等离子弧焊剖析
浅谈等离子弧焊接技术
浅谈等离子弧焊接技术等离子弧焊接技术是一种高效、高质量的金属焊接技术，它利用高温等离子弧将两个金属材料焊接在一起。
随着工业智能化发展，等离子弧焊接技术在各类制造业领域中逐渐应用，同时也受到越来越多的关注。
本文将浅谈等离子弧焊接技术的应用、特点、原理及注意事项。
一、等离子弧焊接技术的应用等离子弧焊入主要应用于高温环境下的金属材料，包括不锈钢、钼合金、铜合金、镍铬合金等。
等离子弧焊接技术的应用领域非常广泛，如汽车制造、航空航天、电子、石化等领域。
以汽车制造为例，车身焊接工艺的效率、质量和安全性都影响着整个车辆制造过程，而等离子弧焊接技术可以提供高效、稳定和精细的焊接工艺，因此被广泛应用于汽车生产车身焊接领域，提高了生产效率和质量。
二、等离子弧焊接技术的特点等离子弧焊接技术是一种非常特殊的焊接技术，它具有以下几个特点。
1. 清洁度高。
等离子弧焊接技术不需要使用膨胀剂和保护剂，焊接后的物件表面干净无污染。
2. 精度高。
等离子弧焊接技术具有非常高的精度，可以精确地控制等离子弧的大小及位置，从而实现焊接过程中的准确度要求。
3. 焊接效率高。
等离子弧焊接技术可以快速、高效的完成各种金属材料的焊接工作，因此适用于大规模的生产制造中。
4. 熔深大。
等离子弧焊接技术直接将电弧引入焊接部位，可以实现更深的熔深，从而可以焊接更厚的金属材料。
三、等离子弧焊接技术的原理等离子弧焊接技术是将金属加热至高温，从而溶解焊件并使其联结在一起的金属焊接技术。
等离子弧按其形成过程分为不稳定等离子弧和稳定等离子弧。
电弧通过高电压放电将焊接部位加热至高温度。
相应的金属材料会被气化并在形成等离子体的过程中，和大气中的气体相互反应，发生离子交换。
随着等离子体随电流运动，电弧持续存在，热能顺传至焊接部位，最终达到熔化和焊接的效果。
四、等离子弧焊接技术的注意事项在实际应用中，等离子弧焊接技术的操作也需要注意以下几个方面。
1.焊接材料的选取。
应该选择适合等离子弧焊接的材料，如不锈钢、铜合金、铝合金等。
铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析
铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析铝合金得到广泛应用，尤其是在航空航天领域。
然而，铝合金的可焊性不高，焊接过程中容易出现裂纹、气孔等缺陷。
为了充分利用铝合金的性能，需要研究不同焊接方式对焊接质量的影响。
本文将探讨铝合金等离子弧焊池形态与成形机理。
一、铝合金等离子弧焊原理等离子弧焊是一种高能量密度的焊接方法，适用于焊接不同种类的金属。
其原理是将电极与工件连接，构成一条电路。
通过电弧放电，产生高温的等离子体。
等离子体的热量使金属表面熔化，形成液态池。
随着焊接过程的进行，液态池逐渐凝固，形成焊缝。
等离子弧焊焊缝的形态受到多种因素的影响，包括电弧参数、气体保护、焊接速度等。
铝合金等离子弧焊过程中，由于铝合金的导电性较好，电弧能量相对较高，容易产生气孔、熔穿等缺陷。
因此，选择合适的工艺参数和气体保护方式至关重要。
二、铝合金等离子弧焊池形态分析焊接池是等离子弧焊最基本的焊接元素之一。
焊接池的形态对焊接质量有很大影响。
铝合金等离子弧焊焊接过程中，焊接池形态与池内液态金属流动状态、池底形态、池壁形态密切相关。
1.池内液态金属流动状态铝合金等离子弧焊过程中，半径不断变化的液态池将液态金属从焊接池底部引入，并在电弧下方形成不稳定的金属气体边界（MGB）。
