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小直徑鎧裝熱電偶保護管焊接新技術解決生產難題

2023年01月27日 10:54:12      來源：云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量：20

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和是應用十分廣泛的測溫傳感器，但小直徑φ2-φ3mm鎧裝熱電偶和鎧裝熱電阻在生產上仍比較困難，其原因是小直徑保護管的焊接有難度。昌暉儀表分享一種全新的小直徑鎧裝熱電偶保護管焊接技術，供大家參考。
 
有些生產廠曾從國外引進全位置焊機來焊接這類小直徑薄壁管的對接接頭，效果不理想。現在也有廠家采用激光焊，但生產成本很高。為解決φ3mm鎧裝熱電偶和φ3mm鎧裝熱電阻保護管的對接焊問題，昌暉儀表制造有限公司分享雙反饋三極管電源在小直徑鎧裝熱電偶焊接上的應用經驗，這種焊接方式使鎧裝熱電偶焊縫合格率達95%以上，本文以φ3mm鎧裝熱電偶保護管的焊接為例做介紹。

1、小直徑保護管的焊接質量要求
φ3mm鎧裝熱電偶保護管的常用材料為1Cr18Ni9Ti，壁厚0.25mm。為保證管體和管帽有一定的同心度，鎧裝熱電偶接頭形式大都如圖1所示。
鎧裝熱電偶接頭形式
圖1   鎧裝熱電偶接頭形式
保護管的焊接質量要求如下：
①致命性好
稍有微氣孔或未焊接透，水氣便會通過氣孔進入絕緣介質MgO，使保護管與熱電偶絲間的絕緣值降低，從而影響熱電偶測溫精度。
②焊縫反面不能有流溢
φ3mm熱電偶保護管的內徑只有2.5mm，須放置兩根金屬絲，如果焊縫發面有金屬流溢，則流溢突出物容易和熱電偶絲短路，而使熱電偶報廢。
接頭對接厚度名義上是0.125mm，但由于加工誤差，事實上局部邊緣厚度只有0.08-0.09mm，如此薄的管壁，對其進行平口對接，要求達到上述焊縫質量，而且要有較高的合格率，必須有以下兩個基本條件：
a、焊接電弧能在2.5A可可靠引燃(由于接頭剛性小，不允許接觸引弧)。
b、引弧后電弧能燃燒穩定。
采用通用弧焊電源和普通鎢電極很難獲得這樣的引弧和燃弧特性，這就是φ2mm、φ3mm不銹鋼保護管對接焊在生產上是一大難題的原因所在。

2、微電流焊接電源
小電流時，要使高頻引弧可靠，在高頻正半波(亦即與電源極性相同，鎢極為負，工件為正)火花期間，焊接回路中必須有足夠快的電流遞增速度。本文研制的微電流電源采用雙反饋控制電路(見圖2)，即電流反饋主要是為了獲得垂降外特性，電壓反饋則是為確保大功率三極管組在引弧動態過程中，始終處于保護狀態。
微電流電源基本電路方框圖
圖2  微電流電源基本電路方框圖

3、電極計劃
根據氣體放電理論，電弧電流99.9%為電子流，采用鎢電極時電子流主要由鎢極表面發射提供，因而引弧能否成功，除電源外還有鎢極表面發射電子能力有關(微小電流時尤其敏感)。

我國目前使用的鎢電極中含有氧化鈰CeO約2%，根據固體熱電子發生理論，將鈰鎢電極加熱到一定溫度，并保持一段時間，鈰鎢電極中的CeO可在高溫下被鎢還原成Ce原子。Ce原子沿鎢的晶粒邊界擴散到電極表面，再沿電極表面遷移，最后達到一定的覆蓋度。
鈰鎢電極之間所以具有比純鎢電極更強的發射電子能力，與電極表面形成的Ce原子膜有關，Ce原子的活性比鎢大得多，Ce原子膜是電子主要發射源。試驗表明，只要給鈰鎢極施加一定的溫度(在保護氣流中進行)，就可以在鈰鎢電部表面形成鈰原子膜，這一過程稱為“激化”。

4、生產應用
①電極激化
將新磨削過的鈰鎢極在6A電流下引燃電弧，并保持1min。
②焊接規范
焊接電流：3A，φ3mm的1Cr18Ni9Ti熱電偶保護管接頭形式如圖2所示。鎢極至工件距離H；鎢極至工件距離越大，電弧空間阻抗Ra越大，不利于引弧。引弧電流與H間的關系見圖3，合適的H為0.6-0.7mm。
引弧電流與H的關系
圖3   引弧電流與H的關系

③鎢電部角度
小電流電弧引燃后，還必須能在較長時間內保持穩定燃燒(對稱電部燃燒)，才能獲得較高的焊縫合格率和生產效率。適用于小電流的電極幾何形狀見圖4。試驗表明，平臺直徑D相同，增大錐角θ(近90°)，可顯著地提高電弧穩定性。
小電流電弧電部形狀
圖4   小電流電弧電部形狀

云南昌暉儀表制造有限公司對小電流電弧的引燃和穩定從理論上進行分析探討，三極管電源采用雙反饋電路，可在2.5A電流下引燃電弧。φ3mm鎧裝熱電偶和鎧裝熱電阻保護管采用此方法平對接焊后，焊縫合格率可達95%以上，設備投資少，經濟效益較好。

昌暉儀表這種研究適用于小直徑鎧裝熱電偶、鎧裝熱電阻保護管的焊接，也可應用于替他工業部門的小直徑不銹鋼管、銅管的對接焊，是一種易于掌握的低成本的精密焊接新技術。
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