等离子焊接技术
等离子焊机原理
等离子焊机原理
等离子焊机是一种利用电弧高温加热金属后再迅速冷却固化的焊接工艺。
其基本工作原理如下：
1. 引起电弧：等离子焊机通电后，直流电源提供高压电流，通过电极产生高电压和高频率的电弧。
电弧的产生需要满足一定的电流和电压条件。
2. 温度升高：电弧在金属工件表面产生，能量被传递到工件上，使表面温度迅速升高。
等离子焊机采用高频电源使电弧能量更加集中，增强了加热效果。
3. 金属融化：当工件表面温度升高到一定程度时，金属开始熔化并形成液态。
熔化的金属液体会填充焊接接头的缝隙。
4. 快速冷却：在等离子焊机的高温环境中，熔化的金属迅速冷却并凝固，焊接接头得到固化。
5. 形成焊接：由于熔化的金属被迅速冷却，焊接接头得到较高的强度和韧性。
完成焊接后，断开电源，停止电弧。
等离子焊机的原理基于高温加热和快速冷却的作用，通过电弧的高温能量使金属瞬间融化并固化，实现焊接接头的形成。
这种焊接方式能够快速、高效地完成焊接工作，并具有较高的焊接质量。
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。
(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。
等离子堆焊熔覆
等离子堆焊是一种先进的熔覆技术，它可以在工件表面堆焊一层耐磨、耐高温、耐腐蚀的高性能材料，以实现工件的修复、强化和升级。
等离子堆焊技术具有速度快、精度高、变形小等优点，因此在工业领域得到了广泛的应用。
等离子堆焊技术的原理是利用等离子弧作为焊接能源，将材料熔化后填充在工件的缝隙中，从而实现对工件的修复和强化。
等离子弧是一种高温高压的燃烧气体，它可以提供足够的能量将材料熔化，并且可以在很小的空间内产生很大的热量密度。
因此，等离子堆焊技术可以快速地完成焊接过程，并且可以精确控制焊缝的形状和尺寸。
等离子堆焊技术的主要应用领域包括机械制造、石油化工、航空航天、汽车制造等。
在机械制造领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化机械零件，如齿轮、轴、轧辊等。
在石油化工领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化化工设备，如管道、阀门、泵等。
在航空航天领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化航空器上的零部件，如发动机、机翼、机身等。
在汽车制造领域，等离子堆焊技术可以用于修复和强化汽车零部件，如发动机、变速箱、车轮等。
虽然等离子堆焊技术具有很多优点，但是它也存在一些缺点。
首先，等离子堆焊技术需要使用高能焊接能源，因此会产生大量的热能，容易导致工件变形和热影响区的产生。
其次，等离子堆焊技术的焊缝质量受到多种因素的影响，如材料成分、焊接参数、操作工艺等。
因此，在使用等离子堆焊技术时需要严格控制焊接参数和操作工艺，以保证焊缝的质量和性能。
总之，等离子堆焊技术是一种先进的熔覆技术，它可以在工件表面堆焊一层高性能材料，以实现工件的修复、强化和升级。
虽然等离子堆焊技术存在一些缺点，但是它具有速度快、精度高、变形小等优点，因此在工业领域得到了广泛的应用。
在使用等离子堆焊技术时需要严格控制焊接参数和操作工艺，以保证焊缝的质量和性能。
等离子弧焊的工艺参数
等离子弧焊的工艺参数1)焊接电流焊接电流是根据板厚或熔透要求来选定。
焊接电流过小，难于形成小孔效应：焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大，但电流过大会造成熔池金属因小孔直径过大而坠落，难以形成合格焊缝，甚至引起双弧，损伤喷嘴并破坏焊接过程的稳定性。
因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关。
(2)焊接速度焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择。
其他条件一定时，如果焊接速度增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减小，直至消失，失去小孔效应。
如果焊接速度太低，母材过热，小孔扩大，熔池金属容易坠落，甚至造成焊缝凹陷、熔池泄漏现象。
因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配。
3)喷嘴离工件的距离喷嘴离工件的距离过大，熔透能力降低：距离过小，易造成喷嘴被飞溅物堵塞，破坏喷嘴正常工作。
喷嘴离工件的距离一般取3～8mm。
与钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。
4)等离于气及流量等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。
大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采取相同的气体，否则电弧的稳定性将变差。
小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气作等离子气。
这是因为氧气的电离电压较低，可保证电弧引燃容易。
离子气流量决定了等离子流力和熔透能力。
等离子气的流量越大，熔透能力越大。
但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。
因此，应根据喷嘴直径、等离子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。
利用熔人法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。
保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择。
