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氩气工作原理
(1)JR-G20型管道电加热器结构
JR-G20型管道电加热器是由多支管状电加热元件、筒体、导流板等几部分组成，管状电热元件是在金属管内放入高温电阻丝，在空隙部分紧密地填入具有良好绝缘性和导热性能的结晶氧化，采用管状电热元件做发热体，具有结构，热效率高，机械强度好，耐腐、耐磨等特点。筒体内安装了导流隔板，能使空气在流通时受热均匀。
(2)工作原理
JR-G20型管道电加热器采用数显温度调节仪、固态继电器和测温元件组成测量、调节、控制回路，在电加热过程中测温元件将管道电加热器出口温度电信号送至数显温度调节仪进行放大，比较后显示测量温度值，同时输出信号到固态继电器输入端，从而控制加热器，使控制柜具有良好的控制精度和调节特性。利用联锁装置可远距离启动、关闭管道电加热器。详见电气原理图(另附图)。
安装使用
控制柜应安装在干燥通风，便于操作的地方。管道电加热器外壳、控制柜外壳应可靠接地，管道电加热器应水平安装，底座螺母要拧紧使其与推车连接稳固。
本体与外接管道安装时，应注意进出口方向。
管道电加热器在使用前应测量电源接入端子与金属外壳绝缘电阻不得低于2MΩ，使用环境相对湿度不大于85%。电源线的出、入端应牢固可靠，不得松动。
使用前首先检查电源线、测温元件输出连线是否正确，控制柜元器件、螺母是否松动损坏，如有异常及时拧紧或更换，确认无误后可通电试车。主要步骤如下:
1、合上进出口开关，电源指示灯亮，数显表控制灯亮并显示所测温度指示值。
2、温度的设定(详见仪表说明书)
3、温度设定好之后，如无异常情况即可按下"加热器工作"按钮，交流接触器吸合，固态继电器进线端得电，由数显控温表所输出PID信号控制管道电加热器工作。初次开机时，可能出现温度过冲现象，但逐渐趋向恒定范围之内。
维护保养
JR-G20型管道电加热器特别是控制部分，系精密仪器，运输时要小心轻放，严禁冲击、撞打。筒体部分应合理吊装，以免变形损坏内部发热元件。管道电加热器及控制柜放在库内，严禁淋雨。
常见故障
故障一:电源指示灯不亮，数显表不工作，电压表无指示。
检查进出口开关是否合上，控制回路熔丝是否完好。
故障二:加热器温度不上升。
检查熔断器是否完好，电加热器是否损坏?
故障三:三相不平衡。
1)检查三相进线电压是否缺相。
(2)打开管道电加热器防护罩，用万用表检查单支电热元件是否断路，然后用配套扳手更换，更换时特别注意不损坏橡胶垫圈，万一损坏了橡胶垫圈，一定要使用完好的橡胶垫。