2.池底形态铝合金等离子弧焊过程中，由于铝熔点较低，电弧高温直接作用于金属表面，很容易使池底冷却，池底有较大的凸起。
3.池壁形态铝合金等离子弧焊过程中，池壁形态密切关联焊接速度和电弧电流。
当焊接速度较低时，液态金属在池内逐渐凝固，池壁形态平坦；当焊接速度较快时，液态金属无法完全凝固，池壁形态呈现波浪状。
三、铝合金等离子弧焊成形机理分析铝合金焊接过程中，电弧能量通过等离子体传输到工件表面，可以被视为一系列微小的体积加热模式。
每个加热模式可以进一步划分为多个加热子模式。
当体积加热基本完成时，体积凝固过程作为一种反应形成。
铝合金等离子弧焊成形过程可粗略地分为以下几个步骤：1.金属的电熔金属的电熔是等离子弧焊的第一个步骤。
等离子弧焊
等离子弧焊一、等离子弧及其形成等离子弧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——等离子弧。
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。
经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。
目前广泛应用压缩电弧的方法将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪的喷嘴内部，并在喷嘴中通入等离子气，强制电弧从喷嘴的孔道通过。
这样电弧就受到了三种压缩——机械压缩、冷收缩、弧柱磁收缩。
于是弧柱导电截面缩小，电流密度增大。
改变喷嘴孔径和孔道长度，可在一定范围内调节弧柱的压缩程度。
通入冷离子气的作用①作为产生等离子弧的气体介质②冷却电弧③使弧柱周围形成一层良好的电阻和热阻的“冷气壁”，使电弧稳定。
二、等离子弧特性与自由钨弧相比，有如下特点1、能量特性等离子弧的最大压降是在弧柱区，因为弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大。
因此等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属。
另外，等离子弧能量密度可达100000~1000000W/cm2，比自由钨弧高，其温度可达18000~24000K，比自由钨弧高很多。
2、静特性其静特性曲线接近U形。
在小电流时，等离子弧为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作点。
3、等离子弧形态等离子弧成圆柱形，扩散角约5度，焊接时，当弧长发生波动时，母材的加热面积不会发生明显变化。
4、等离子弧的挺直度由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故挺度比自由钨弧好，焰流速度大，可达每秒300米以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。
三、等离子弧的类型按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧有转移型、非转移型和联合型三种1、非转移型等离子弧电源接于钨极和喷嘴之间，在离子气流押送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
工件本身不导电，而是被间接加热，因此热的有效利用率不高。
主要用于焊接金属薄板、喷涂和许多非金属材料的切割与焊接。
