氩气机工作原理:
1) 升压变压器;图中变压器为24:70,将307电压升高约3倍。
2) 采用4倍压整流电路;如图(C11~C14、D11~D14)来产生高压:①当升压变压器(T1)初级流过一正脉冲电流时(电压值为U),N2产生一上正下负(正向)的感应电动势,并给电容C14充电,使电容C14的端电压也为U,(方向如图);且由于线圈续流和D14的作用,在主变中无电流流过时,C14也不能放电;②升压变压器流过一等值的负脉冲电流时,在N2上产生一上负下正的感应电动势(值为U),给C11充电,使得C11上的压降VC11=VC14+U感应=2V,方向如图;③升压变压器T1再流过一正脉冲电流时,N2上又产生上正下负的感应电动势,这时,电容C13充电,端电压VC13=VC11+U感应-VC14=2V,方向如图;④升压变压器的电流方向再次改变,使得N2上的感应电动势方向为上负下正,这时,电容C12得到电能,且VC12=VC13+VC14-VC11=2V,方向如图,这样,在A、B间便形成了4U的压降。
(3) 高频振荡发生器:(由L3(N3)、C5、放电嘴组成)
①A、B两点的压降达到4V(V为逆变器输出电压,约1KV),给电容C15充电;
②放电嘴因高压击穿放电,此时,相当于短路L3、C15;
③L3、C15产生高频振荡,f=L/2π√LC
④由于输出能量的不断补充,使得每隔一定时间,L3、C15便产生高频振荡电流,并通过T4次级输出到输出。由于T4上要通过高频高压的电流,其技术参数要求严格,它的质量是起弧难易,焊接效果的决定性因素。
控制
输出回路中有高频高压电流后,保证了起弧,可如果防护不当,高频高压电流便会反向击穿二次整流中的整流管,甚至损坏主变T1初级线圈所联接的电路,而且,高频高压只是在起弧时使用,起弧后,便不再需要,所以,需适时断开高频高压发生器,其控制电路如图3所示
①防干扰控制:在输出端的正负极间接有压敏电阻与电容,其对于高频高压电流来说明相当于短路同时,正负端都接有抗高频的电感线圈,这样,就控制了高频高压电流反窜到二次整流的电路中,只在输出端形成回路。同时,接在正极与机壳间的电阻(压敏)和电容也能有效地防止高频电流及其它干扰。
②高频高压电流的产生与关断控制:高频高压电流的产生与关断都由继电器J控制,手开关全上时,把S2合上,这时,电路工作,输出约56伏的直流电压,它使继电器动作,吸合JA,使高频高压电路工作,产生高频高压电流输出,引起电弧,电弧一引起,输出回路便出现大电流,流经电抗器(电感线圈);由于电感的续流作用,能使电抗器正端(图中A点)电压降到很低的电位(甚至为负值),这时,继电器被可靠地断开,高频高压发生器停止工作,完成了对高频高压电流的控制。
增压起弧控制
为了保护轻易起弧,提供焊接质量,氩弧焊机还在输出端增设了一个增压起弧的装置,其利用高频高压发生器的变压器的另一组次边作为增压变压器,使得高频高压发生器工作时,也同时抬高了输出端的电压,保证起弧,起弧后,增压装置也随着高频高压电流发生器一起被断开。
氩弧焊的起弧采用高压击穿的起弧方式,先在电极针(钨针)与工件间加以高频高压,击穿氩气,使之导电,然后供给持续的电流,保证电弧稳定。
氩弧焊机在主回路、辅助电源、驱动电路、保护电路等方面的工作原理是与手弧焊机是相同的。在此不再多叙述,而着重介绍氩弧焊机所特有的控制功能及起弧电路功能。
手开关控制
氩弧焊机要求氩气先来后走,而电流则后来先走(相对气而言),这此都是通过手开关控制实现的。
由图1知:当焊机主开关合上后,辅助电源工作,给控制电路提供了24V的直流
电。手开关未合上时,24V直流电通过电阻R5使Q2导通,CW3525芯片的8脚经过T形滤波器(L5、C5组成,抗干扰用)对地短路,此时,CW3525处于封波状态,电路无输出;手开关合上时,24V直流电通过电阻R4、R8使Q1导通,Q2基极被拉低而关断,24V直流电通过电阻R6、R7使Q3导通继电器J3A吸合,使控制气体供给的电磁阀工作,给焊接供气。而8脚电位由于缓起动电阻,电容的作用缓慢增长,经过一定时间,CW3525开始工作,电路开始输出功率。这样,电流就较气延时供给延时时间由缓起动动阻、容值决定)。
氩气保护气体
1)保护气体
① Ar、He,② Ar+He的混合气体。其中,Ar和He按一定比例混合使用时,可获得兼有两者优点的混合气体。特别适合焊接铝及其合金、铜及其合金等热敏感性的高导热材料。
氮气可用于铜及其合金的焊接。N2可单独使用,也常与Ar混合使用。N2来源广泛,价格便宜,焊接成本低;但焊接时有飞溅,外观成形不如Ar + He保护时好。
2)焊丝
焊丝直径一般在0.8~2.5mm。焊丝直径越小,焊丝的表面积与体积的比值越大,杂质相对较多,可能引起气孔、裂纹等缺陷。因此,焊丝使用前必须经过严格的清理。
焊接工艺
(1)焊前准备
焊前准备主要有设备检查、焊件坡口的准备、焊件和焊丝表面的清理以及焊件组装等。焊前表面清理工作是焊前准备工艺的重点。
1)化学清理 化学清理方式随材质不同而异。例如铝及其合金焊前先进行脱脂去油清理,然后用NaOH溶液进行脱氧处理,再用HNO3溶液酸洗光化,其清理工序可参见有关手册。
2)机械清理 机械清理有打磨、刮削和喷砂等,用以清理焊件表面的氧化膜。对于不锈钢或高温合金焊件,常用砂纸磨或抛光法;对于铝合金,用细钢丝轮、钢丝刷或刮刀。机械清理方法生产率较低。
(2)工艺参数
MIG焊的主要焊接工艺参数是:焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、喷嘴直径、氩气流量等。
