Plasmabooglassen met variabele polariteit: De basis verkennen

Principe en ontwikkeling

Plasmabooglassen met variabele polariteit (VPPAW), namelijk asymmetrisch blokgolf AC plasmabooglassen, is een nieuw efficiënt lasproces dat is ontwikkeld voor aluminium en aluminiumlegeringen.

Deze lastechniek combineert de voordelen van zowel TIG-lassen met variabele polariteit als plasmabooglassen. De belangrijkste parameters zoals stroomfrequentie, amplitude en de verhouding tussen de positieve en negatieve halfgolfgeleiderpassagetijd kunnen onafhankelijk worden aangepast om te voldoen aan de specifieke vereisten van het lasproces.

Dit resulteert in een redelijker verdeling van de boogwarmte, waardoor het verlies van de wolfraamelektrode wordt geminimaliseerd en het lasstuk smelt en eventuele oxidehuidjes op het oppervlak automatisch worden verwijderd. Bovendien kunnen de hoge energiedichtheid, snelheid en sterke elektrische boogkracht van de plasmabundel effectief een doordringend smeltbad creëren, waardoor enkelzijdig en dubbelzijdig smelten mogelijk wordt. lassen van aluminium gelegeerde platen.

De plasmaboog met variabele polariteit lastechniek wordt voornamelijk gebruikt voor het lassen van verschillende aluminiumlegeringen.

De dikte van een aluminiumlegering die in één keer kan worden gelast is 25,4 mm.

VPPAW, of Variabele polariteit Plasmaboog Lassen staat bekend om zijn vermogen om de amplitude van de positieve stroom (DCEN), de amplitude van de stroom met omgekeerde polariteit (DCEP) en de duurverhouding tussen positieve en omgekeerde polariteit in elke cyclus onafhankelijk aan te passen. Deze eigenschap draagt bij aan zowel een betere laspenetratie als het verwijderen van oxidelaag van aluminiumlegeringen.

Bij het lassen van aluminiumlegeringen maakt VPPAW gebruik van een klein verticaal gat naar boven. lasprocesDit helpt niet alleen bij de vorming van de las aan de voorkant, maar vergemakkelijkt ook het vrijkomen van waterstof uit het smeltbad, waardoor de porositeitsdefecten in de aluminiumlegering worden verminderd. Als gevolg hiervan wordt deze methode de "zero defect welding" techniek genoemd.

Fig. 1a: Lasschema

• 1: Basismetaal;
• 2: Metaal smelten;
• 3: Beperkend boogmondstuk
• 4: Afschermingsgas;
• 5: Koelvloeistof;
• 6: Isoionisch gas
• 7: Lasdraad;
• 8: Plasmaboogperforatie

Fig. 1b: Golfvorm met variabele polariteit

Fig. 1 toont VPPA perforatie verticaal lassen en gemeenschappelijke stroomgolfvorm.

Om de verspilling van de wolfraamelektrode te verminderen, is de amplitude van de stroom met omgekeerde polariteit groter dan die van de positieve polariteit, met een positieve/negatieve pulsbreedteverhouding van ongeveer 19:4.

Volgens buitenlandse studies kunnen de amplitude- en pulsbreedteparameters voor positieve en negatieve polariteiten enigszins variëren voor verschillende aluminiumlegeringenzoals aangetoond in tabel 1.

Tabel 1: Lasparameters van verschillende aluminiumlegeringen (5 mm plaatdikte)

Voordelen van VPPAW-sleutelgatlassen

Er zijn twee belangrijke plasmabogen lastechniekenDe penetratiemethode en de sleutelgatmethode.

Voor dunne lasnaden wordt meestal de smeltmethode gebruikt, terwijl voor dikke lasnaden vaker de klein-gatmethode wordt toegepast.

Bij de sleutelgatmethode smelt de plasmaboog het lasstuk volledig en creëert een sleutelgat dat het materiaal doordringt onder de kracht van de plasmastroom.

Het gesmolten metaal wordt dan rond het sleutelgat geperst.

Als de plasmaboog in de lasrichting beweegt, stroomt het gesmolten metaal langs de smeltbadwand en stolt het aan zowel de voor- als achterkant, wat resulteert in enkelzijdig en dubbelzijdig lassen.

Onderzoek uitgevoerd door de Boeing Company, Hobart Company en NASA Marshall Space Flight Center heeft aangetoond dat sleutelgat plasmabooglassen is de meest effectieve methode voor het lassen van aluminiumlegeringen.

