等离子自动焊
等离子焊接培训资料(华恒)
等离子焊接培训资料编制：华恒焊接-专机项目部日期：2013.12目录一．等离子电弧原理特点……………………………………………二．等离子弧的特性…………………………………………………三．等离子弧焊分类…………………………………………………四．等离子焊接设备及主要功能……………………………………五．等离子焊接的主要参数…………………………………………六．等离子+TIG焊接工艺参数………………………………………一等离子电弧的产生等离子是指在标准大气压下温度超过3000℃的气体，在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状态。
等离子是由被激活的离子、电子、原子或分子组成。
例如：它可通过自然界中的闪电产生。
从1960年以后，等离子这个词获得了新的含义，那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而形成的高能量状态，此原理现在被广泛用于钢铁、化工及机械工程工业。
等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。
钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。
等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体，称等离子弧，又称压缩电弧。
两者在物理本质上没有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。
等离子弧的三种压缩效应分别为：喷嘴的机械压缩、电弧的热收缩、电弧自身的磁收缩，经压缩的电弧其能量密度更为集中、电离度和温度更高。
等离子弧的最大电压降是在弧柱区里，这是由于弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大的缘故。
因此，等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属，而自由钨弧是利用两电极区产生的热来加热被焊金属。
等离子弧产生的原理如图1所示。
图1二等离子弧的特性等离子弧能量密度可达10５-10６W／cm2，比自由钨弧(约10５W／cm2以下)高，其温度可达18000～24000K，也自由电弧(约5000～8000K)高很多。
图2为两种电弧的温度分布，左侧为自由钨弧，右侧为等离子弧。
图 2图3表示了等离子弧与自由钨弧的形态区别。
铝线 等离子焊接
铝线等离子焊接全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铝线是一种常见的铝制品，在现代工业生产中被广泛应用于各种领域，如建筑、汽车制造、航空航天等。
铝线具有优良的导电性和导热性能，因此非常适合用于电缆、导线等领域。
在铝线的生产过程中，由于铝的特殊性质，常常需要进行焊接加工，而等离子焊接技术则是一种适用于铝线焊接的高效方法。
等离子焊接是一种热能加工技术，其原理是通过高能等离子体来加热和连接金属材料。
在等离子焊接过程中，首先需要产生等离子体，即使气体在高温高压条件下发生电离形成等离子状态。
然后通过等离子体产生的热量来将金属材料加热至熔化点，实现焊接连接。
等离子焊接技术有着高焊接速度、低热变形和熔池稳定等优点，在铝线焊接中得到广泛应用。
铝线的焊接在生产过程中具有一定的技术难度，主要表现在以下几个方面：1. 铝的导热性高：铝具有很好的导热性能，焊接时需要克服导热性带来的热量分散问题，确保焊口周围温度均匀，避免焊接后引起变形或热裂。
2. 铝氧化：铝在空气中易发生氧化，形成一层氧化膜，影响焊接质量。
在焊接前需要对铝进行表面处理，去除氧化层，以保证焊接接头的质量。
