焊接方法与设备 等离子弧焊及切割
焊接方法与设备 (最新版)
复习题一、名词解释1、电弧焊答：利用电弧放电所产生的热量将工件（以及填充金属）熔化，并在冷凝后形成焊缝，并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程称为电弧焊2、电阻焊答：电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，英文缩写为RW。
3、钎焊答：用某些熔点低于被连接物体材料熔点的金属（即钎料）作为连接的媒介，利用钎料与母材间的扩散将两被焊工件连接在一起的焊接方法称为钎焊。
4、电弧答：电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
5、等离子弧答：等离子弧就是用外部拘束作用使弧柱受到压缩的电弧。
6、自由电弧答：未受到外界约束的电弧，如一般电弧焊产生的电弧。
7、电子发射答：阴极表面的自由电子受到一定的外加能量作用时，从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
8、逸出功答：电子从阴极表面逸出需要能量，1个电子从金属表面逸出所需要的最低外加能量称为逸出功（Aw），9、阴极斑点答：阴极表面通常可以观察到微小、烁亮的区域，这个区域称为阴极斑点。
它是发射电子最集中的区域，即电流最集中流过的区域。
10、热发射答：阴极表面因受到热的作用而使其内部的自由电子热运动速度加大，动能增加，一部分电子动能达到或超出逸出功时产生的电子发射现象称为热发射。
11、场致发射答：当毗邻阴极表面的空间存在一定强度的正电场时，阴极内部的电子受到电场力的作用。
当此力达到一定程度时电子便会逸出阴极表面，这种电子发射现象称为场致发射。
12、电弧静特性答：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。
也称伏-安特性。
13、电弧静压力答：由于电磁收缩效应使可变导体（气、液）所受的力，对熔池形成压力，又叫电弧静压力。
14、电弧动压力答：F推引起的高温等离子流高速运动产生对熔池的附加压力。
15、电弧稳定性答：焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度。
第十一章 第十一章 等离子弧焊接与切割
第十一章等离子弧焊接与切割第一节等离子弧概述一、等离子弧原理等离子弧是自由电弧压缩而成的。
电弧通过水冷喷嘴、限制其直径，称机械压缩。
水冷内壁温度较低，紧贴喷嘴内壁的气体温度也极低，形成了一定厚度的冷气膜，冷气膜进一步迫使弧柱截面减小，称热压缩。
弧柱截面的缩小，使电流密度大为提高，增强了磁收缩效应，称磁压缩。
在三种压缩的作用下，等离子弧的能量集中(能量密度可达105～106W／cm2)，温度高(弧柱中心温度18000～24000K)，焰流速度大(可达300m／s)。
这些特性使得等离子弧广泛应用于焊接、喷涂、堆焊及切割。
二、等离子弧的特点由于等离子弧的特性，与钨极氩弧焊相比，有以下特点：(1)等离子弧能量集中、温度高，对于大多数金属在一定厚度范围内都能获得小孔效应，可以得到充分熔透、反面成形均匀的焊缝。
(2)电弧挺度好，等离子弧的扩散角仅5°左右，基本上是圆柱形，弧长变化对工件上的加热面积和电流密度影响比较小。
所以，等离子弧焊弧长变化对焊缝成形的影响不明显。
(3)焊接速度比钨极氩弧焊快。
(4)能够焊接更细、更薄加工件。
(5)其设备比较复杂、费用较高，工艺参数调节匹配也比较复杂。
三、等离子弧的类型按电源连接方式，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式。
(一)联合型等离子弧工作时，非转移型弧和转移弧同时存在，称为联合型等离子弧。
主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊等。
(二)非转移型等离子弧钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生在钨极和喷嘴之间，在离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
(三)转移型等离子弧钨极接电源负极，工件接电源正极，等离子弧体产生于钨极与工件之间。
转移弧难以直接形成，必须先引燃非转移弧，然后才能过渡到转移弧。
金属焊接、切割几乎均采用转移型弧。
四、适用范围1、操作方式等离子弧焊适于手工和自动两种操作，可以焊接连续或断续的焊缝。
焊接时可添加或不添加填充金属。
2、被焊金属一般TIG能焊的大多数金属，均可用等离子弧焊接，如碳钢、不锈钢、铜合金、镍及其合金、钛及其合金等。
(完整版)等离子焊接理论、操作与故障处理
