原理簡介
變極性等離子焊,Variable Polarity Plasma Arc Welding,簡稱VPPAW。它是使用了特殊設(shè)計的焊接電源和控制系統(tǒng),通過極性的可控變換,從而可獲得正接(DC/-)時間較長,反接(DC/+)時間較短且電流值分別可調(diào)的電流波形。在工件接電源正極的時段中(正接DC/-),焊槍可以有效地加熱工件,此時鎢極不會發(fā)生過熱;而在工件接電源負極的時段內(nèi)(反接DC/+),則可以利用“陰極霧化”作用清理焊接區(qū)的氧化物。通過控制正、負極性時的電流大小以及變換的頻率,還可以分別調(diào)節(jié)熔透情況和陰極霧化清理的強度。
圖片來源:央視新聞
工藝優(yōu)點
由于變極性等離子焊的電源的特殊設(shè)計,促成了它有如下的工藝優(yōu)點:
- 因為它是等離子電弧,所以,焊接電弧溫度高,電弧能量集中,焊接熔深大,對中厚鋁合金板的焊接(6-12mm),不開坡口單面焊雙面成形,也能保證熔透。
- 變極性等離子弧的陰極清理作用可將污染物從熔池吹走,在破除鋁合金的氧化膜效果方面也很好,所以焊前可以不進行去除氧化膜處理(如堿洗、酸洗或打磨、機加工等方式處理),只進行簡單清理即可(如去油,去灰等)。
- 由于等離子弧能形成小孔效應,金屬熔池內(nèi)的氣體能通過小孔全部排出,氣體殘存于焊縫中的量少,所以焊縫的氣孔率低。
- 等離子弧能快速穿透整個焊縫,所以焊縫正面和反面的受熱基本一致,焊后正反面焊縫的收縮也一致,所以焊縫的角變形小。
- 等離子弧能量集中,焊接速度快,所以焊接熱影響區(qū)窄,工件總體變形小。
- 因為它單層焊透的厚度大,所以同樣厚度的產(chǎn)品,焊接層數(shù)少,焊縫寬度窄,焊材消耗量小,生產(chǎn)效率高、總體成本低,效益提高。
- 因為產(chǎn)生等離子弧的鎢極,縮在噴嘴內(nèi)不與工件接觸,減少鎢極損耗,并有效防止焊縫的金屬夾鎢缺陷。
- 因為焊接時,熱影響區(qū)小,氣孔少,夾鎢缺陷少,X射線探傷合格率高,所以焊縫接頭力學性能好,焊接總體質(zhì)量更有保證。
工藝缺點
由于它的電源及整個控制系統(tǒng)是特殊設(shè)計,變極性等離子焊也有它的弱點:
- 因為它有等離子電源系統(tǒng),送絲系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),等離子焊槍等,設(shè)備復雜,初始成本高。
- 因為它不適合于普通的手工焊接,一般都是機械化焊接,所以,坡口的制備精度,組對精度,零部件的尺寸精度,都對焊接的質(zhì)量產(chǎn)生影響。
- 對薄型的(0.5-2mm)產(chǎn)品,形狀復雜的產(chǎn)品,焊接應用困難。
- 由于要產(chǎn)生等離子弧,生產(chǎn)過程中的各類氣體消耗量大。
- 焊接工藝的調(diào)試比較復雜。
應用領(lǐng)域
- 航空航天領(lǐng)域:登月火箭的液氫、液氧儲罐等。
- 汽車運輸領(lǐng)域:鋁合金儲罐等。
- 醫(yī)療器械領(lǐng)域:消毒柜等。
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