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等離子焊接的優勢

等離子焊接的優勢

等離子是指在標準大氣壓下溫度超過3000℃的氣體,在溫度譜上可以把其看作為繼固態,液態氣態之后的第四種物質狀態。等離子是由被激活的高子,電子,原子或分子組成。例如:它可通過自然界中的閃電產生。從1960年以后,等離子這個詞獲得了新的含義,那就是電弧通過渦流或噴嘴壓縮而形成的高能量狀態,此原理現在被廣泛用云鋼鐵,化工及機械工程工業。

等離子弧焊是在鎢極氬弧焊的基礎上發展起來的一種焊接方法。鎢極氬弧焊使用的熱源則是將自由氬弧壓縮強化之后而獲得電離度更高的電弧等離子,稱為等離子弧,又稱壓縮電弧。兩者在物理上沒有區別,僅是弧柱電離程度上的不同。經壓縮的電弧其能量密度更為集中,溫度更高。

等離子弧的最大電壓是在弧柱區里,這里由于弧柱被強烈壓縮,使電場強度明顯增大的緣故。因此,等離子弧焊主要是利用弧柱等離子體來加熱金屬,而自由弧焊是利用兩電極區產生的熱來加熱母材和電極金屬。

等離子弧的特性

等離子弧能量密度可達10000·~100000w/cm2,比自由鎢?。s10000w/cm2以下)高,其溫度可達18000~24000k,也高于自由鎢?。s5000~80000k)很多。

1-1為兩種電弧的溫度分布,左側為自由鎢弧,右側為等離子弧。

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等離子弧的靜特性曲線接近U形(圖1-2)。與自由鎢弧比較最大的區別是電弧電壓比自由鎢弧高。此外,在小的電流,自由鎢弧特性為陡降(負阻特性)的,易于電源外特性曲線相切,使電弧失穩,而等離子弧則為緩降或平的,易于電源外特性相交建立穩定工作。image.pngimage.png

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1-2

1-3表示了等離子弧與自由鎢弧的形區別。等離子弧圓柱形,擴散角約5度左右,焊接時,當弧長發生波動時,母材的加熱面積不會發生明顯變化,而自由鎢弧呈圓錐形,其擴散角約45度,對工作距離變化敏感性大。

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1-3

等離子弧的挺直度非常好。由于等離子弧是自由弧經壓縮而成,故其挺度比自由鎢弧好,焰流速度大,可達300m/s以上,因而指向性好,噴射有力,其熔透能力強。

等離子弧焊的特點

由于等離子弧柱溫度高,能量密度大,因而對焊件加熱集中,融透能力強,一次可焊透的厚度如表1-4所示,在同樣熔深下其焊接速度比TIG焊高,故可提高焊接生產率。此外不銹鋼鈦及其合金 鎳及其合金 低合金鋼 低碳鋼 桶及其合金焊接厚度范圍≤8 ≤12 ≤6 ≤8 ≤8  q25此外,等離子弧對焊接件的熱量輸入較小,焊縫截面形狀叫窄,深度比大,呈“酒杯”狀,見圖1-5.熱影響區窄,其焊接變形也小。

由于等離子弧呈圓柱形,擴散角小,見圖1-3)挺直度好,所以 焊接熔池形狀和尺寸受弧長波動的影響小,因而容易獲得均勻的焊縫成形,而TIG焊隨著弧長的怎加,其熔寬增大,而熔深減小。

由于等離子弧的壓縮效應及熱電離充分,所以電弧工作穩定,特別當聯合型等離子弧在小電流(0.1A焊時,仍具有較平的靜特性(見圖1-2)配用恒流(垂降)電源,能保證焊接過程非常穩定,故可以焊接超薄構件。

由于鎢極內縮到噴嘴孔道里,可以避免鎢極與工件接觸,消除了焊縫夾鎢缺陷。同時噴嘴至工件距離可以變長,焊絲進入熔池容易采用小孔焊接技術,能實現單面焊雙面成型。

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