一、等离子弧焊接方法及工艺特点1.等离子焊接原理等离子态是除固态、液态、气态之外的第四种物质存在形态。
等离子焊接是从钨级氩弧焊的基础上发展起来的一种高能焊接方法。
钨级氩弧焊是自由电弧，而等离子电弧是压缩电弧。
等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体，并经过水冷喷嘴，受到压缩，从而导致电弧的截面积变小，电流密度增大，电弧温度增高。
等离子电弧能量密度可达10５-10６W/cm２，比自由电弧（约10５W/cm２以下）高，其温度可达18000-24000K，也高于自由电弧（5000-8000K）很多。
因此，等离子电弧挺度比自由电弧好，指向性好，喷射有力，熔透能力强，可比自由电弧一次焊透更厚的金属。
因此，等离子电弧焊接与电子束（能量密度105W/mm2）、激光束（能量密度105W/mm2）焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接示意图如下图：等离子焊接原理示意图2.等离子电弧的种类等离子电弧主要分为三种类型：◆非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。
◆转移型等离子电弧主要用于金属材料的焊接。
◆联合型等离子电弧主要用于微束等离子的焊接。
3.等离子基本焊接方法按焊缝成型原理，等离子焊接有两种基本的焊接方法：熔透型和小孔型等离子焊接。
◆熔透型等离子焊接在焊接过程中离子气较小，弧柱的压缩程度较弱，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
其焊缝成型原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
◆小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
由于等离子具有能量集中﹑电弧力强的特点，在适当的参数条件下，等离子弧可以直接穿透被焊工件，形成一个贯穿工件厚度方向的小孔，小孔周围的液体金属在电弧力﹑液态金属表面张力以及重力下保持平衡，随着等离子弧在焊接方向移动，熔化金属沿着等离子弧周围熔池壁向熔池后方流动，并逐渐凝固形成焊逢，小孔也跟着等离子弧向前移动，如下图所示。
小孔效应示意图小孔效应的优点在于可以单道焊接厚板，一次焊透双面成型。
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。
等离子切割与焊接工艺
等离子切割与焊接工艺一、等离子弧切割设备等离子弧切割设备包括电源、控制箱、水路系统、气路系统及割炬等几部分组成，其设备组成如图9-5所示。
1.电源等离子弧切割需要陡降外特性的直流电源，其电源的空载电压要高,—般为150V~400V,切割电源有专用的和串联直流弧焊机两种类型。
1)专用的整流器型电源如图9-6所示为工作原理图。
等离子弧要求电源与一般电弧焊电源相同，具有陡降的外特性。
但是,为了便于引弧，对一般等离子焊接、喷焊和堆焊来说，要求空载电压在80V以上；对于等离子切割和喷涂，则要求空载电压在150V以上，对自动切割或大厚度切割，甚至高达400Vo目前,等离子弧要求所采用的电源，绝大多为灵敏具有陡降外特性的直流电源。
这些电源有的利用普通旋转直流电焊机，有的采用硅整流的直流电焊机。
根据某种工艺或材料焊接的需要，有的要求垂直下降外特性的直流电源（微束等离子焊接），有的则需要交流电源（等离子粉末喷焊、用微弧等离子焊接铝及铝合金）。
空气等离子弧切割机从结构上分主要包括:主回路、控制回路以及气路3部分。
（1）主回路包括接触器KM、三相变压器、三相桥式整流器（由VD1~VD6、CI~C6组成）、高频振荡器（由B2、B4、FP、C12组成）。
（2）控制回路由控制变压器B3和J1 J2、J3、VD7、C11、R3等元件组成。
（3）气路部分由减压及电磁气阀DF组成。
其原理简述如下:在接好电源和气源后,合上开关K1,电源指示灯XD亮,冷却风机FM立即转动。
按下割炬微动开关K3,继电器电动作，其常开触点接通，电磁阀DF动作，气路接通，割炬进行预先通气。
另一常开触点接通电阻R3,二极管VD7对电容C11充电，组成延时电路，经过3s~5s充电完毕。
继电器J2通电闭合，接触器KM 得电闭合，主回路通电，经过变压器B1整流桥，正极经过B5通过连接线直接接至工件，负极通过B2输出，主回路得电的同时，接触器KM的辅助常开触头接通继电器J3。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常用的焊接方法，广泛应用于金属制品的制造和维修领域。
它以其高效、高质量的焊接结果而受到广泛赞誉。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备和操作步骤。