6章等离子弧焊讲述
割发明于 20 世纪 50 年代中期, 现已扩展到广泛
用于普通碳钢、低合金钢以及非金属材料的切割。 表 6-7 为 PAC 的一般适用厚度范围。PAC 的主要 工艺参数选择原则:（1-4）
（二）空气等离子弧切割 利用压缩空气作为离子气, 切割成本低, 空气
气中加入少量 H2
能力。
或 He ,
可以增强电弧的穿透
3）焊接速度应与焊接电流和等离子气流量相匹配（ 6-10）速度与焊接电流、等离子气流量呈正比关系 。焊速过高, 不仅会导致小孔消失,出现未焊透, 而且可能引起焊缝两侧咬边和出现气孔。
4）喷嘴高度：常取 3～5mm。 5）保护气体流量
（二）熔入型等离子弧焊接
焊 接
2016年10月27日
第六章 等离子弧焊 离子弧的形成条件、电弧特性、等离子弧发生
器的结构对电弧特性的影响以及等离子弧焊接与切
割的一般工艺技术, 简介等离子弧堆焊与喷涂的工
艺应用。
第一节 等离子弧特性及其发生器 一种较高能量密度的电弧热源, 显著有别于普 通电弧的电弧形态与能量特性, 在材料的焊接、切 割和表面工程等领域, 具有特殊的应用范围。
四、等离子弧发生器 等离子弧发生器用来产生等离子弧。按其用途不
同称为等离子弧焊枪、割枪和喷枪。
发生器的基本结构通常应满足以下要求:（1—7）
图 6-4 为 300A 等离子弧焊枪结构。
喷嘴、电极及其冷却结构是等离子发生器的关键 零部件, 其结构和尺寸对等离子弧的能量参数与工 作稳定性有决定性的影响。
6-1，
（2）转移型：须先引燃非转移弧, 高, 常用于切割、焊接及堆焊。 然后使电弧从喷
嘴转移到工件上。这种等离子弧温度和能量密度较
(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。
浅析等离子弧技术
浅析等离子弧技术焊接在人们平时的生产生活当中应用非常广泛，小到两个螺丝帽的连接，大到三峡大坝发电用的齿轮的连接，都要用到焊接。
随着社会的发展，生产力水平的不断地提高，一些领域的焊接要求在不断提高，如在航空领域火箭的外壳焊接，常用的焊接方法如手弧焊，氩弧焊等很难达到要求，而等离子弧焊可以很好地进行焊接，满足这些焊件特殊的要求，现在在一些尖端领域中，等离子弧焊接技术已经应用比较广泛，比如军事和航空等。
为了满足实际需要，等离子弧焊接技术研究也有了明显进步。
标签：等离子弧形成；等离子弧应用；等离子弧分类若是没有对焊接电弧进行外界压缩，那么这种焊接电弧便是自由电弧，自由电弧没有充分的进行气体电离，能量也无法高度集中，并且弧柱随着功率的增加而增加，所以弧柱的电流密度几乎是常数，其温度大约是5000℃-7700℃。
若是强迫压缩自由电弧，那么能够得到导电截面收缩比较小，能量比较集中，弧柱气体电离比较彻底的电弧，这便是等离子弧。
在焊接时，将等离子弧作为热源进行焊接的方式便是等离子弧焊。
电弧加热能够离解气体，高速通过水冷喷嘴时，会受到压迫，让能量密度以及电离度更大，从而形成等离子弧。
等离子弧本身的温度、发热量以及稳定性都比一般电弧高，焊接时焊接速度以及溶透力都比较出色。
1 等离子弧的形成形成等离子弧需要通过电弧压缩的办法将钨机缩入到喷嘴的内部，并将压力、流量一定的离子气通入到水冷喷嘴中去，电弧被强迫通过喷嘴孔道之后，便会形成能量和温度都比较高的等离子弧，电弧受到以下三种压缩作用：（1）机械压缩作用。
电弧的弧柱被迫通过细孔道的喷嘴，使弧柱截面的压缩变细，而不能自由扩大。
（2）热收缩作用。