3. 裂纹敏感性：铝线具有一定的裂纹敏感性，焊接时需要控制好焊接过程中的应力，避免引起热裂。
针对铝线焊接的技术难点，等离子焊接技术能够有效解决这些问题，具有以下优势：1. 高速焊接：等离子焊接技术具有高速焊接的特点，可以提高生产效率，减少人工成本。
2. 低热输入：等离子焊接过程中热输入较小，能够有效控制焊接过程中的温度变化，减少热变形和热裂现象。
3. 熔池稳定：等离子焊接能够形成较为稳定的熔池，有利于焊接过程中熔化材料的均匀性和稳定性。
4. 适用性广泛：等离子焊接技术适用于各种金属材料的焊接，包括铝线在内，具有较好的通用性和灵活性。
1. 电缆制造：铝线在电缆制造中应用广泛，等离子焊接技术能够实现电缆头部的焊接连接，确保电缆连接的稳固性和导电性。
3. 造船业：铝线在造船业中也有较大的需求，等离子焊接技术能够实现铝合金船体的焊接连接，确保船体的结构牢固和耐腐蚀。
一种等离子弧自动焊焊接方法
一种等离子弧自动焊焊接方法摘要该等离子弧自动焊焊接方法通过在工件表面生成等离子弧来进行焊接。
将工艺参数设置为适当的数值，通过自动控制等离子弧来实现焊接。
在焊接过程中，使用了保护气体防止氧化，确保焊接质量。
该方法可适用于各种金属的焊接，有很好的应用前景。
在实验中，通过对不同工件进行焊接试验，证明了该方法的有效性和实用性。
关键词：等离子弧，自动焊接，保护气体，焊接质量。
一、引言随着工业化和科技进步，焊接工艺也日益发展，从传统的手工焊接到机器自动焊接。
机器自动焊接，通常需要在训练有素的机器操作员的协助下完成，并需要复杂的设备和工具。
为了简化焊接操作，提高效率和精度，需要新的自动化焊接技术。
等离子弧自动焊焊接技术，正是针对这一需求开发出来的一种新技术。
等离子弧自动焊焊接技术，是利用等离子体的高温高能量来进行焊接。
通过在工件表面生成等离子弧，将工件加热到熔点以上，使其熔化融合。
等离子弧的能量消耗极快，且焊接速度较快，能大幅提高焊接效率。
等离子弧焊接过程中，使用保护气体来包围焊接区域，防止氧化，确保焊接质量。
采用等离子弧自动焊焊接技术，不仅能提高焊接效率，而且焊接质量也能得到保障。
1. 等离子弧焊接原理等离子体是具有电中性的高能电离态气体。
在气体放电装置中，通过高压电场和电流的作用，使气体中的电子获得足够的能量，从而脱离原子并与其他原子碰撞，形成等离子体。
等离子体具有高温、高能、高速、高辐射等特性。
在气体放电过程中，等离子体会发出强烈的光辐射和电磁波，这就是等离子弧。
2. 焊接方法等离子弧自动焊焊接方法是一种新型自动化焊接方法。
该方法基于等离子弧焊接原理，通过改变等离子弧的工艺参数实现自动化控制。
具体焊接方法如下：(1) 选择适当的工艺参数，包括等离子弧电流、电压、气体流量等。
(2) 安装等离子弧焊接设备，连接气体管道和电源。
(3) 对工件进行准备，去除油脂和腐蚀性物质。
(4) 确定焊接位置和焊接角度，开启设备。
等离子焊接特点
等离子焊接特点等离子焊接是一种常用的金属焊接方法，具有许多特点和优势。
在本文中，我们将详细介绍等离子焊接的特点，并从不同角度展开描述。
1. 高能量密度：等离子焊接是利用等离子弧产生的高温和高能量进行焊接的。
等离子弧的温度可达到几万摄氏度，能量密度非常高，因此可以迅速加热并熔化焊接材料，实现高效的焊接。
2. 操作灵活性：等离子焊接适用于各种金属材料的焊接，包括钢、铝、铜、镍等，具有广泛的适用性。
同时，等离子焊接可以实现手工焊接、自动化焊接以及机器人焊接等多种操作方式，灵活性高。
3. 焊接速度快：由于等离子焊接的高能量密度和高温特点，使得焊接过程快速进行。
相比传统的焊接方法，等离子焊接可以大大提高焊接速度，提高生产效率。
4. 焊接质量高：等离子焊接可以实现高质量的焊缝，焊接强度高、密封性好。
