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等离子焊机与氩弧焊比较

氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上,利用氩气对金属焊材的保护,通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池,使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术,由于在高温熔融焊接中不断送上氩气,使焊材不能和空气中的氧气接触,从而防止了焊材的氧化,因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。

 

  等离子焊接时,等离子射流穿过整个焊缝并形成一个小孔(即小孔效应)气体也随之穿过。当然,这个小孔随电弧的前移而闭合。等离子焊可焊接比TIG焊更厚的钢板在操作技术和经济效益两方面都有不容置疑的优点。

 

根部焊道手工电弧焊接手式TIG焊接等离子焊接(PAW)
板材焊前准备坡口+钝边坡口+钝边2.5-8mm
无需坡口+钝边
装配相对困难(间隙)困难(小间隙)容易
焊工技术要求熟练熟练一般
焊接速度非常慢非常慢相当快
操作难度困难非常困难较容易
焊后质量好/但外观不美极好
特别问题焊条过热,
质量难以控制,
工件变形
焊工易疲劳
质量难以控制,
工件变形

  由于其焊接速度快,焊缝美观,焊缝质量好,成本低,等离子焊接已广泛运用于设备制造业中对各种型式的接头进行焊接、医疗设备、真空装置、薄板加工、波纹管、仪表、传感器、汽车部件、化工密封件等。

 

  微束等离子焊更是在实际运用中显露出巨大的优势,其焊缝质量可与激光焊比肩。微束等离子技术已成功的应用于大多数金属的焊接,如钢、不锈钢、各种合金钢、铜、镍、钛、钼、钨、金、铂、铑、钯等各种金属及其合金材料。典型应用产品有传感器膜盒,焊接波纹管,微电机定子铁心,电子产品,不锈钢锅


  ★过程特点

 

  等离子焊接与TIG焊十分相似,它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。但是,通过在焊炬中安置电极,能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来,随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。通过改变孔的直径和等离子气流速度,可以实现三种操作方式:

 

  1、微束等离子:0.1~15A

 

  在很低的焊接电流下,也能使用微束等离子弧。即使在弧长变化不超过20mm时,柱状弧仍能保持稳定。

 

  2、中等电流:15~200A

 

  在较大的15~200A电流下,等离子弧的过程特点与TIG弧相似,但由于等离子被压缩过,弧更加挺直。虽然可提高等离子气流速度来增加焊接熔池的度深,但会造成在紊乱的保护气流中,混入空气和保护气体的风险。

 

  3、小孔型等离子:大于100A

 

  通过增加焊接电流和等离子气流速度,可产生强有力的等离子束,与激光或电子束焊接一样,它能够在材料上形成充分的熔深。焊接时,随着焊接熔池的流动,金属穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道。单道焊时,该过程可用于焊接较厚的材料(厚度不超过10mm的不锈钢)。

 

  ★电源

 

  使用等离子弧时,通常采用直流电流和垂降特性电源。由于从特别的焊炬排列方式和各自分离的等离子、保护气流中获得了独特的操作特性,可在等离子控制台上增加一个普通的TIG电源,还可以使用特别组建的等离子系统。采用正弦波交流电时,不容易使等离子弧稳定。当电极和工件间距较长且等离子被压缩时,等离子弧很难发挥作用,而且,在正半周期内,过热的电极会使导电嘴变成球形,从而干扰弧的稳定。

 

  可使用专用的直流开关电源。通过调节波形的平衡来减少电极正极的持续时间,使电极得到充分冷却,以维护尖头导电嘴形状,并形成稳定的弧。

 

  ★起弧

 

  虽然等离子弧是通过采用高频产生的,但它首先是在电极和等离子喷嘴之间形成的。该维弧被装在焊炬中,需要焊接时,再将它转移到工件上。与在焊缝间保持的维弧相同,维弧系统能确保稳定的起弧,这避免了对产生电子干涉的高频的需要。

 

  ★电极

 

  用于等离子过程使用的是含2%氧化钍的钨电极和铜的等离子喷嘴。与TIG焊使用的导电嘴不同,在等离子过程中,对电极导电嘴的直径要求不那么严格,但压缩角须保持在30°~60°左右。等离子喷嘴孔的直径是很重要的,在相同的电流强度和等离子气流速度下,孔直径太小会导致喷嘴被过度腐蚀甚至熔化。在工作电流下,需要谨慎使用直径过大的等离子喷嘴。

 

  注:孔的直径过大,可能会对弧的稳定及孔的维护造成困难。

 

  ★等离子和保护气体

 

  通常等离子气体的组合气体是氩气,并含有2%~5%的氩气作为保护气体。氦气也能用做等离子气体,但由于它温度较高,会降低喷嘴的电流上升率。氢气含量越少,进行小孔型等离子焊接就越困难。

 

  ★应用

 

  ☆微束离子焊接

 

  微束离子通常用于焊接薄板材(厚度为0.1mm)、焊丝和网孔部分。针型挺直的弧能将弧的偏离和变形减到最小。虽然等效的TIG弧更扩散,但更新的晶体管化的(TIG)电源能在低电流下产生非常稳定的弧。

 

  ☆中等电流焊接

 

  在熔化方式下可选择该方法进行传统的TIG焊。它的优点是能产生较深的熔深(愿于较高的等离子气流),能容许包括药皮(焊炬中的焊条)在内的较大的表面污染。主要缺点是焊炬笨重,使手工焊接比较困难。在机械化焊接中,应该更加注意焊炬的维护以保证稳定的性能。

 

  ☆小孔型焊接

 

  可用的几点优势是:熔深较深、焊接速度快。与TIG弧相比,它能焊透厚度达10mm的板材,但使用单道焊接技术时,通常将板材厚度限制在6mm内。通常的方法是使用有填充物的小孔,以确保焊道断面的光滑(无齿边)。由于厚度达到了15mm,要使用6mm厚的钝边进行V型接头准备。也可使用双道焊技术,在熔化方式下通过添加填充焊丝,自动生成第一和第二条焊道。

 

  必须精确地平衡焊接参数、等离子气流速度和填充焊丝的添加量(填入小孔)以维护孔和焊接熔池的稳定,这一技术只适用于机械化焊接。虽然通过使用脉冲电流,该技术能用于位置焊接,但它通常是用于对较厚的板材材料(超过3mm)进行高速平焊。进行管道焊接时,必须精确地控制溢出电流和等离子气流速度以确保小孔关闭。

 

  上海多木实业有限公司是一家专业从事电源开发的高科技产业,其中焊接电源是我的重点项目,开发的系列焊机已达到或超过国际先进水平,深受客户的认可,拥有广泛的客户群和知名度。产品专业用于精密零件、薄板等的焊接,阀门、轧辊、截齿等的堆焊,模具、机械轴类的焊补等,已广泛应用于电子电器、煤炭矿山机械、航空航天等诸多领域。