电弧通过水冷的喷嘴，同时又受到外部不断送来的高速气流（如氮气，氩气）的冷却，这样弧柱外围受到强烈的冷却作用，使外围的电离度大大减弱，电弧电流只能从弧柱中心通过，电弧弧柱近一步被压缩。
（3）磁收缩作用。
带电粒子在弧柱内的运动，可以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。
等离子弧焊接的名词解释
等离子弧焊接的名词解释等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术，它利用弧焊的原理和等离子体的特性来实现焊接。
1. 弧焊基本原理弧焊是一种利用焊接电弧热量将金属材料熔化并通过填充材料形成焊缝的方法。
在等离子弧焊接中，焊工通过两电极间的电弧放电，使气体或气体混合物在高温电弧热作用下形成等离子体，然后利用等离子体的高温和大能量来熔化金属材料并完成焊接过程。
2. 等离子体的特性等离子体是带电的气体，它的特点是高温、高能量、导电性强以及能在电磁场中受力等。
这些特性使得等离子体在焊接过程中发挥重要作用。
等离子弧焊接中，通过控制等离子体的形成和行为，可以实现高效率、高质量的焊接。
3. 等离子弧焊接的设备等离子弧焊接需要特殊的设备来产生和控制焊接过程中的等离子体。
主要设备包括焊接电源、焊接电极、等离子弧焊枪和保护气体供给系统等。
焊接电源负责提供适当的电流和电压来维持电弧的稳定，并为电弧供能。
焊接电极是产生电弧的工具，常见的有钨极、钼极等。
等离子弧焊枪通过控制电弧的形成和维持，将电弧聚焦在焊接区域。
保护气体供给系统则提供保护气体，从而保护电弧、熔化金属和熔化池免受空气中的氧气和其他杂质的污染。
4. 等离子弧焊接的应用等离子弧焊接广泛应用于各个领域，特别是在航空航天、汽车制造、石油化工、核工程等重要领域中，具有重要的地位。
其应用范围包括焊接厚板、薄板、管道、容器等各种结构件，能够满足不同材料（如碳钢、不锈钢、铝合金等）的焊接需求。
5. 等离子弧焊接的优点等离子弧焊接具有以下优点：（1）焊接速度快，高效率；（2）焊接质量高，焊缝质量好；（3）可焊接不同材料的金属；（4）操作简单、易学易用。
总结等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术，通过利用等离子体的特性和弧焊的原理来实现焊接。
它具有广泛的应用领域和重要的地位，能够满足不同材料的焊接需求。
通过控制等离子体的形成和行为，等离子弧焊接能够实现高效率、高质量的焊接。
等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式
等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式第一篇：等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式焊接资料(1)母材凡氩弧焊可以焊接的资料均可用等离子弧焊接,如碳钢、耐热钢、蒙乃力<合金、可伐合金、钛合金、铜合金、铝合金以及镁合金等.除铝、镁及其合金外,其他资料均采用直流正接法焊接:铝、镁及其合金采用交流或直流反接法焊接金桥电焊条.直流正接等离子弧单道可焊资料厚度范围普通为0.3m6.4mm.交流变极性等离子弧单道可焊铝合金厚度可达12.7mm(小孔法).等离子弧焊接的冶金过程与氩弧焊相同,只是由等离子弧具有较小的弧柱直径,焊接时母材凝结量少,所以焊缝深宽比大、热影响区窄.每一种母材金属焊接时对预热、后热以及气体维护等工艺请求与氩弧焊相同.