在肯定的离子气流量下，保护气体流量太大，会导致气流的混乱，影响电弧不乱性和保护效果。
而保护气体流量太小，保护效果也不好，因而，保护气体流量应与等离子气流量保持恰当的比例。
小孔型焊接保护气体流量一般在15～30L／min范围内。
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。
简析等离子—MAG复合焊接技术
简析等离子—MAG复合焊接技术随着制造业的发展，尤其是汽车制造行业，焊接结构复杂化、多样化对焊接技术提出了新的需求，复合式的焊接技术应运而生；随着轻量化的提出，不同材料、不同板厚对焊接也提出了更高的要求。
等离子-MAG复合焊接技术将两种不同的焊接工艺方法组合为一种焊接工艺方法，充分利用等离子挺度好、熔深大、焊接速度快、MAG熔敷率高、焊缝成型性好的优点，本文就等离子-MAG焊接技术在薄板焊接的工艺性进行阐述。
1 等离子-MAG复合焊接原理色列激光等离子技术有限公司研制的SUPER-MAG焊接系统是将焊枪是MAG 焊枪与等离子焊枪的一体化设计，焊枪内包含等离子电极，该电极在焊接前缘位置形成等离子弧，并在母材内生成匙孔，MAG电弧与等离子弧形成复合热源，焊丝连续熔化并填充熔池。
因此，这种等离子弧-MAG复合热源焊接工艺方法不仅拥有等离子弧焊熔深大的特点，而且还具备MAG焊熔敷效率较高的特点。
在焊接过程中，在等离子弧和MAG电弧的作用下，焊丝加热并熔化。
形成金属熔滴进入熔池。
在SUPER-MAG技术中等离子弧为负极，MAG为正极，电流通过两个电极相互作用产生电磁力F，如图1所示，电磁力F牵引等离子弧向焊接熔池前方移动，而且等离子弧在高速焊接过程中尾随焊枪轴线。
增加了等离子弧的刚度和稳定性，进而大幅提升了焊接熔深和焊接速度，飞溅也得到控制。
图1 等离子 MIG/MAG焊接原理示意图2 等离子-MAG复合焊接设备的组成及工艺试验SUPER-MAG将-MAG和等离子弧结合在一把焊枪内，系统兼容现有的MAG 焊接系统，适合于自动化（机器人）焊接，图2为典型的SUPER-MAG机器人焊接系统。
主要包括一体化焊枪、控制主机（包括等离子电源）、常规MAG电源和送丝装置、焊枪自动清理装置及焊接机器人。
该系统中，复合焊枪等离子采用正接法，MAG采用反接法。
图2 等离子-MAG焊接设备组成示意图图3 夹具原理示意图第一，等离子-MAG 基本工艺参数设置：焊接速度、送丝速度、等离子电流、等离子气流、磁场控制，由于MAG 的电流和电压受到焊接速度的影响，暂时不作为单独因素。
等离子焊接技术精要
2 4.5 5 5.5 6.1 8
保护气 L/min
Ar+5%H2 Ar+2%H2
15 15-20 15-20 20-25 20-25 20-25
喷嘴 型号
3 孔φ2.5 3 孔φ2.5 3 孔φ2.5 3 孔φ2.5 3 孔φ3.0 3 孔φ3.0
3.3 奥氏体不锈钢 304/316L 环焊焊接参数
图 3 等离子焊接试样—自熔，正面效果
图 4 等离子焊接试样—TIG 盖面，正面效果
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2.8 背面保护气
等离子焊接时，背面保护气是不可缺少的，常用的为氩气，既能起到保护焊址的 作用，对焊缝的正面成型也能起到正作用。所以即便是焊接碳钢时，也需要使用背面 保护气。
背面保护气不宜过大，并且要有一进一出的流通通道，否则会造成焊缝根部内 凹，焊缝正面拱起。
等离子气体的耗量随具体情况而异。一般而论，对微束等离子焊为 0.2-1 升/ 分，而对厚板等离子焊随电流强度的变化在 1-6 升/分间选择，笔者经常使用以下的 方法来确定离子气的流量：
离子气流量=工件厚度-1 例如厚 6 毫米的工件，初始调试时使用的离子气流量为 5 L/min. 在其余焊接参数不变的情况下，随着等离子气体流量和流速的增加，熔池的压力 也增大。等离子气体流量过大时会将熔池熔化的母材吹离熔化区域。若在焊接厚壁材 料时其流量过低，又难以形成理想的焊道。等离子气体流量过小也会引起等离子喷嘴 和钨针的迅速磨损。 相同的熔深可由高的电流强度和较小的等离子气体流量，或者也可由低的电流强 度和较大的等离子气体流量来实现。原因在于当等离子气体流量较大时射流通过压缩 的铜喷嘴可以产生较大的能量，从而使熔池扩大。但过大的等离子气体压力也可能导
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等离子焊接技术
穿孔等离子
/ 10.0 mm不锈钢或 7.0 mm低合金钢不开坡口 一次焊透 / 高质量的焊缝外观 / 热影响区小 / 等离子弧起弧可靠 / 应用范围：管道设备，集装箱行业
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等离子焊接技术
等离子钎焊
/ 高的焊接速度 / 变形小 (扭曲) / 镀层烧损小 / 极好的，无飞溅的焊缝成型 / / 应用范围：汽车行业CuSi3焊接
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等离子焊接技术
PLASMA和TIG电弧的区别
电弧温度 < 30 000° C
电弧温度 < 15 000° C
/ 等离子子弧是TIG弧的延伸，电弧通过等离子火嘴压缩转移到母材上。
/ 离子化气体电弧。
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等离子焊接技术
PLASMA和TIG电弧的区别
/ 相同的材料及板厚具有较高的焊接速度 / 优良的焊缝质量 / 更小的热影响区，较少变形 / 单面焊双面成形 / 通过精确控制填充材料提高焊缝搭桥能力 / 使用热丝功能降低焊缝高度 / 等离子小弧提高钨极使用周期 / 协同脉冲电流及离子气流量
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等离子焊接技术