Vergeleken met traditionele TIG-lassenDe VPPA lastechniek met kleine gaatjes heeft veel voordelen in het lasproces.

1. Er zijn weinig defecten in de las, zoals luchtgaten, slakinsluiting, enz.

In het sleutelgat plasma booglassen proces spelen de plasmaboog en de ionengasstroom door het sleutelgat een belangrijke rol bij het spoelen.

In vergelijking met andere lasmethodenDe plasmaboog en de ionengasstroom door het sleutelgat verwijderen alle gassen die anders poriën in het gesmolten metaal zouden veroorzaken en slakinsluitsels zouden wegspoelen.

Reiner knock ontdekte dat wanneer omgekeerd polariteit sleutelgat plasma booglassen van aluminiumlegeringen werd uitgevoerd, porositeit aanzienlijk werd verminderd in vergelijking met TIG-lassen. Het laseffect op zuiver aluminium was zelfs nog meer uitgesproken, met als resultaat vrijwel geen porositeit.

Gerelateerde lectuur: MIG vs TIG-lassen

2. Breed bereik van lasbare dikte.

De plasmaboog heeft een krachtig penetratievermogen en is in staat om aluminiumlegeringen van 6 mm dikte in verschillende posities te lassen.

Onderzoeksresultaten geven aan dat, voor stuikgelaste vlakke platen met een ongevulde lasdraad, de maximale single-pass lasdikte is 8 mm.

Bij het lassen van dikkere materialen moet de verticale lasmethode worden gebruikt.

Enkele doorgang penetratielassen is toegestaan voor aluminiumlegeringen met een dikte van minder dan 15,9 mm.

Complex lasverbindingen zijn vaak nodig voor aluminiumlegeringen dikker dan 15,9 mm.

Op dit moment kunnen 25,4 mm dikke aluminiumlegeringen in één keer worden doorgelast.

Op dit moment lijkt de maximale enkelvoudige lasdikte niet beperkt te worden door de lasmethode zelf, maar eerder door de kracht van het lasapparaat. lasstroom bron.

Door het nominale vermogen van de lasstroombronwordt het mogelijk om dikkere materialen te lassen.

3. De lasnaad is klein na het lassen.

De buigvervorming van het lasmetaal na het lassen wordt verminderd door het sterke penetratievermogen van plasmabooglassen, wat resulteert in geconcentreerde verwarming en een klein smeltgebied, evenals uniforme verwarming van beide zijden van het lasmetaal door middel van sleutelgatlassen.

Vergeleken met traditionele lasmethoden vermindert plasmabooglassen de buigvervorming van het lasstuk aanzienlijk.

4. De mechanische eigenschappen van lassen zijn verbeterd.

De treksterkte van de lasnaad van een plasmaboog met een sleutelgat verschilt niet significant van die van een TIG lasnaad na het lassen. Echter, als de wortelnaad wordt verwijderd en verdikt, is de vloeigrens van de lasnaad van het sleutelgat plasmalassen hoger dan die van de TIG lasnaad. Dit geeft aan dat plasmabooglassen een hogere kwaliteit heeft dan andere booglasmethoden, met verbeterde mechanische eigenschappen en minimale lasvervorming.

5. Hoog rendement en lage kosten.

Door de hoge energiedichtheid en sterke doordringbaarheid heeft plasmabooglassen een grote lasbare dikte. Dit maakt het ideaal voor dik plaatlassenHet vermindert het aantal laspassen en minimaliseert defecten zoals porositeit en slakinsluitsels.

De resulterende gelaste verbindingen minimale vervorming hebben, waardoor inspectie en reparatie na het lassen minder nodig zijn. Bovendien kan de groef gebruikt worden voor verbindingen en is hij minder gevoelig voor olievervuiling, waardoor er minder voorbereiding nodig is voor het lassen.

Vergeleken met TIG- en MIG-lassen is plasmabooglassen zowel efficiënter als kosteneffectief. Het is een zeer efficiënte, goedkope lasmethode.

Tekortkomingen van VPPAW lasproces voor aluminiumlegering

1. Er zijn talloze variabelen in lasparameters met een smalle reeks specificaties.

2. Het gebruikte lasproces is de opwaartse verticale lasmethode, die alleen automatisch kan worden uitgevoerd.

3. De kwaliteit van de lasnaad wordt sterk beïnvloed door het laspistool en het mondstuk heeft een beperkte levensduur.