(2)填充金属与氩弧焊一样,等离子弧焊工艺能够运用填充金属.填充金属普通制成光焊丝或者光焊条.自动焊运用光焊丝作填充金属,手工焊则用光焊条作填充金属.填充金属的主要成分与被焊母材相同.(3)气体等离子焊枪有两层气体,即从喷嘴流出的离子气及从维护气罩流出的维护气.有时为了加强维护,还需运用维护拖罩及通气的反面垫板以扩展维护气的维护范围.对钨极应该是惰性的;以免钨极烧;护气对母材普通是惰性的,但假如类取决于被焊金属,可供选择的气体有:1)Ar气Ar气用于焊接碳钢、高强度钢及活性金属,如钛、钽及锆合金.焊接这些金属所用的气体中,即便含有极小量的H,也可能招致焊缝产生气孔、裂纹或降低力学性能.2)Ar-H2混合气焊接奥氏体不锈钢、镍合金及铜镍合金时,允许运用Ar-H2混合气体.Ar气中填加H2气可进步电弧温度及电弧电场强度,可以更有效地将电弧热量传送给工件,在给定的电流条件下能够得到较高的焊接速度.同时,H2具有复原性,运用Ar-H2混合气体能够取得更光亮的焊缝外观.但H2含量过多焊缝易呈现气孔及裂纹,普通p(H2)限制在7.5%以下.但是,在小孔焊接工艺中,由于气体以充沛逸出,加p(H2)范围为5%一15%,工件越薄,允许H2的比例越大.如小孔法焊6.4mm不锈钢时,加p(H2)为5%;而停止3.8mm不锈钢管道高速焊时,允许加p(H2)达15%."运用Ar-H2混合气体作离.混合气体作离子气时,由于电弧温度较高,应降低喷嘴孔径的额定电流.3)Ar-He混合气He气也是m种惰性气体,当被焊工件不允许运用Ar-H2混合气时,可思索运用Ar-He混合气.在Ar-He混合气体中,p甲(He)超越40%以上电弧热量才干有明显的变化.p(He)超越75%时,其性能根本与纯He相同,通常在Ar气中参加p(He)=50%~75%停止钛、铝及其合金的小孔焊及在一切金属资料上熔敷焊道.4)He气采用纯He 作离子气时,由于弧柱温度较高,会降低喷嘴的热负载,会降低喷嘴的运用寿命及承载电流的才能,另外He气密度较小,在合理的离子气流量下难以构成小孔.所以,纯He仅用于熔透法焊接,如焊接铜.5)Ar-C02混合气由于维护气体不与钨极接触,在小电流焊接低碳钢及低合金钢时,允许在维护气中添加适性气体,其流量在10~15L/min之内.如在Ar中加甲(C02)为25%作维护气焊接死心叠片.典型大电流焊接及小电流焊接条件下的气体选择分别见表1及表2.表1 大电流等离子弧焊接用气体选择表2 小电流等离子弧焊接用气体选择焊接工装(1)接头方式用于等离子弧焊接的通用接头方式为:I形坡口、单面V 形和U形坡口以及双面V形和U形坡口.这些坡口方式用于从一侧或两侧停止对接接头的单道焊或多道焊,除对接接头外,等离子弧焊也合适于焊接角焊缝和T形接头,而且具有良好的熔透性.厚度大于1.6mm但小于表3所列厚度值的工件,可不开坡口,采用小孔法单面一次焊成.关于厚度较大的工件,需求开坡口对接焊时,与钨极氩弧焊相比,可采用较大的钝边和较小的坡口角度.第一道焊缝采用小孔法焊接,填充焊道则采用熔透法完成.图1为两种焊接办法所需V形坡口几何外形的比拟.图1 等离子弧焊和钨极氩弧焊V形坡口外形的比照hh钨极氩弧焊mm等离子弧焊焊件厚度假如在0.05~1.6mm之间,通常运用熔透法焊接.常用接头型式如图2所示.图2 薄板焊接接头方式a)I形对接接头b)卷边对接接头 d)卷边角接接头 d)端接接头tm板厚(0.025~1mm)hm卷边高度=(2~5)表3 一次焊透的厚度(单位:mm)(2)装配与夹紧小电流等离子弧焊对接头的装配请求和钨极氩弧焊相同.