氩气熔化极惰性气体保护焊又称MIG(Metal Inertia Gas )焊,它是利用氩气或富氩气体作为保护介质,采用连续送进可熔化的焊丝与燃烧于焊丝焊丝工件间的电弧作为热源的电弧焊。这种方法焊接质量稳定可靠,适于焊接铝、铜、钛及其合金等有色金属中厚板,也适用于焊接不锈钢、耐热钢和低合金钢等。由于焊丝的载流能力大,焊接生产率高。熔化极氩弧焊的电弧是明弧,焊接过程参数稳定,易于检测及控制。
MIG属于熔化极气体保护焊,与CO2气体保护焊相比,具有以下的优点:MIG焊是以惰性气体保护或以富氩气体保护的弧焊方法。而CO2保护焊却具有强烈的氧化性。这就决定了二者的区别和特点。MIG焊的主要优点如下:
1.在氩或富氩气体保护下的焊接电弧稳定。
2.由于MIG焊熔滴过渡均匀和稳定,所以焊缝成形均匀、美观。
3.电弧气氛的氧化性很弱,甚至无氧化性,MIG焊不但可以焊接碳钢、高合金钢,而且还可以焊接许多活泼金属及其合金,如:铝及铝合金、镁及镁合金等。
4.大大地提高了焊接工艺性和焊接效率。但是:
①熔化极气体保护焊比手工电弧焊的焊接设备更复杂、价格高,并且使用时不轻便、灵活。
②熔化极气体保护焊焊枪较大,焊接缆线比较僵硬、不灵活,因此不适合焊接密封舱体结构。
③熔化极气体保护焊焊枪的尺寸较大,并且焊丝伸出长度为12~25mm,不易观察焊接电弧和得到高质量的焊缝。
④采用熔化极气体保护焊进行室外焊接时,常常受到天气或防护措施的限制。为了避免焊接时保护气体发生爆炸,应对保护气体气瓶采取防护措施。当室外风速超过2.2 m/s时,不易采用熔化极气体保护焊进行焊接。
电源极性
通常MIG焊应采用直流电源。因为交流电源将破坏电弧稳定性,在电流过零时,电弧难以再引燃。直流焊接时,电流极性有两种接法,直流正接(反极性)法和直流反接(正极性)法。直流正接法是指电极为阴极和工件为阳极;直流反接法则恰好相反。MIG焊多采用直流反接。主要原因如下:
1.电弧稳定。因阳极斑点牢固地出现在焊丝端头,使得电弧不发生飘移。相反,采用直流正极性接法时,焊丝为阴极,因阴极斑点总是寻找氧化膜,所以阴极斑点不断地沿焊丝上、下飘移,移动大可以达到20~30mm,从而破坏了电弧的稳定性。
2.在焊缝附近产生阴极破碎作用。因工件为阴极,所以在焊缝附近的金属氧化膜能被阴极破碎作用而去除。这正适合于焊接铝、镁及其合金。
3.直流反接时,焊丝熔化速度加快,生产效率高。
注:国内的直流正接对应国际上直流反极性接法。
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。
具有历史意义的个含有化学键的"惰性"气体化合物诞生了,从而很好地了巴特列特的正确设想。1962年6月,巴特列特在英国Proccedings of the Chemical Society杂志上发表了一篇重要短文,正式向化学界公布了自己的实验报告,一下震动了整个化学界。持续70年之久的关于稀有气体在化学上完全惰性的传统说法,首先从实践上被了。化学家们开始改变了原来的观念,摘掉了冠以稀有气体头上名不副实的"惰性"的帽子,拆除了人为的樊篱,很快形成了一个合成和研究新的稀有气体化合物的热潮,开辟了一个稀有气体化学的。
认识上的障碍一旦拆除,更多的稀有气体化合物很快被陆续合成出来。就在同年8月,柯拉森(H.H.Classen)在加热加压的情况下,以1∶5体积比混合氙与氟时,直接得到了XeF4,年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功,更加激发了化学家合成稀有气体化合物的热情。在此后不长的时间内,人们相继又合成了一系列不同价态的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸盐等,并对其物理化学性质、分子结构和化学键本质进行了广泛的研究和探讨,从而大大丰富和拓宽了稀有气体化学的研究领域。到1963年初,关于氪和氡的一些化合物也陆续被合成出来了。至今,人们已经合成出了数以百计的稀有气体化合物,但却于原子序数较大的氪、氙、氡,至于原子序数较小的氦、氖、氩,仍未制得它们的化合物,但有人已从理论上预测了合成这些化合物的可能性。1963年,皮门陶(Pimentaw)等人根据HeF2的电子排布与稳定的HF-2离子相似这一点,提出了利用核反应制备HeF2的3种设想:(1)制取TF-2,再利用氚〔3H(T)〕的β衰变合成HeF2:TF-2→HeF2+β;(2)用热中子LiF,生成HeF2;(3)直接用α粒子轰击固态氟而产生HeF2。但毛姆等人则认为,HeF2和HF-2的电子排布虽然相似,但HF-2可以看成是一个H-跟两个F原子作用成键,H-的电离能仅为22.44千焦/摩尔,而He的电离能却高达 801.5千焦/摩尔,因此是否存在HeF2,在理论上是值得怀疑的,氦能否形成化合物,至今仍是个不解之谜。
和钨极氢弧焊一样,按操作方式,等离子弧焊设备可分为手工焊和自动焊两类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。自动焊设备则由焊接电源、焊枪、焊接小车(或转动夹具)、控制电路、气路及水路等部分组成。
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,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,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、、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,这些外层电子会失去,从而发生化学反应。1962年,加拿大化学家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",电弧由电高频引弧后,电弧燃烧在钨与工件之间,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。
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