等离子弧焊的双弧现象

焊接的电规范参数也发生变化，弧压降低，而焊接电流增大，双弧 带来的不良影响主要表现在：
1. 破坏了等离子弧的稳定性，使焊接过程不稳并会恶化 焊缝成型。
2.由于出现双弧，在钨极和焊件之间形成两条并联的导电 通路，故通过主弧的电流反而比原来的焊接电流值减小，且弧压也 降低了，固而降低了主弧的电功率，使对焊件的熔透能力减弱。
三 影响产生双弧的因素 1.焊接规范参数对产生双合的影响
①焊接电流的影响 电流增大，等离子弧直径扩粗，冷气膜厚度减薄，易于形成双
弧。对于一定形状和尺寸的喷嘴，避免出现双弧的最大许用电流有 一个极限值，称为喷嘴的临界电流。只要焊接时选定的电流值低于 临界电流值，一般就可避免出现双弧。 ②等离子气的成分和流量的影响
喷嘴的冷却作用，显然，壁厚增大，削弱冷却作用，使冷气膜的平 均温度升高和壁厚减薄，从而使喷嘴的临界电流值下降。
3.其它因素对形成双弧的影响 ① 喷嘴表面有氧化物粘污，或金属飞溅物沾粘形成垂瘤凸起物时， 或保护气中含有氧化性的等离子弧电流。
离子气成分不同，对弧柱的冷却作用、热收缩作用也不同，产 生双弧的倾向也不一样，例如Ar+H2混合气体做离子气时，引起双弧 的临界电流将会升高。
等离子气流量增大，也增强对电弧的热压缩作用，使弧柱截 面减小和增大冷气膜的厚度，提高喷嘴的临界电流值，减小形成双 弧的可能性。
钨极和喷嘴的同心度不好，会造成冷气膜不均匀，使局部冷 气膜厚度减小，易于导致产生双弧。 ③ 喷嘴端面到焊件表面距离的影响
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2019/10/12
二 等离子弧焊接方法 （一）穿孔型等离子弧焊接 1.基本特点
利用等离子弧把工件完全熔透，并在等离子流力作用下在熔 池头部形一个穿透工件的小孔，在 孔的下方露出弧焰(图8--11)，熔化 金属被排挤在小孔的周围。随着电 弧的移动，熔化金属沿电弧周围熔 池壁向熔池后方移动，小孔随电弧 移动，熔化金厩不断填满小孔，冷 凝后形成焊缝，这就是穿孔型焊接法。
为了等离子弧焊接能顺利开始和圆满收弧填弧坑，通常还应 配置焊接电流递增一衰减装置。
2.气路系统 等离子弧焊机供气系统，应能供给可调节的离子气，正面保护
气、背面保护气。 离子气是氩气，加入少量的氢气可提高其穿透 能力，保护气一般采用纯氩气。 3.控制系统
等离子弧焊机控制系统一般采用由高频引弧器、行走小车 和填充焊丝拖动电路、程序控制电路组成。程控电路应包括提前送 保护气，高频引弧和转弧，等离子气递增，延迟行走，电流衰减或 气流衰减熄弧，延迟停气等环节。
大电流等离子弧焊接都采用转移型弧，先用高频引燃非转 移弧，然后再转成转移弧。一般采用一个电源，用串联电阻得到非 转移弧所需的较小电流，如图8—10a所示。
30A以下的小电流微束等离子弧焊接，采用联合型弧(图 8—10b)，用高频或接触短路回抽引弧。 一般采用两个独立的电源。 维弧电源的空载电压为100一150V，电流为l～5A；转移弧电源的空 载电压为80V左右，电流为5～30A，是焊接的主要能源。
等离子弧焊接的应用 主要应用于焊接不锈钢、高强度钢、耐热钢、铜合金以 及钛合金、钨、钼、钴等难熔和特种金属材料。 一 设备 1.电源
具有下降或陡降外特性的硅整流电源或弧焊发电机都可作为等 离子弧焊的电源。用纯氩作离子气时，电源空载电压只需65～80V； 用氢与氩混合气体时，空载电压需要110～120V，若无合适的专用 等离子弧焊电源，可用两台普通弧焊直流电源串联使用。
等离子弧焊时形成双弧的因素是很多的，但只要按具 体情况采用有针对性的措施，防止产生双弧是完全可以做到的。
8—4 等离子弧焊接
等离子弧焊接的特点： 1.能量密度集中、电弧温度高、稳定性好、穿透性强。 2.可焊接超薄板，I=0.1A时。可焊接0.01mm的金属箔。 3.调节性能好，弧柱的粗细、长短、刚柔及温度均可调节。
喷嘴与工件距离增加，易导致双弧；但距离过小，喷嘴端 面沾粘飞溅粒子较多，也易致双弧，一般取5～12mm。
2.喷嘴的结构尺寸及传热条件的影响 ①喷嘴的结构参数对形成有决定性作用
收敛型喷嘴较扩散型喷嘴更易形成双弧，喷嘴孔径减小、孔道 长增加，电极内缩增大，易于形成双弧。
② 喷嘴水冷却效果的影响 其它条件不变，改变喷嘴的水冷槽壁厚，即改变冷却水对
8—3等离子弧焊的双弧现象
正常的转移型等离子弧应稳定地在钨极与工件之间燃烧。由于 某些原因，有时除了钨极与工件间存在等离子弧(称主弧)外，在喷 嘴与工件之间还出现与主弧并 列的电弧，即两个电孤同时燃 烧，这就是双弧现象，
如图8—8 所示。
一双弧的危害 焊接过程中产生双弧，可观察到电弧弧态发虚且飘忽不定，
实测证明：
由图8—9所示，显然等离子弧电流越大，冷气膜的厚度越小， 喷嘴电流就越大，当喷嘴电流足够大时，很容易形成双弧。
正常燃烧的等离子弧，只在钨极与工件间形成主弧。 形成双弧时，有从钨极——喷嘴——工件旁路串列电弧电压 .
显然，要形成双弧必须穿透冷气膜的隔离作用，因此： 若主弧与旁弧的弧柱电场强度相同，则将上式整理得： 上式即为焊接等离子弧产生双弧的条件。
3.双弧现象一旦发生，喷嘴就成为并联弧的电极并通过并 联弧电流，且主弧和喷嘴孔内壁之间的冷气膜位障遭受破坏，使喷 嘴受到强烈加热，易引起喷嘴烧损。
二 双弧形成过程和产生的机理 双弧形成过程是这样的：首先是在喷嘴孔出口处和弧柱之间的
冷气膜位障被击穿而出现并联弧，然后并联弧游动扩展到喷嘴端面 上。
双弧产生的机理：等离子弧稳定燃烧时，在弧柱和喷嘴孔壁之 间存在着一层冷气膜位障。这层冷气膜位障相对于弧柱具有很低的 温度与电离度，在靠近喷嘴孔道壁处，由于气流呈层流状态，对弧 柱向喷嘴的传热和导电具有较强的阻滞作用。因此，冷气膜的存在 一方面对等离子弧柱有较好的热收缩效应，相当于造成一个位障， 使喷嘴避免过热或烧坏。另一方面在喷嘴孔道中建立的冷气膜位障， 相当于一个绝缘套筒，对保障等离子弧稳定性和防止出现双弧起着 重要作用。只有当冷气膜位障被击穿并遭到破坏时，双弧才能形成。