引弧处坡口边缘必需严密接触,间隙不应超越金属厚度的10%,难以坚持上述公差时必需添加填充金属.关于厚度不大于0.8mm的金属,焊接接头的装配和夹紧请求如表4、图3和图4所示.表4 厚度<0.8mm的薄板对接接头装配请求①反面用Ar或He维护.②板厚小于0,25mm的对接接头引荐采用卷边焊缝.图4 厚度小于0.8mm的薄板对接接头图5 厚度小于0.8mm的薄板端面接头装配请求a)间隙 b)错边 c)夹紧间隔图4给出了接头间隙和错边的允许偏向、压板间距以及垫板凹槽等的尺寸.允许偏向与板厚成比例,I形坡口对接接头允许的最大间隙为0.2t.图5给出了端接接头的装配和夹紧的允许偏向.端接接头的允许偏向比对接接头大得多.所以端接接头是金属箔片较便当的衔接接头.焊接如壁厚0.1~0.2mm的金属薄片时,焊口左近微小的热量动摇都可能使消融焊道别离,致使无法得到连续的焊缝.因而请求夹具在整个焊接过程中年工件严密接触,应用夹具对焊件的良好散热作用稳定焊缝成形以及降低焊接变形.如普通夹具压紧箔件效果不好,司思索运用气动琴键夹具或弹簧琴键夹具.图6是焊接lmm以下不锈钢对接接头的工装参数曲线.焊接夹具普通分为压板和带凹槽的垫板(图6).当采用熔透法焊接时,垫板与氩弧焊时相同,启齿凹槽的垫板用以支撑熔池,但采用小孔法焊接时,熔池是由外表张力支撑的,凝结的铁水不与垫板凹槽相接触.小孔法焊接用的典型垫板如图7所示,凹槽通常宽13mm,深19mm,这样的凹槽不只可以包容反面维护气,还为等离子射流提供一个穿出的空间.图6 小电流焊接不锈钢对接接头的工装参数曲线虚线示例:T=板厚,0.5 mmC=压板间距,3.5 mmD=垫板槽宽,2.0 mmI=焊接电流,9A图7 小孔法等离子弧焊接用的典型垫板1m焊枪2m等离子射流3m工件4m反面维护气5m垫板(3)焊枪定位与氩弧焊一样,等离子弧能够停止全位置焊接.由于等离子弧指向性强,弧柱直径小,所以请求焊接时焊枪可以更准确地对准焊缝,即严厉地限制焊枪喷嘴轴线沿焊缝中心线的横向摆动.等离子电弧对弧长不敏感,所以焊枪喷嘴至工件的间隔不像氩弧焊时请求那么严厉.焊接工艺(1)熔透法能够选择手工及自动两种方式停止熔透法焊接.1)手工熔透法手工熔透法焊接的最佳电流范围是0.1~50A.当电流超越50A,运用于工氩弧焊更为经济.运用等离子弧焊设备的过程是先引燃维弧,开端焊接时再引燃主弧.如m段时间内需焊接多段焊缝或多个焊点,在完成一段焊缝或一个焊点时,能够只熄灭主弧,保管维弧.这样,在下m次焊接时,便能够便当地引燃主弧,而不像氩弧焊那样重复地运用高频引弧.而且,等离子弧长偏向+/-1mm对焊缝质量无影响,所以手工等离子弧特别合适焊接需求重复引燃主弧,而又无法准确控制弧长的焊接工艺,如焊接丝网.2)自动熔透法自动熔透法焊接工艺应用普遍,特别是焊接小型精细元件如医疗设备元件、光学仪器元件、精细仪器元件、丝材、膜盒或波纹管等.在许多焊接应用中,熔透法等离子弧应用微程序控制焊接参数.如控制起弧电流、电流上升、脉冲电流、电流衰减及引弧电流.由于高频引弧器仅用来引燃维弧,焊接时无需再用高频引弧器便能够顺利地在工件与电极之间树立起转移弧.因而,等离子弧设备工作时不会损坏四周其他的电子设备.这种特性使等离子弧设备能够在电子检测设备、机器人、计算机四周运用而无需对这些设备加以隔离或防护.熔透型等离子弧焊接工艺参数参考值见表5及6.(2)小孔法小孔法只能采用自动焊.小孔法焊接需求准确地控制起弧与-收弧、离子气流量、焊接电流、焊接速度等工艺参数.1)起弧与收弧板厚小于3mm时,能够直接在焊件上起弧及收弧.