簡介
等離子弧焊與TIG焊十分相似,它們的電弧都是在尖頭的鎢電極和工件之間形成的。但是,通過在焊炬中安置電極,能將等離子弧從保護氣體的氣囊中分離出來,隨後推動等離子通過孔型良好的銅噴管將弧壓縮。通過改變孔的直徑和等離子氣流速度,可以實現三種操作方式:
1、微束等離子:0.1~15A
在很低的焊接電流下,材蓯褂夢⑹壤胱踴 <詞乖諢〕け浠懷?0mm時,柱狀弧仍能保持穩定。
2、中等電流:15~200A
在較大的15~200A電流下,等離子弧的過程特點與TIG弧相似,但由於等離子被壓縮過,弧更加挺直。雖然可提高等離子氣流速度來增加焊接熔池的度深,但會造成在紊亂的保護氣流中,混入空氣和保護氣體的風險。
3、小孔型等離子:大於100A
通過增加焊接電流和等離子氣流速度,可產生強有力的等離子束,與雷射或電子束焊接一樣,它能夠在材料上形成充分的熔深。焊接時,隨著焊接熔池的流動,金屬穿過小孔被切割後在表面張力作用下形成焊道。單道焊時,該過程可用於焊接較厚的材料(厚度不超過10mm的不鏽鋼)。
電源
使用等離子弧焊時,通常採用直流電流和垂降特性電源。由於從特別的焊炬排列方式和各自分離的等離子、保護氣流中獲得了獨特的操作特性,可在等離子控制台上增加一個普通的TIG電源,還可以使用特別組建的等離子系統。採用正弦波交流電時,不容易使等離子弧穩定。當電極和工件間距較長且等離子被壓縮時,等離子弧很難發揮作用,而且,在正半周期內,過熱的電極會使導電嘴變成球形,從而干擾弧的穩定。
可使用專用的直流開關電源。通過調節波形的平衡來減少電極正極的持續時間,使電極得到充分冷卻,以維護尖頭導電嘴形狀,並形成穩定的弧。
起弧
雖然等離子弧是通過採用高頻產生的,但它首先是在電極和等離子噴嘴之間形成的。該維弧被裝在焊炬中,需要焊接時,再將它轉移到工件上。與在焊縫間保持的維弧相同,維弧系統能確保穩定的起弧,這避免了對產生電子干涉的高頻的需要。
電極
用於等離子過程使用的是含2%氧化釷的鎢電極和銅的等離子噴嘴。與TIG焊使用的導電嘴不同,在等離子過程中,對電極導電嘴的直徑要求不那么嚴格,但壓縮角須保持在30°~60°左右。等離子噴嘴孔的直徑是很重要的,在相同的電流強度和等離子氣流速度下,孔直徑太小會導致噴嘴被過度腐蝕甚至熔化。在工作電流下,需要謹慎使用直徑過大的等離子噴嘴。
註:孔的直徑過大,可能會對弧的穩定及孔的維護造成困難。
等離子和保護氣體
通常等離子氣體的組合氣體是氬氣,並含有2%~5%的氬氣作為保護氣體。氦氣也能用做等離子氣體,但由於它溫度較高,會降低噴嘴的電流上升率。氫氣含量越少,進行小孔型等離子焊接就越困難。
套用
微束離子焊接
微束離子通常用於焊接薄板材(厚度為0.1mm)、焊絲和網孔部分。針型挺直的弧能將弧的偏離和變形減到最小。雖然等效的TIG弧更擴散,但更新的電晶體化的(TIG)電源能在低電流下產生非常穩定的弧。
中等電流焊接
在熔化方式下可選擇該方法進行傳統的TIG焊。它的優點是能產生較深的熔深(願於較高的等離子氣流),能容許包括藥皮(焊炬中的焊條)在內的較大的表面污染。主要缺點是焊炬笨重,使手工焊接比較困難。在機械化焊接中,應該更加注意焊炬的維護以保證穩定的性能。
小孔型焊接
可用的幾點優勢是:熔深較深、焊接速度快。與TIG弧相比,它能焊透厚度達10mm的板材,但使用單道焊接技術時,通常將板材厚度限制在6mm內。通常的方法是使用有填充物的小孔,以確保焊道斷面的光滑(無齒邊)。由於厚度達到了15mm,要使用6mm厚的鈍邊進行V型接頭準備。也可使用雙道焊技術,在熔化方式下通過添加填充焊絲,自動生成第一和第二條焊道。
必須精確地平衡焊接參數、等離子氣流速度和填充焊絲的添加量(填入小孔)以維護孔和焊接熔池的穩定,這一技術只適用於機械化焊接。雖然通過使用脈衝電流,該技術能用於位置焊接,但它通常是用於對較厚的板材材料(超過3mm)進行高速平焊。進行管道焊接時,必須精確地控制溢出電流和等離子氣流速度以確保小孔關閉。