喷嘴孔径为20mm左右,氩气流量约在30~60L/min范围内。电流种类和极性,则采用直流反接,有利于电弧稳定,并充分发挥"阴极破碎"作用。
MIG焊可以进行半自动焊接或自动化的焊接,其应用范围较广。
氩弧焊,是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。 又称氩气体保护焊。就是在电弧焊的周围通上氩气保护气体,将空气隔离在焊区之外,防止焊区的氧化。
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熔池,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,因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属
非熔化极
工作原理及特点:非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧,在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气),形成一个保护气罩,使钨极端部、电弧和熔池及邻近热影响区的高温金属不与空气接触,能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。
熔化极工作原理及特点 :焊丝通过丝轮送进,导电嘴导电,在母材与焊丝之间产生电弧,使焊丝和母材熔化,并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别:一个是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另一个是采用保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用,如以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊(在国际上简称为MIG焊);以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体 时,或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时,统称为熔化极活性气 体保护电弧焊(在国际上简称为MAG焊)。从其操作方式看,目前应用广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊,其次是自动熔化极氩弧焊。
根据各工业部门生产工艺流程中对不同介质测量要求,根据国家标准设计制作材质的压力仪表,具体包含氧气压力表、乙炔压力表、丙烷压力表、二氧化碳压力表、氮气压力表、氩气压力表、氢气压力表等。
要氩气的主要技术指标及技术关键包括检出限、灵敏度、分析精度、测量的稳定性、校准方法等。
的主要技术指标及技术关键包括检出限、灵敏度、分析精度、测量的稳定性、校准方法等。
光谱仪使用的氩气纯度要求≥99.996%,其纯度不够的氩气将导致以下后果:
1.校正系数超出要求范围,标准化系数偏高。
2.激发光源不激发及跳闸。
3.激发时扩散放电,激发点呈白色(白点),强度降低,样品表面无侵蚀,分析数据不准确。
4.分析数据不稳定,特别是分析波长较低的元素如:C、P、S等,还有一些高合金铸件、铸铝、铸铁、纯金属等。
如果出现了以上问题,再好的光谱仪也是分析不出一个准确的数据。所以,想要光谱仪分析出一个准确的数据,前提就是要给光谱仪提供良好的气源,即含量≥99.996%的氩气。而通过氩气净化机输出的氩气含量≥99.9999%.远高于光谱的供氩要求。
经济核算:以氩气净化机在光谱仪器中的应用举例说,光谱仪使用过程中大的消耗品就是氩气,使用氩气净化机可以把价格昂贵(市场平均价240元/瓶)的高纯氩或液态氩换成价格低廉(市场价平均价40元/瓶)的普通纯氩就可以达到光谱要求的氩气纯度99.996%。以每天使用光谱仪8小时(3天换1瓶),1年开机350天,如光谱仪使用10年计算,节省的氩气
氩气流量是随着电流和焊接速度的变化而改变的。气体流量大时,会产生紊流:气体流量小,气体刚性差,都会使气体保护效果变差。氩气流量计是是目前比较理想的氩气计量仪表。采用卡门涡街原理制造,具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、操作简单、压力损失小等优点。
当无空气流动时,电桥处于平衡状态,控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH;当有空气流动时,由于RH的热量被空气吸收而变冷,其电阻值发生变化,电桥失去平衡,如果保持热线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值,就必须增加流过热线电阻的电流IH。因此,热线电流IH就是空气质量流量的函数。
发热元件采用1Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管作保护套管,0Cr27Al7MO2高温电阻合金丝、结晶氧化镁粉,经压缩工艺成型,使电加热元件的使用寿命得以保证。控制部分采用高精度数显式温控仪、固态继电器等组成可调测温、恒温系统,保证了电加热器的正常运行.