板厚大于3mm时,关于纵缝,能够采用引弧板及引出板,将小孔起始区及收尾区扫除在焊缝之外.环缝焊接时,须采用电流及离子气量递增的方式构成适宜的小孔构成区,而采用电流及离子气量递加的方式取得小孔收尾区.图8是小孔焊时电流及离子弧气流量斜率控制曲线.有的等离子弧设备装备了先进的流量控制器,能够在焊接过程中准确地控制离子气流量.表5熔透型等离子弧焊接工艺参数参考值表6 微束等离子弧焊接不锈钢的焊接工艺参数参考值注:1.维护气:95%Ar-5%H2、流量10L/min.2.反面维护气:Ar,流量5L/min.①离子气:Ar.②填充丝:310不锈钢,砂1.1mm.③填充丝:310不锈钢,p1.4mm.图8 厚板环缝小孔焊时焊接电流及离子气流量斜率控制曲线2)离子气流量离子气流量增加,可使等离子流力和熔透才能增大,在其他条件不变时,为了构成小孔,必需要有足够的离子气流量,但是离子气流量过大也不好,会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形,喷嘴孔径肯定后,离子气流量大藐视焊接电流和焊接速度而定,亦即离子气流量、焊接电流和焊接速度这三者之间m要有恰当的匹配.3)焊接电流焊接电流增加等离子弧穿透才能增加,和其他电弧焊办法一样,焊接电流总是依据板厚或熔透请求来选定的,电流过小,不能构成小孔,电流过大,又将因小孔直径过大而使熔池金属坠落.此外,电流过大还可能惹起双弧现象.为此,在喷嘴构造肯定后,为了取得稳定的小孔焊接过程,焊接电流只能被限定在某一个适宜的范围内,而且这个范围与离子气的流量有关.图9a为喷嘴构造、板厚和其他工艺参数给定时,用实验办法在8mm厚不锈钢板上测定的小孔型焊接电流和离子气流量的匹配关系.图中1为普通圆柱型喷嘴,2为收敛扩散型喷嘴,后者降低了喷嘴紧缩水平,因此扩展了电流范围,即在较高的电流mF也不会呈现双弧.由于电流上限的进步,因而采用这种喷嘴可进步工件厚度和焊接速度.图9 小孔型焊接工艺参数匹配4)焊接速度焊接速度也是影响小孔效应的一个重要工艺参数.其他条件一定时,焊速增加,焊缝热输入减小,小孔直径亦随之减小,最后消逝.反之,假如焊速太低,母材过热,反面焊缝会呈现下陷以至熔池走漏等缺陷.焊接速度确实定,取决于离子气流量和焊接电流,这三个工艺参数互相匹配关系见图9b.由图可见,为了取得平滑r的小孔焊接焊缝,随着焊速的进步,必需同时进步焊接电流,假如焊接电流一定,增大离子气流量就要增大焊速,若焊速一定时,增加离子气流量应相应减小电流.5)喷嘴间隔间隔过大,熔透才能降低:间隔过小则形成喷嘴被飞溅物粘污.普通取3m8mm,和钨极氩弧焊相比,喷嘴间隔变化对焊接质量的影响不太敏感.6)维护气体流量维护气体流量应与离子气流量有一个恰当的比例,离子气流量不大而维护气体流.量太大时会招致气流的紊乱,将影响电弧稳定性和维护效果.小孔型焊接维护气体流量普通在15~30L/min范围内.常用四类金属(碳钢和低合金钢、不锈钢、钛合金、铜和黄铜)小孔型焊接的工艺参考值见表7.表7 小孔型等离子弧焊接工艺参数参考值①碳钢和低合金焊接时喷嘴高度为1.2mm:焊接其它金属时.为4.8mm~采用多孔喷嘴;②预热到316~C~焊后加热至399~C:保温1h;③焊缝反面须用维护气体维护.④60.V形坡口,钝边高度4.8mm:⑤直径1.1mm的填充金属丝,送丝速度152cm/min.⑥请求采用维护焊缝反面的气体维护安装和带后拖的气体维护安装:⑦30.V形坡口,钝边高度9.5mm:⑧采用普通常用的凝结技术和石墨支撑衬垫.