等离子保护气
保护气
Argon
材料 (应用范围) / 特点
焊接所有材料: => 应用最多 => 电弧稳定 => 引弧特性好 => 低合金和奥氏体钢 => 改善的防氧化保护 => (提高焊接速度)
Ar/H2-混合气
Ar/He-混合气
=> 焊接所有材料: => 提高焊接速度, => 引弧特性较差
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等离子焊接技术
PLASMA和TIG焊对比
图例:
++ 很好 +好 o 满意 - 不满意 热影响区小 焊接速度 表面钎焊 3.0 – 8.0 mm 无坡口的母材焊接 焊缝质量 焊缝外观 角焊缝 搭桥能力 电弧稳定能力< 10A 易损件的使用寿命（钨极）
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PLASMA焊
TIG焊 o ++ ++ + + o
等离子焊接技术
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微束等离子
/ 引弧特性好 / 焊缝窄 / 电流范围 0.5A – 80.0A 每次变化 0.1A / 小电流焊接电弧稳定 / 应用范围：电气，医疗，珠宝，工具维修
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等离子焊接技术
熔入型等离子
/ 同TIG焊最接近
/ 高的焊接速度
/ 主电流可不用高频起弧 / 高质量焊缝可能氧化 / 更长的钨极使用寿命 / 应用范围：管道设备，汽车行业的歧管 焊接
应用举例
中国高尔夫球杆制造
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等离子焊接技术
应用举例
不锈钢柜
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等离子焊接技术
谢谢！
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等离子焊接技术
等离子焊接技术原理
保护气
等离子气
钨极
等离子火嘴
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等离子焊接技术
等离子焊接技术原理
• 等离子弧焊接与切割（PAW/PAC）
• 原理与过程： 一般电弧焊的电弧不受外界约束，称为自由电弧，电弧区气体电离度 约1/10000-1/1000，电弧温度约5000-6000K。而等离子弧：电弧 的弧柱受到压缩效应（机械压缩效应、热压缩效应、电磁收缩效应） ，被压得很细，使能量高度集中，弧柱内气体电离度可达10%-100% ，温度可达16000K以上。 等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极气体保护焊。 等离子弧用于切割时，称为等离子弧切割。等离子弧切割不仅切割效 率比氧气切割高1-3倍，而且还可以切割不锈钢、铜、铝及其合金以及 难熔的金属和非金属材料。
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等离子焊接技术
数字化等离子
多种等离子焊工艺 • 熔入法等离子 • 穿孔法等离子—可一次性焊透3-10mm • 等离子钎焊 • 热丝等离子
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等离子焊接技术
等离子焊接系统的应用
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等离子焊接技术
等离子焊接系统的应用
巴顿焊接研究所
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等离子焊接技术
等离子焊接汽车排气管
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等离子焊接技术
应用范围
汽车行业歧管生产 厂房及集装箱生产 机械和钢铁工程
汽车行业排气管生产
管道建设 石化行业
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等离子焊接技术
应用举例
汽车行业歧管生产
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等离子焊接技术
应用举例
汽车行业排气管生产
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等离子焊接技术
应用举例
管道纵峰焊接23等离焊接技术应用举例集装箱制造
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等离子焊接技术
应用举例
纵峰焊接
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等离子焊接技术
等离子焊接技术
陈俊超
珠海市科盈焊接器材有限公司
珠海市福尼斯焊接技术有限公司 2013,06
等离子焊接
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等离子焊接技术
等离子焊接技术介绍
等离子焊接是最短电弧的焊接方法. 1950s开发了等离子焊接技术,离子气美国使用氦气，前苏联使用氩气 众所周知，等离子焊接使用钨极焊接，因此属于非熔化极气体保护焊。 等离子电弧使用压缩电弧.
等离子焊接技术
++ + + ++ ++ ++ o + +
焊接板厚
例如：对接 TIG 穿孔等离子 熔入型等离子 微束等离子
0.1 mm
9
2.5 mm
5.0 mm
7.5 mm
10.0 mm
等离子焊接技术
等离子气
离子气 Argon
材料(应用范围) / 特点 焊接所有材料: => 应用最多 => 电弧稳定 => 引弧特性好