所使用的惰性氣體,一般都是氬氣,使用工業用瓶裝壓縮氬氣即可。使用時要接裝減壓表和流量計,以便能精細地調節壓力和流量這兩個參數。
(3)微束等離子弧焊的工藝參數
微束等離子弧焊的工藝參數,主要是焊接電流、焊接速度、工作氣體流量、保護氣體流量、電弧長度、噴嘴直徑、噴嘴通道比和鎢極的內縮量等,它們對焊縫的形狀和焊接質量都有影響。
二、離子弧特性:
1、 電弧能量高,焊接熱影響區小,焊接形變很小;
2、 弧柱細長,穿透力強,薄的工件無需開坡口,縮短準備時間;
3、 速度快,是普通氬焊的3-6倍;
4、 弧柱剛性大,由于小孔效應,實現了單面焊雙面成型;
5、 焊縫缺陷少,可焊材料多,焊接質量高;
6、 卓越的重復生產性,電極縮在噴嘴內,不易污染和燒損