等离子焊接的高能量输入使得焊接区域的熔池深度较大，焊缝形成良好，焊接强度高，可以满足高强度焊接的要求。
5. 热影响区小：等离子焊接的热影响区相对较小，热输入较少，对焊接材料和周围热敏感区域的影响减小。
这对于一些热敏感的材料和工件来说尤为重要，可以降低变形和变质的风险。
6. 焊接变形小：等离子焊接过程中，由于焊接时间较短，热输入相对较少，因此焊接变形较小。
这对于一些对焊接变形要求较高的工件来说是非常有利的。
7. 焊接深度大：等离子焊接的能量密度高，焊接深度大。
这使得等离子焊接适用于一些对焊缝深度要求较高的应用，例如焊接厚板、厚壁管等。
8. 焊接适用性广：等离子焊接可以适用于不同形状的工件进行焊接，包括平板、管道、角钢等。
无论是平面焊接、对接焊接还是角焊接，等离子焊接都可以胜任。
9. 焊接环境要求低：等离子焊接不需要使用保护气体，焊接过程中产生的等离子弧可以自身提供保护。
这降低了焊接过程中对环境的要求，减少了焊接成本。
10. 焊接效果可控性好：等离子焊接可以通过调节焊接电流、电压、速度等参数来控制焊接效果。
这使得等离子焊接具有较好的可控性，可以满足不同焊接需求。
等离子弧焊接原理及设备
第4章等离子弧焊接等离子弧焊接设备4.1 等离子弧的产生及其特性1. 等离子弧的产生1）等离子弧概念等离子电弧的形成及电弧形态比较等离子弧是通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩形成的电弧。
通常情况下的GTA和GMA电弧，为自由电弧，除受到电弧自身磁场拘束和周围环境的冷却拘束外，不受其他条件束缚，电弧相同相对比较扩展，电弧能量密度和温度较低。
若把自由电弧缩进到喷嘴里，喷嘴的孔径小，电弧通过时，弧柱截面积受到限制，不能自由扩展，产生了外部拘束作用，电弧在径向上被强烈压缩，形成等离子弧。
2）等离子弧的工作方式①转移型等离子弧。
(a)等离子弧方式在喷嘴内电极与被加工工件间产生等离子弧。
由于电极到工件的距离较长，引燃电弧时，首先在电极和喷嘴内壁间引燃一个小电弧，称作“引燃弧”，电极被加热，空间温度升高，高温气流从喷嘴孔道中流出，喷射到工件表面，在电极与工件间有了高温气层，随后在主电源较高的空载电压下，电弧能够自动的转移到电极与工件之间燃烧，称为“主弧”或“转移弧”。
②等离子焰流在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧。
由于保护气通过电弧区被加热，流出喷嘴时带出高温等离子焰流，堆被加工工件进行加热，称作“等离子焰流”。
电极与喷嘴内壁间的电弧，其电流值较小，电弧温度低，故等离子焰流的温度也明显低于电弧，指向性不如等离子弧。
等离子焰流方式③混合型等离子弧当电弧引燃并形成转移电弧后仍然能保持引燃弧的存在，即形成两个电弧同时燃烧的局面，效果是转移弧的燃烧更为稳定。
2. 等离子弧特性及用途1）电弧静特性与TIG电弧相比，等离子弧的静特性的特点：①受到水冷喷嘴孔道壁的拘束，弧柱截面积小，弧柱电场强度增大，电弧电压明显提高，从大范围电流变化看，静特性曲线中平特性区不明显，上升特性区斜率增加。
等离子弧静特性变化特点(a)等离子弧与TIG电弧静特性(b)小弧电流对等离子弧静特性影响②混合式等离子弧中的小弧电流对转移弧特性有明显影响，小弧电流值增加，有利于降低转移弧电压。
等离子弧焊设备组成知识资料
等离子弧焊设备可分为：
手工焊
自动焊
等离子弧焊设备主要组成部分：
弧焊电源及引弧装置 等离子弧焊枪 控制系统 行走及送丝机构 气路与水路系统
变极性等离子弧焊电源
等离子弧焊枪
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氩作离子气时电源空载只需65~80V;用氬与氢混合气体作离子时空载电压需要110V~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独立的电源