芬兰赫尔辛基大学的科学家在24日出版的英国《自然》杂志上报告说,他们首次合成了惰性气体元素氩的稳定化合物--氟氩化氢,分子式为HArF。这样,6种惰性气体元素氦、氖、氩、氪、氙和氡中,就只有原子量小的氦和氖尚未被合成稳定化合物了。惰性气体可广泛应用于工业、医疗、光学应用等领域,
HArF模型合成惰性气体稳定化合物有助于科学家进一步研究惰性气体的化学性质及其应用技术。
在惰性气体元素的原子中,电子在各个电子层中的排列,刚好达到稳定数目。因此原子不容易失去或得到电子,也就很难与其它物质发生化学反应,因此这些元素被称为"惰性气体元素"。
在原子量较大、电子数较多的惰性气体原子中,外层的电子离原子核较远,所受的束缚相对较弱。如果遇到吸引电子强的其他原子,这些外层电子就会失去,从而发生化学反应。1962年,加拿大化学家首次合成了氙和氟的化合物。此后,氡和氪各自的化合物也出现了。
原子越小,电子所受约束越强,元素的"惰性"也越强,因此合成氦、氖和氩的化合物更加困难。赫尔辛基大学的科学家使用一种新技术,使氩与氟化氢在特定条件下发生反应,形成了氟氩化氢。它在低温下是一种固态稳定物质,遇热又会分解成氩和氟化氢。科学家认为,使用这种新技术,也可望分别制取出氦和氖的稳定化合物。
在加拿大工作的英国年轻化学家巴特列特(N.Bartlett)一直从事无机氟化学的研究。自1960年以来,文献上报道了数种新的铂族金属氟化物,它们都是强氧化剂,其中高价铂的氟化物六氟化铂(PtF6)的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应,得到了一种深红色固体,经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6,其反应方程式为:
等离子弧有两种工作方式。一种是"非转移弧",
电弧在钨极与喷嘴之间燃烧,主要用於等离子喷镀或加热非导电材料。
另一种是"转移弧",电弧由辅助电极高频引弧后,电弧燃烧在钨极与工件之间,用於焊接。形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。前一种形式的等离子弧只熔透母材,形成焊接熔池,多用于0.8~3mm厚的板材焊接;后一种形式的等离子弧只熔穿板材,形成钥匙孔形的熔池,多用于3~12mm厚的板材焊接。此外,还有小电流的微束等离子弧焊,特别适合於0.02~1.5毫米的薄板焊接。
等离子弧焊接属于高质量焊接方法。焊缝的深/宽比大,热影响区窄,工件变形小,可焊材料种类多。特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展,更扩大了等离子弧焊的使用范围。
等离子弧焊与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电弧压缩。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、微束等离子弧焊:30A以下的熔透型等离子弧焊
是指电流在30A以下的熔透型等离子弧焊,通常称为微束等离子弧焊。为了保证小电流等离子弧的稳定,一般采用混合型等离子弧。主要用于超薄件的焊接。
2、熔透型等离子弧焊:15~200A
它是采用较小的焊接电流和较小的离子气流量,等离子弧在焊接过程中只熔化焊件不产生小孔效应,焊接方法与钨极氩弧焊很相似,焊接时可以不添加金属,主要用于薄板(0.5~2.5mm)的焊接。
3、穿透型等离子弧焊:100~300A
又称穿孔型焊接法,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,利用它温度高、能量密度强、穿透力强的特点,焊接时等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流量的作用下形成一个穿透焊件的小孔(小孔背面露出等离子弧),形成正反面都有鱼鳞纹的焊缝,即所谓的"小孔效应",焊接时一般不加填充金属。适用于3~8mm的不锈钢、12mm以下的钛合金、2~6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合金的焊接。
电源
使用等离子弧焊时,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。
气体
通常等离子气体的组合气体是纯氩,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。
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