焊接电源
下降或垂直下降特性的整流电源或弧焊发电机均可作为等离子弧焊接电源。用纯氢作为离子气时，电源空载电压只需65-80V;用氢、氢混合气时，空载电压需110-120V。
大电流等离子弧都采用等离子弧，用高频引燃非转移弧，然后转移成转移弧。
30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧，用高频或接触短路回抽引弧。由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除，因此一般要用两个立的电源。
气路系统
等离子弧焊机供气系统应能分别供给可调节离子气、保护气、背面保护气。为保证引弧和熄弧处的焊接质量，离子气可分两路供给，其中一路可经气阀放空，以实现离子气流衰减控制。
控制系统
手工等离子弧焊机的控制系统比较简单，只要能保证先通离子气和保护气，然后引弧即可。自动化等离子弧焊机控制系统通常由高频发生器，小车行走。填充焊口逆进拖动电路及程控电路组成。程控电路应能满足提前送气、高频引弧和转弧、离子气递增、延迟行走、电流和气流衰减熄弧。延迟停气等控制要求。
一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。经对各种铝镁合金的焊接试验表明:在焊接2~8mm的板材时，可以使用熔入和锁孔式焊接技术。
使用电极极性可变的锁孔技术进行等离子弧焊，可用来焊圆周焊缝，如AlMg3管道、法兰盘以及GK-AlSi7Mg冷铸合金制造的形状各异的零件，能够进行8mm壁厚材料的无坡口对焊连接。使用新开发的气体控制系统可以无缺陷地完成圆周焊缝的收尾焊接。由于只在铸件一侧才会产生气孔，因此要确定铸件熔化金属的原子氢含量。如果铸件熔化金属中的氢含量低于0.3mL/100g，焊缝产生的气孔就很少。采用此方法要修复的焊缝总长度可达39m，占整个焊缝长度的27.2%。
在研究开发现代化的电源和控制技术条件下，采用等离子弧焊技术是一种质量、经济有效、重复性好的连接工艺。另外，通过调节电流，确保厚板等离子弧对接接头焊接时产生锁孔的传感器系统、导电的熔池支撑与被焊板材绝缘，并通过带电的车架在等离子弧穿透时测量电流，并随之移动。
这种新的工艺与TIG焊接相比具有如下特点:
(1)采用等离子弧焊时的特定工艺优点，不仅主要表现在微型等离子弧焊的板材厚度范围方面，而且涉及使用锁孔技术。
应用范围包括:表面堆焊、喷涂和焊接。通过可调频率使用低脉冲焊接电流，等离子弧焊可以更好的方式控制电弧能量的大小，能够通过现代控制系统可靠地同步监测各种设定值的执行情况。晶体管的焊接电源，如 AUTOTIG系列，可以地按照技术规格的规定运行。
(2)用粉末等离子弧焊焊接薄板和管道时，具有焊接速度快、热输入小和变形小等优点。
(3)等离子弧焊接时，锁孔技术的优点还清楚地在板厚达10mm的材料焊接方面体现。在应用技术中，粉末等离子弧焊接具有稳固的市场地位。这种新的工艺也将会在机器人上得到应用。

氩气国标编号 22011 ，CAS号 7440-37-1， 分子式 Ar，分子量 39.95，无色无臭的惰性气体;蒸汽压 202.64kPa(-179℃);熔点 -189.2℃;沸点-185.7℃ 溶解性:微溶于水;密度:相对密度(水=1)1.40(-186℃);相对密度(空气=1)1.38;稳定性:稳定;危险标记 5(不燃气体);主要用途:用于灯泡充气和对不锈钢、镁、铝等的电弧焊接，即"氩弧焊"。
等离子弧焊，是指利用等离子弧高能量密度束流作为焊接热源的熔焊方法。等离子弧焊接具有能量集中、生产率高、焊接速度快、应力变形小、电孤稳定且适宜焊接薄板和箱材等特点，特别适合于各种难熔、易氧化及热敏感性强的金属材料(如钨、钼、铜、镍、钛等) 的焊接。
气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，能量密度和离解度，形成等离子弧。它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用纯氩。根据各种工件的材料性质，也有使用氦、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。
用途:一种稀有气体。用作电弧焊接(切割)不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体。还用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。放电时氩发出紫色辉光，又用于照明技术和填充日光灯、光电管、照明管等。[3]
在酿酒的过程中，啤酒桶里的填充物，它可以把氧气置换，以避免啤酒桶里的原料被氧化成乙酸。
热处理工艺也用于代替氮气和氨气，效果更是超过氮气和氨气，不锈钢热处理时采用氩气保护折弯效果更好不易断裂
等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。


等离子弧焊接和切割:


等离子弧的产生:


(1)等离子弧的概念:


自由电弧:未受到外界约束的电弧，如一般电弧焊产生的电弧。


等离子弧:受外部拘束条件的影响使孤柱受到压缩的电弧。


自由电弧弧区内的气体尚未完全电离，能量未高度集中，而等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达10~10W/cm2，电弧温度可高达24000~50000K(一般自由状态的钨极氩弧焊高温度为10000~20000K，能量密度在10W/cm2以下)能迅速熔化金属材料，可用来焊接和切割。


(2)等离子弧的产生


等离子弧发生装置如图6-4-1所示。


在钨极与喷嘴之间或钨极与工件之间加一较高电压，经高频振荡使气体电离形成自由电弧，该电弧受下列三个压缩作用形成等离子弧。


①机械压缩效应(作用)--电弧经过有一定孔径的水冷喷嘴通道，使电弧截面受到拘束，不能自由扩展。


②热压缩效应--当通入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷气流均匀地包围着电弧，使电弧受到强烈冷却，迫使带电粒子流(离子和电子)往弧柱中心集中，弧柱被进一步压缩。