一、设备等离子弧焊需要以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊常用的焊接机有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
直流等离子弧焊机适用于焊接不锈钢、铝合金等材料，而交流等离子弧焊机则适用于焊接碳钢等材料。
2. 焊枪：焊枪是进行焊接操作的工具，通过控制电流和气体流量来实现焊接过程中的熔化和填充。
3. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体，常见的有氩气和氩气混合气体，用于保护焊接区域，防止氧气和水蒸气的污染。
4. 辅助设备：包括电源线、气管、冷却系统等。
二、操作步骤1. 准备工作：将焊接机和气体供应系统连接好，并确保电源和气源的正常供应。
检查焊枪和电缆是否完好，以及气体管路是否畅通。
2. 清洁工作：将待焊接的金属表面进行清洁，去除表面的油污、氧化物等杂质，以确保焊接接头的质量。
3. 调整焊接参数：根据焊接材料的种类和厚度，调整焊接机的电流和气体流量。
一般来说，电流越大，焊接速度越快，但过大的电流可能导致熔洞过深；气体流量的调整应根据焊接材料和焊接位置的不同进行合理设置，以保证焊接质量。
4. 进行焊接：将焊枪对准焊接接头，触发开关开始焊接。
在焊接过程中，焊枪应保持与焊接接头的距离适当，通常为2-5毫米。
焊接速度应均匀，保持一定的稳定性，以免焊接接头出现焊缝不均匀的情况。
5. 焊后处理：焊接完成后，及时关闭焊机和气源，并进行焊后处理。
包括清理焊渣、修整焊缝等工作，以保证焊接接头的质量。
三、注意事项1. 安全第一：在进行等离子弧焊时，应注意个人防护，佩戴焊接手套、护目镜等防护装备，以避免受伤。
2. 保持通风：等离子弧焊过程中会产生大量的烟雾和有害气体，应保持通风良好的工作环境，以确保操作人员的健康。
3. 选择合适的材料：不同的材料适合不同的焊接方法，选择合适的材料可以提高焊接质量。
第5讲 等离子弧焊及切割简介
第5讲等离子弧焊及切割等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。
等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊及切割。
本章只介绍焊接及切割。
1 等离子弧工作原理1.1等离子弧的形式等离子枪按用途可分为焊枪及割枪，枪的主要组成部分及术语如图1所示。
切割用枪无保护气体2及保护气罩6。
压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件，一般需用水冷。
喷嘴孔径dn及孔道长度l0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。
喷嘴内通的气体称离子气。
中性的离子气在喷嘴内电离后使喷嘴内压力增加，所以喷嘴内壁与电极4之间的空间称增压室。
电离了的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制，使弧柱截面变小，该孔径对弧柱的压缩作用称机械压缩。
水冷喷嘴内壁表面有一层冷气膜，电弧经过孔道时，冷气膜一方面使喷嘴与弧柱绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称热收缩。
弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称磁收缩。
在机械压缩与热收缩的作用下，弧柱电流密度增加，磁收缩随之增强，如电流不变，弧柱电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧（也称压缩电弧）的电弧功率及温度明显高于自由电弧。
图2a所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30％，电弧功率高100％。
由于电离后的离子气仍具有流体的性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射出的电弧带电质点的运动速度明显提高（可达300m／s），所以等离子弧具有较小的扩散角及较大的电弧挺度（图2b），这也是等离子弧最突出的优点。
电弧挺度是指电弧沿电极轴线的挺直程度。
等离子弧具有的电弧力、能量密度及电弧挺度等与加工有关的物理性能取决于下列五个参数：1）电流；2）喷嘴孔径的几何尺寸；3）离子气种类；4）离子气流量；5）保护气种类；调整以上五个参数可使等离子弧适应不同的加工工艺。
如在切割工艺中，应选择大电流、小喷嘴孔径、大离子气量及导热好的离子气，以便使等离子弧具有高度集中的热量及高的焰流速度。
等离子弧焊
