等离子喷涂设备PT-A3000S“烧喷嘴”故障修理技术

    故障现象：该设备所用F4型喷枪的喷嘴使用寿命大幅度缩短，平均是过去的1/10。目测检查发现喷嘴烧损严重，且烧损位置靠后，属于非正常烧损部位（见图1），同时设备存在起弧困难的现象。

    故障检查与分析：结合故障现象，我们初步确定应从以下几个方面来找原因：

    ①等离子弧起弧过程控制是否正常。

    ②工作时电压、电流是否稳定，是否在工艺规范要求的范围内。

    ③氩气、氢气的纯度。

    ④为喷枪提供氩气、氢气的气体回路是否有漏气现象，监测其流量、压力是否在规范要求的范围内。

    图1

    ⑤PT800等离子电源实际工作电压、电流的监测，确认是否与PDU上显示值相同。

    ⑥等离子枪的绝缘情况是否良好。

    ⑦等离子枪中冷却循环水的压力、流量是否稳定，是否在要求的范围内。

    ⑧等离子枪冷却水的质量问题会极大地影响到喷嘴及电极的寿命，是一个非常重要的因素。

    故障排除：针对上述内容，进行逐项排查、解决。

    ①对影响“起弧困难”的各个环节进行检查。等离子设备的起弧过程是一个涉及到喷枪、等离子电源、抽风系统、冷却水循环系统、氩气、氢气压力和流量以及送粉器装置的整个控制过程，它的控制流程及检查结果如下：

    ②PDU上的监测屏显示工作时电压、电流稳定。

    ③该设备对等离子气体的规格有如下要求：

    氩气：纯度99.997%

    氢气：纯度99.997%

    经检查其所用氩气、氢气的纯度均为99.93%，虽然有些偏差，但据操作工反映以前也一直用此气源，不是主要因素。

    ④检查工作气体回路的漏气情况。从监测屏上观察到氩气的流量有些波动，怀疑气体回路上有泄漏现象，进一步紧固气路上各管接头、流量控制阀等部位后发现流量还是不稳，最终将氩气流量计更换后流量稳定，此因素排除了。

    ⑤在加工过程中，用数字万用表测量电极和喷嘴之间的工作电压、电流，同时与监测屏上的显示值进行比对后，均在加工工艺规范要求的范围内（注意：引弧高频脉冲电压峰峰值可达到上千伏，不能用数字万用表直接测量）。

    ⑥制作、更换等离子枪与机械手之间绝缘连接板，从根本上杜绝了由绝缘不良使高压脉冲衰减从而导致起弧困难的故障。

    ⑦检查等离子枪中循环水工作时的流量和压力。

    压力：从JAMBOX中的压力表中可读出水压力为15bar。

    流量：监测屏上显示出水流量为13L/min。

    以上指标均符合工艺规范要求。

    ⑧等离子枪中冷却水的质量会极大地影响到喷嘴及电极的寿命。该设备对冷却水的总硬度、导电率及pH值有如下要求：

    总硬度：  F级    0.5

    导电率：  Scm-1    6.92

    pH值：  6.6左右

    目测发现循环水水质很差，有很多水锈及悬浮物，将水全部放掉后，清洗水箱及管路，重新加入纯净水。

    ⑨将F4型号的等离子枪进行分解，检查电极、喷嘴、气体分配环、绝缘垫等部件，更换不可靠部件，重新组装和调整。

    以上工作完成后，进一步试验发现起弧控制过程正常，喷嘴烧损现象有所缓解，但仍然达不到过去的使用寿命，还有其他原因。

    在反复查找原因的过程中，偶然发现一个现象：在喷枪的正极、负极电缆及枪体上结满了水珠，会不会是这个原因导致喷嘴烧损呢？研究整个起弧过程，得出的结论是肯定的。在高压脉冲引弧之前要先送氩气（流量为50L/min），其一方面是为了在正、负极之间形成等离子层，另外一方面也是为了将潮气吹走，保证枪内有一个干燥稳定的环境，如若在正、负极之间残留有未被吹走的水珠，起弧时产生瞬间短路现象，一定会损伤喷嘴。

    进一步联想到该设备的原装制冷机损坏后，曾改用相同制冷量的另一品牌制冷机替代，这两种制冷机均具有内、外循环功能：一个泵只完成水箱内水的循环，即内循环；另一个泵将水箱里的水送入等离子枪，即外循环。但是两个制冷机的控制方式有所不同，原制冷机在不进行等离子弧加工时只执行内循环，不执行外循环，执行加工程序时可自动打开、关闭外循环，而现用制冷机是内、外循环同时控制，所以即使不进行等离子弧加工时枪体内仍有冷却水流动，这样在室温环境温差较大时，难免会结露。鉴于以上原因，重新设计、改进现用制冷机的电气控制电路，实现原制冷机内、外循环的控制方式。

    采取上述措施后，经过一段时间的使用，基本解决了“烧喷嘴”故障，喷嘴寿命也恢复到正常水平。