等離子弧實際上就是一種壓縮的電弧。把擴散角較大的電弧通過噴嘴小直徑的孔道,約束了電弧的散射,加上有一定壓力的離子氣通過噴嘴孔道吹出,致使弧柱的截面積縮小,熱能量密度增大,離子氣熱電離充分,弧柱的溫度提高,所以弧柱的穿透性強,可以一次焊透鈦或鈦合金板達12mm.
等離子弧有三種不同的類型:非轉移弧;轉移??;聯合弧。等離子弧工作原理如圖4-26所示。
非轉移?。ㄒ妶D4-26(a))是直流電源負極接鎢極,正極接水冷噴嘴。用高頻引燃鎢極與噴嘴之間的電弧,靠離子氣流將弧焰從噴嘴中吹出,形成等離子焰流。這類的等離子弧焊的功率不宜過大,否則燒壞噴嘴的幾率較大。
轉移?。ㄒ妶D4-26(b))是負極接鎢極,正極接噴嘴,同時又接焊件。高頻先引燃鎢極與噴嘴之間的電弧,當離子氣將電弧吹出噴嘴并與焊件接通后,鎢極與噴嘴之間的電弧熄滅,鎢極與工件之間繼續工作的電弧稱為轉移弧。
聯合?。ㄒ妶D4-26(c))是工作時非轉移弧和轉移弧同時存在,但非轉移弧的電源功率小,而轉移弧的電源功率大。兩套電源同時存在,特點是等離子弧的穩定性強。等離子弧焊設備由焊接電源、焊輪、電路控制系統、供氣系統和供水系統等部分構成。
焊接電源是陡降外特性直流電源,一般為可控硅整流器或其他形式的直流電源。轉移型等離子弧采用兩套電源,也可以只用一套電源,而聯合型等離子弧必須有兩套獨立電源。焊輪主要由電極、電極夾頭、噴嘴、中間絕緣體、空室、冷卻水路等組成。各組成部件匹配成一體,必須保證電弧壓縮性好,絕緣體、氣室、水路可靠,更換電極方便,電極與噴嘴對中準確。等離子弧焊輪結構如圖4-27所示。
決定等離子弧的性能和穩定性的是等離子噴嘴的結構,如圖4-28所示,孔徑d決定離子弧的直徑和能量密度。等離子弧電流值與噴嘴孔徑的參考值見表4-10.
| 表4-10 電流與噴嘴孔徑的關系 | ||||||||||
| 噴嘴孔徑d/mm | 0.6 | 0.8 | 1.2 | 1.4 | 2.0 | 2.5 | 2.8 | 3.1 | 3.2 | 3.5 |
| 等高于弧電流/A | 約5 | 約25 | 20-60 | 30-70 | 40-100 | 約140 | 約180 | 約210 | 約240 | 約300 |
孔徑過大,電弧壓縮效果差;孔徑過小,易發生雙弧。噴嘴孔徑長l與孔徑d有一定參考比例,見表4-11.
| 表4-11 噴嘴孔道比與孔徑的關系 | |||
| 孔徑d/mm | 孔道比1/d | 壓縮角a/(°) | 等離子弧類型 |
| 0.6-1.2 | 2.0-60 | 25-45 | 聯合弧 |
| 0.6-15 | 1.0-1.5 | 60-90 | 轉移弧 |
噴嘴孔道有單孔型和多孔型。在噴嘴外離子氣流將等離子弧壓縮,從而提高了弧柱的能量密度。
電極有棒狀和鑲嵌式兩種。棒狀電極是鈰鎢合金棒,形狀與氬弧焊所用電極棒相同。為了對中準確,鈰鎢棒要經過外圍磨光。
鑲嵌式電極的結構和形狀如圖4-29所示,即在銅電極座上鑲嵌一塊鉿(Hf)棒。
電路控制系統要完成一系列規定程序和動作,如調節離子氣的預通時間、保護氣的預通時間以及電流衰減的時間等。
供氣系統有焊接氣路和保護氣路。焊接氣路是等離子弧的工作介質,可以用氬氣(Ar)、氦(He)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2),或用兩種氣體的混合氣;保護氣路是用氬氣(Ar),以防止熔池和其熱影響區不受大氣的污染,除對焊縫的正面進行惰性氣體保護外,對焊縫背面同樣也要進行保護。供水系統可以是自來水水源,也可以是獨立系統的高壓水。
主要用于對電極和噴嘴的冷卻,同時對連接等離子焊輪的電纜線也要進行冷卻,特別是對大電流通量的電纜線的電阻熱需要進行水冷。在供水系統中必須裝有水壓保護開關,防止因疏忽殘水流量不足而造成等離子焊輪被燒壞。
鈦材作為結構材料,經熔化焊接加工后,多數情況下焊縫的力學性能和耐蝕性等都能滿足應用條件的要求,即焊縫的存在并無太大的影響。但鈦材作為某些功能材料,焊縫的存在卻帶來不良影響。例如,電解銅箔生產過程中的生產設備之一是陰極輥。陰極輥的外表層是一個焊接的鈦套筒。整體陰極輥投入銅箔生產前,輥表層的鈦筒要進行車光和拋光處理。拋光后輥子表面顯現出一條光亮的焊縫,在銅箔生產中這條光亮焊縫也“復印”到銅箔上了。
隨著科學技術的飛速發展,電子行業對電解銅箔的產量和質量要求越來越高。為了提高電解銅箔生產的單機產量,陰極輥制造正向大尺寸方向發展。陰極輥的直徑已從Φ1500mm發展到Φ2000mm,甚至已發展到Φ2700mm.一個厚度為6~8mm、直徑為Φ2700mm、高度為145mm的鈦筒完全用塑性加工的方法制造已經不可能了,只能用焊接方法,只要工藝得當,完全可以制造出符合技術要求的鈦筒來。
采用等離子弧焊和氬弧焊相結合的工藝則可以達到消除或近乎消除光亮焊縫的目的。
按照陰極輥時間尺寸,將鈦筒卷成如圖4-30的形式。在筒內開焊接坡口,坡口形狀如圖4-30(a)所示。當焊縫接頭區被夾持在強制冷卻裝置上后,用適中的等離子弧焊按第一道焊道,如圖4-30(b)所示。然后改用較小線能量的氬弧焊多道次焊滿坡口,如圖4-30(c)所示。如此焊接的目的是:達到盡量小的焊縫熱影響區,盡量保留鈦材的加工組織,盡量減小焊縫鑄造組織范圍。陰極輥鈦表層拋光后顯不出鑄造組織,也就消除了輥面光亮帶。
億沐鑫新材料公司產品主要分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設備、鈦餅鈦環、鈦標準件、鈦加工件