等离子弧焊等离子弧焊成品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。
目录基本信息工作方式过程特点应用等离子弧焊接和切割各种焊接方法及设备等离子弧焊设备国外焊接技术最新进展等离子弧焊的工艺参数等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究等离子焊优点等离子弧的特性合金材料的等离子弧焊•超薄壁管子的微束等离子弧焊安全防护技术基本信息缩写abbr. ：PAW.[军] Plasma-Arc Welding, 等离子弧焊——简明英汉词典工作方式等离子弧有两种工作方式。
一种是“非转移弧”，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，主要用於等离子喷镀或加热非导电材料；另一种是“转移弧”，电弧由辅助电极高频引弧后，电弧燃烧在钨极与工件之间，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，多用於0.8～3毫米厚的板材焊接；后一种形式的等离子弧只熔穿板材，形成钥匙孔形的熔池，多用於 3～12毫米厚的板材焊接。
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。
等离子弧焊接属于高质量焊接方法。
焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，可焊材料种类多。
特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展，更扩大了等离子弧焊的使用范围。
过程特点操作方式等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。
但是，通过在焊炬中安置电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。
通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式：1、微束等离子：0.1～15A在很低的焊接电流下，材苁褂梦⑹?壤胱踊<词乖诨〕け浠?怀??0mm时，柱状弧仍能保持稳定。
焊接方法与设备使用 教学课件 ppt 作者 邱葭菲 主编 第6单元 等离子弧焊及切割
小提示
在等离子弧的三种压缩作用中，喷嘴孔 径的机械压缩作用是前提；热收缩作用则 是电弧被压缩的主要原因；磁收缩作用是 必然存在的，它对电弧的压缩也起到一定 的作用。
• 2．等离子弧的特点 • （1）温度高、能量高度集中 • 温度极高达16000℃～33000℃，并且截面 很小，能量密度高度集中。 • （2）电弧挺度好、燃烧稳定 • 自由电弧的扩散角度约为45°，等离子弧 扩散角仅为5°，电弧挺度好，燃烧稳定。 • （3）具有很强的机械冲刷力 • 高压气流通过喷嘴细通道喷出时，可达到 很高的速度甚至可超过声速，等离子弧有 很强的机械冲刷力。
• 二、等离子弧的分类及应用 • 根据电极的不同接法，等离子弧可以分为转移弧、非转移 弧、联合型弧三种。 • （1）非转移弧 • 电极接负极，喷嘴接正极，焊件不接电源，等离子弧在电 极和喷嘴内表面之间燃烧并从喷嘴喷出。加热能量和温度 较转移弧低，主要用于喷涂、焊接、切割较薄的金属和非 金属材料。 • （2）转移弧 • 电极接负极，焊件接正极，电弧首先在电极与喷嘴之间引 燃，当电极与焊件间加上一个较高的电压后，再转移到电 极与焊件间，使电极与焊件间产生等离子弧，这个电弧就 称为转移弧。电弧热有效利用率大为提高，可用作中、厚 板的切割、焊接和堆焊的热源。 • （3）联合型弧 • 转移弧和非转移弧同时存在的电弧称为联合型弧。主要用 于微束等离子弧焊接和粉末等离子弧堆焊。
图6-2 等离子弧的类型 a)非转移弧 b)转移弧 c)联合型弧
• 三、等离子弧的双弧 • 正常的等离子弧应稳定 地在钨极和工件之间燃 烧，如图6-3中弧1。但 由于某些原因往往还会 在钨极和喷嘴及喷嘴和 工件之间产生与主弧并 列的电弧（弧2和弧 3），这种现象就称为 双弧现象。
图6-3 双弧现象 1—主弧 2、3-并列弧
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常见的金属焊接方法，它利用高温等离子弧将金属材料加热并连接在一起。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备准备、焊接准备、焊接操作和焊后处理。
一、设备准备进行等离子弧焊之前，需要准备以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊需要特殊的焊接机，常见的有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