③电磁收缩效应--定向运动的电子、离子流就是相互平行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩。


电弧经过以上三种压缩效应后，能量高度集中在直径很小的弧柱中，弧柱中的气体被充分电离成等离子体，故称为等离子弧。


当小直径喷嘴，大的气体流量和电流时，等离子焰自喷嘴喷出的速度很高，具有很大的冲击力，这种等离子弧称为"刚性弧"，主要用于切割金属。反之，若将等离子弧调节成温度较低、冲击力较小时，该等离子弧称为"柔性弧"，主要用于焊接。


等离子弧焊接


用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子孤焊接。


焊接时离子气(形成离子弧)和保护气(保护熔池和焊缝不受空气的有害作用)均为纯氩。


等离子弧焊所用电极一般为钨极(与钨极氩弧焊相同，国内主要采用钍钨极和铈钨极，国外还采用锆钨极和锆极)，有时还需填充金属(焊丝)。一般均采用直流正接法(钨棒接负极)。故等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极气体保护焊。

广泛用于工业生产，特别是航空航天等和工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的壳体，飞机上的一些薄壁容器等。
等离子弧的类型
按电源连接方式的不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式见图23。
(1)非转移型等离子弧 钨极接电源负端，喷嘴接电源正端，等离子弧体产生在钨极与喷嘴之间，在等离子气体压送下，弧柱从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
(2)转移型等离子弧 钨极接电流负端，焊件接电流正端，等离子弧产生在钨极和焊件之间。因为转移弧能把更多的热量传递给焊件，所以金属焊接、切割几乎都是采用转移型等离子弧。
3)联合型等离子弧 工作时非转移弧和转移弧同时并存，故称为联合型等离子弧。非转移弧起稳定电弧和补充加热的作用，转移弧直接加热焊件，使之熔化进行焊接。主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊。
转移型等离子弧
为建立转移型等离子弧，应将钨极接电源负极，喷嘴和焊件同时接正极，转移型弧示意图见图24。首先接通钨极与喷嘴之间的电路，引燃钨极与喷嘴之间的电弧，接着迅速接通钨极和焊件之间的电路，使电弧转移到钨极和焊件之间直接燃烧，同时切断钨极和喷嘴之间的电路，转移型等离子弧就正式建立。
在正常工作状态下，喷嘴不带电，在开始引燃时产生的等离子弧，只是作为建立转移弧的中间媒介。
弧焊方法常用的等离子弧焊基本方法有小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊和微束等离子弧焊三种。
(1)小孔型等离子弧焊 使用较大的焊接电流，通常为50~500A，转移型弧。施焊时，压缩的等离子焰流速度较快，电弧细长而有力，为熔池前端穿透焊件而形成一个小孔，焰流穿过母材而喷出，称为 "小孔效应"，其示意图见图25。随着焊枪的前移，小孔也随着向前移动，后面的熔化金属凝固成焊缝。由于等离子弧能量密度的提高有一定限制，因此小孔型等离子弧焊只能在有限厚板内进行焊接，见表2。
表2 小孔型等离子弧焊一次焊透厚度 (mm)
不锈钢 ≤8钛及钛合金 ≤12镍及镍合金 ≤6低合金钢 ≤7低碳钢 ≤8
(2)熔透型等离子弧焊 当等离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时，此种等离子弧在焊接过程中只熔化焊件而不产生小孔效应，焊缝成形原理与钨极氩弧焊相似，称为熔透型等离子弧焊，主要用于厚度小于2~3mm的薄板单面焊双面成形及厚板的多层焊。
(3)微束等离子弧焊 焊接电流30A以下熔透型焊接称为微束等离子弧焊。采用小孔径压缩喷嘴(ф0.6mm~ф1.2mm)及联合型弧，当焊接电流小至1A以下，电弧仍能稳定地燃烧，能够焊接细丝和箔材。
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和工件之间形成的。但是，通过在焊炬中安置电，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。

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