~
等离子焊接电源
弧焊电源的电路结构
等离子弧焊枪
等离子弧是由专门设计的等离子弧枪产生的其中喷嘴是等离子弧焊发生的关键零件其结构对于等离子弧性能具有决定性影响下图所示为喷嘴的结构形式：
喷嘴的主要结构参数有：
1、喷嘴孔径d：它基本决定了等离子弧直径的大小应根据使用电流和离子流量决定d越小压缩电弧作用越大但过小则会破坏等离子的稳定性引起双弧 2、喷嘴孔道长度l0：在d给定时l增加则对电弧压缩作用增强 3、锥角压缩角：对电弧的压缩作用也有一定的影响越小越对电弧的压缩作用增强 4、压缩孔道形状：大多数喷嘴均采用圆柱形压缩孔道称为收缩型喷嘴但也可采用圆锥形、台阶形等扩散型喷嘴这种喷嘴的压缩度低有利于提高等离子弧的稳定性 5、还有多孔型的喷嘴
等离子弧焊设备组成
等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法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增大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氩根据各种工件的材料性质也有使用氦或氩氦、氩氢等混合气体的
等离子弧焊
等离子弧焊接（WP 15）一、等离子弧焊原理及方法分类1. 等离子弧：是等离子体组成。
自由电弧被强迫压缩后，电流密度增加，导致电弧温度升高，电离度增大，中性气体充分电离，就形成等离子弧。
2.等离子弧产生的三要素（1）机械压缩作用：利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，提高弧柱的能量密度和温度。
（2）热收缩作用：由于水冷喷嘴，在喷嘴内壁建立一层冷气膜，迫使弧柱导电断面进一步减小，电流密度进一步提高。
这叫热收缩，也叫热压缩。
（3）磁收缩作用：弧柱电流本身产生的磁场对弧柱再压缩作用。
也叫磁收缩效应。
电流密度越大，磁收缩作用越强。
3.等离子弧的特点（1）能量集中（能量密度105~6 W/cm²TIG自由电弧<10 4W/cm²）。
（2）温度高（18000K～24000K）。
图1 自由电弧和等离子弧的比较图4.等离子弧的三种基本形式（1）非转移型等离子弧钨极为负，喷嘴为正，钨极与喷嘴之间产生等离子弧。
（等离子束焊接）图2 非转移型等离子弧示意图（2）转移型等离子弧钨极为负，工件为正，钨极与喷嘴之间先引弧后，转移到钨极与工件之间产生等离子弧。
（等离子弧焊接）图3 转移型等离子弧示意（3）联合型等离子弧非转移型和转移型弧同时并存。
主要用于微束等离子弧焊、粉末堆焊等方面。
图4 联合型等离子弧示意图5.等离子弧焊基本方法（1）小孔型等离子弧焊（穿孔、锁孔、穿透焊）利用能量密度大和等离子流力大的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的小孔，熔化金属被排挤在小孔的周围，沿着电弧周围的熔池壁向熔池后方移动，使小孔跟着等离子弧向前移动，形成完全熔透的焊缝。
一般大电流等离子弧（100～300安培）时采用该方法。
图5 小孔型等离子弧焊焊缝成形原理（2）熔透型等离子弧焊特点：离子气流量小，弧柱压缩程度较弱时，工件只熔化而不产生小孔效应。
用途：薄板单面焊双面成形，厚板多层焊。
图6 熔透型等离子弧焊焊缝成形原理（3）微弧（束）等离子弧焊30安培以下熔透型焊接方法为微弧（束）等离子弧焊。
自动焊接参数
自动焊焊接参数表