2. 电源：等离子弧焊需要稳定的电源供应，通常采用直流电源或交流电源。
3. 焊枪：焊枪是进行等离子弧焊的工具，它通过电弧产生高温等离子弧。
4. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体（如氩气）作为保护气体，防止焊接区域被氧化。
二、焊接准备在进行等离子弧焊之前，需要进行以下焊接准备工作：1. 清洁金属表面：将待焊金属表面清洁干净，以去除油污、氧化物等杂质，以保证焊接质量。
2. 选择合适的焊接参数：根据待焊金属的种类、厚度和焊接要求，选择合适的焊接电流、电压和气体流量等参数。
3. 调整焊枪角度和距离：根据焊接位置和焊接要求，调整焊枪的角度和距离，使焊接电弧能够充分覆盖焊接区域。
三、焊接操作进行等离子弧焊时，需要进行以下操作：1. 开启电源和气体：先开启焊接机的电源，然后开启气体供应系统，确保稳定的电源和气体供应。
2. 接触电弧：将焊枪靠近待焊金属，使电极与金属表面轻轻接触，然后迅速抬起焊枪，产生电弧。
3. 移动焊枪：在产生电弧后，持续移动焊枪，使电弧在焊接区域形成等离子弧，加热金属并使其熔化。
4. 控制焊接速度：根据金属的种类和厚度，控制焊接速度，以保证焊缝的质量和均匀性。
5. 观察焊接质量：在焊接过程中，需要不断观察焊接质量，确保焊缝的形成和焊接区域的均匀加热。
四、焊后处理焊接完成后，需要进行以下焊后处理工作：1. 清理焊缝：将焊接过程中产生的熔渣和氧化物清理干净，使焊缝表面光滑。
2. 检查焊接质量：对焊接质量进行检查，确保焊缝的质量和强度达到要求。
3. 去除保护气体：将焊接区域的保护气体排空，以免影响周围环境。
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利用等离子弧来进行切割与焊接的工艺 方法称为等离子弧切割和焊接。
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Байду номын сангаас •
第一节 等离子弧
• 一、等离子弧的形成、特点及分类
• 1．等离子弧的形成
（1）等离子弧
• 对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，就 能获得导电截面较小而能量更加集中，弧
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图7-4 等离子弧切割示意图 1一钨极 2—进气管 5-喷嘴 4—等离子弧 5—割件
6—电阻
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• 2、等离子弧切割的特点 （1）应用范围广 • 等离子弧可以切割各种高熔点金属及其他切割方法不能切
割的金属。
• 转移弧，适用于金属材料切割；非转移弧，既可用于非金 属材料切割，如耐火砖等，也可用于金属材料切割。但由 于工件不接电源，电弧挺度较差，故能切割的金属材料厚 度较小。
焊缝 7-工件
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• 1）机械压缩作用 • 电弧弧柱被强迫通过细孔道的喷嘴，使弧柱截面
压缩变细，而不能自由扩大。 • 2）热收缩作用 • 电弧通过水冷却的喷嘴，同时又受到外部不断送
来的高速冷却气流（氮气、氩气等）的冷却作用， 电弧弧柱进一步被压缩。 • 3）磁收缩作用 • 带电粒子在弧柱内的运动，可看成是电流在一束 平行的“导线”内移动，由于这些“导线”自身 磁场所产生的电磁力，使这些“导线”相互吸引， 从而产生磁收缩效应。
• （2）切割速度快、生产率高 • 等离子弧切割的速度比较快，生产率也比较高。例如，切
割10mm的铝板，速度可达200m/h～300m/h。 • （3）切割质量高 • 能得到比较狭窄、光洁、整齐、无粘渣、接近于垂直的切
口，而且切口的变形和热影响区较小，其硬度变化也不大， 切割质量好。
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小提示
• 等离子弧切割的原理与氧气的切割原理有 着本质的不同。氧气切割主要是靠氧与部 分金属的化合燃烧而进行切割的。等离子 弧切割不是依靠氧化反应，而是靠熔化来 切割工件的。因此等离子弧切割的适用范 围比氧气切割要大得多，氧气切割不能切 割的材料可用等离子弧切割。
柱中的气体几乎达到全部电离状态的电弧， 这种电弧称为等离子弧。
2
• （2）等离子弧的 形成原理
• 将钨极缩入喷嘴内 部，并在水冷喷嘴 中通以一定压力和 流量的离子气，强 迫电弧通过喷嘴孔 道，以形成高温、 高能量密度的等离 子弧。等离子弧的 形成如图5-12所示。
图5-12 等离子弧的形成 1-钨极 2-水冷喷嘴 3-保 护罩 4-冷却水 5-等离子弧 6-
缩作用增大，弧柱直径缩小，冷却膜厚度增大，故不易被 击穿形成双弧。同样，增大离子气流量，冷却作用增强， 也可减少产生双弧的可能性。 • （2）正确选择喷嘴 • 喷嘴孔径减少，喷嘴孔道长度增大或钨极内缩量增大都易 产生双弧。 • （3）电极与喷嘴尽可能同心 • 电极与喷嘴同心度不好，往往是引起双弧的主要原因。 （4）正确确定喷嘴离工件的距离 • 喷嘴离工件的距离过小易引起双弧，一般在5mm～12mm 之间为宜。 • （5）加强对喷嘴和电极的冷却，保持喷嘴端面清洁，采 用切向进气的焊枪等也可防止双弧形成。
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• 1．双弧的危害性 • （1）破坏等离子弧的稳定性，使焊接或切
割过程不能稳定地进行，恶化焊缝成形和 切口质量。
• （2）产生双弧时，减小了主弧电流，降低 了主弧的电功率，焊接时熔透能力和切割 时的切割厚度减小。
• （3）双弧一旦产生，使喷嘴受到强烈加热， 故容易烧坏喷嘴，使焊接或切割工作无法 进行。
极和喷嘴内表面之间燃烧并从喷嘴喷出。加热能量和温度 较转移弧低，主要用于喷涂、焊接、切割较薄的金属和非 金属材料。 • （2）转移弧 • 电极接负极，焊件接正极，电弧首先在电极与喷嘴之间引 燃，当电极与焊件间加上一个较高的电压后，再转移到电 极与焊件间，使电极与焊件间产生等离子弧，这个电弧就 称为转移弧。电弧热有效利用率大为提高，可用作中、厚 板的切割、焊接和堆焊的热源。 • （3）联合型弧 • 转移弧和非转移弧同时存在的电弧称为联合型弧。主要用 于微束等离子弧焊接和粉末等离子弧堆焊。
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• 2．双弧形成的原因 • 等离子弧焊接或切割时，等离子弧弧柱与
喷嘴孔壁之间存在着由离子气所形成的冷 气膜。这层冷气膜对弧柱向喷嘴的传热和 导电都具有较强的阻滞作用。 • 焊接或切割时，当冷气膜被击穿遭到破坏 时，绝热和绝缘作用消失，就会产生双弧 现象。
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• 3．防止双弧产生的措施 • （1）正确选择焊接电流和离子气种类及流量 • 采用Ar+H2的混合气体，由于H2的冷却作用强，弧柱热收
。
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小提示
在等离子弧的三种压缩作用中，喷嘴孔 径的机械压缩作用是前提；热收缩作用则 是电弧被压缩的主要原因；磁收缩作用是 必然存在的，它对电弧的压缩也起到一定 的作用。
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• 2．等离子弧的特点 • （1）温度高、能量高度集中 • 温度极高达16000℃～33000℃，并且截面
很小，能量密度高度集中。 • （2）电弧挺度好、燃烧稳定 • 自由电弧的扩散角度约为45°，等离子弧
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第二节 等离子弧切割
一、等离子弧切割的原理及分类 • 1、等离子弧切割原理 • 利用等离子弧的热能实现切割的方法称为等离子
弧切割。等离子弧切割与氧一乙炔切割有本质上 的区别，它是以高温、高速的等离子弧为热源， 将被切割件局部熔化，并利用压缩的高速气流的 机械冲刷力，将已熔化的金属或非金属吹走而形 成狭窄切口的过程。
扩散角仅为5°，电弧挺度好，燃烧稳定。 • （3）具有很强的机械冲刷力 • 高压气流通过喷嘴细通道喷出时，可达到
很高的速度甚至可超过声速，等离子弧有 很强的机械冲刷力。
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• 二、等离子弧的分类及应用 • 根据电极的不同接法，等离子弧可以分为转移弧、非转移
弧、联合型弧三种，。 • （1）非转移弧 • 电极接负极，喷嘴接正极，焊件不接电源，等离子弧在电
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图7-2 等离子弧的类型 a)非转移弧 b)转移弧 c)联合型弧
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• 三、等离子弧的双弧
• 正常的等离子弧应稳定 地在钨极和工件之间燃 烧，如图7-3中弧1。但 由于某些原因往往还会 在钨极和喷嘴及喷嘴和 工件之间产生与主弧并 列的电弧（弧2和弧 3），这种现象就称为 双弧现象。
图7-3 双弧现象 1—主弧 2、3-并列弧