焊接速度 —— —— —— —— 130 120 200 200 200 260 250 230 220 220 220 240 320 脉冲 有 有 有 无 —— —— —— —— —— —— —— —— 有 有 有 有 —— 送丝速度 —— —— —— —— —— —— —— —— 240 400 400 450 —— —— 200 230 220 离子气 —— —— —— —— —— —— —— —— 4.2 4.5 5.2 6 —— —— —— —— 4.2 单面成形 单面成形 直流加丝 送丝速度60 备注
接成形
自动焊焊接参数表Βιβλιοθήκη 焊机型号 HL1500 TIG 等离子 4米拼版氩弧焊 TIG 焊机名称 纵缝焊机 板厚（单位mm） 1.5 2 3 3 0.8 1.5 2 2 等离子 3 4 5 6 伸缩比式环缝焊 1.5 2 2 3 等离子 3 峰值电流 65 100 150 140 50 93 115 130 135 155 175 190 85 105 120 140 150 A 基值电流 50% 50% 50% —— 25 50 75 70 —— —— —— —— 45 65 75 90 —— —— % 小车速度 18 20 24 32 —— —— —— —— —— —— —— —— 峰值时间 S 0.2 0.2 0.2 —— 0.1 0.1 0.1 0.1 —— —— —— —— 0.1 0.1 0.1 0.1 —— 基值时间 0.3 0.3 0.3 —— 0.25 0.25 0.25 0.25 —— —— —— —— 基值电流 0.25 0.25 0.25 0.25 —— S
4米拼版焊接备注：TIG焊接时电压靠弧压高低来调节,2mm以下不加丝自熔。2mm及以上可以加丝焊接TIG焊接以脉冲焊接成形 等离子焊接时，电弧高度略高于板厚，以直流焊接，离子气大小与电流大小是成形小孔的关键参数 TIG焊接时保护气体流量不超过15L/min 背面保护不超过10L/MIN。压指不超过30mm左右，芯轴上升到最高 焊接板厚在0.8-2.5之间。2.0以下可以自熔焊接，焊接时加装成形槽，槽体为10mmU铜条 等离子时心轴下降到最低本，喷嘴板厚不同有所变化，3mm时为2.4，4mm时为2.8，大于4mm时用2.8，大于4mm用3.2
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等离子自动焊
等离子自动焊是一项先进的焊接技术，可以使用可控的等离子热量来焊接金属、非金属和其他材料，已被广泛应用于制造业和航空航天领域。
这种技术的优点在于可以更快更稳定地完成任务，并且可以提高焊接质量和可靠性，以及减少生产过程的成本。
等离子焊接的主要过程是：利用低压微米等离子体的热量来将工件表面的金属和非金属焊接到一起，焊接时表面温度很低，因此不会产生焊渣。
在这种技术中，把等离子焊接机和控制系统结合在一起，可以快速、精确地实现焊接任务。
此外，一次性焊接速度可达到每分钟200次，使得等离子自动焊接技术在一些高品质、高精度的焊接场合中得到广泛应用。
众多技术特点使得等离子自动焊技术受到广泛的认可。
首先，等离子自动焊技术能够提供更低的操作温度，从而减少焊接区域内的焊接缺陷。
其次，因为焊接温度可以更低，所以可以减少焊接温度所带来的膨胀，从而减少焊缝尺寸变化，使其具有更高的精度。
此外，等离子自动焊技术可以降低环境污染，因为它不会产生焊渣，也不需要烟尘除尘器和排气等附加设备。
另外，等离子自动焊技术还能提供更多的灵活性。
等离子融合通常用于薄板的高速焊接，具有较低的振动和温度波动，从而使焊接形状更加平整。
另外，由于温度可以被准确地控制，所以可以获得更好的控制效果，从而避免焊接损坏，因此也非常适合大型工件的焊接。
总之，等离子自动焊技术在机械制造业和航空航天领域中受到了广泛的认可。
它可以提高焊接质量和可靠性，减少成本，并同时减少烟尘污染。
同时，它以精确的温度来控制焊接工艺，使得大型工件的焊接更加可靠，也更加精确。
因此，等离子自动焊是一种重要的工艺手段，将会在未来发挥重要作用，在制造业的发展中发挥更大的作用。