焊接缺陷等离子弧焊常见特征缺陷有:咬边、气孔等.(1)咬边不加填充丝时最易呈现咬边,产生咬边的缘由为:1)离子气流量过大,电流过大及焊速过高.2)焊枪向一侧倾斜.3)装配错边,坡口两侧边缘上下不平,则高位置一边咬边.4)电极与紧缩喷嘴不同心.5)采用多孔喷嘴时,两侧辅助孔位置偏斜.6)焊接磁性资料时,电缆衔接位置不当,招致磁偏吹,形成单边咬边.(2)气孔等离子弧焊的气孔常见于焊缝根部,惹起气孔的缘由是:第二篇：管子的装配工艺及焊接工艺要求管子的装配工艺及焊接工艺要求ⅠⅡ级管子的装配要求：(1)对接管端要开V形破口，破口角度为30°角（正负差为0.5°）。
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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。
用途：焊细丝、箔材、不锈钢0.025mm的薄板。
二、等离子弧焊设备及电源特性
设备组成：
由焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统、水路系统等组成。
图7 等离子弧焊设备构造简图
可分为：
大电流等离子弧焊接设备——采用转移型电弧。
微束等离子弧焊接设备——30安培以下采用联合型电弧。
1.焊接电源：
由于等离子弧工作在特性曲线的平特性段，所以电源一般采用下降或恒流特性外特性。
图8 自由电弧和压缩电弧特性曲线简图
需要较高的空载电压。
纯Ar时65～80伏
Ar+H2混合气时110～120伏
一般采用直流正接（负极型），焊A l、Mg、铝青铜时采用交流。
2.气路：
离子气——分三路供给，其中一路调节气路衰减时间。
保护气——Ar
背面保护气——Ar
3.控制系统：
高频引弧器、行走小车、填充焊丝拖动控制、衰减控制、程序控制电路等组成。
图9 等离子弧焊工作程序循环图
4.水路系统：
冷却喷嘴用。
5.焊枪：
焊枪中压缩喷嘴
是最关键部件。
它的
结构类型和尺寸对等
离子弧的性能起决定
性作用。
主要尺寸：
喷嘴孔径dn
孔道长度L0 图10 等离子弧焊枪的术语
表1 等离子弧电流与喷嘴孔径间的关系（1）喷嘴孔径dn：
它决定等离子
弧的直径和能量密
度，喷嘴孔径dn的
大小应根据电流和
离子气流量来决定。
（2）孔道长度L0：
表2 喷嘴孔道比
L0/dn来表示孔道
压缩特征。
过大会导致双弧产生。
（3）压缩角α：
对弧的压缩影响不大。
一般60°～90°左右， 60°的应用最多。
（4）电极：
钍钨极、铈钨极、锆钨极（锆 0.15～0.40%）
内缩Lr：
对等离子弧影响很大。
过大会引起双弧。
一般采用Lr=Lo±0.2mm
同心度：
一般要求周围占75～80%左右。
图11 同心度示意图
三、双弧问题
在转移弧时，除钨极与工件之间等离子弧
外，钨极与喷嘴工件之间也产生电弧现象。
主
要危害在于主电弧电流降低，破坏正常焊接，
烧毁喷嘴。
防止双弧措施：
1.正确选择焊接电流和气体流量；
2.合理选用孔道长度；
3.保证同心度；
4.电极内缩不能太大；
5.喷嘴与工件距离不要太近；
6.加强冷却作用。
图12 双弧示意图
四、等离子弧焊接典型应用及特点
1. 用途
直流等离子弧焊：
可以含碳钢、不锈钢、耐热钢、镍及其合金、钛及其合金、钢及其合金等。
交流等离子弧焊：
可焊铝、镁及其合金、铸青铜、铝青铜等。
1）微弧等离子焊接举例（见第4页）
不锈钢的焊接
因科镍、铜、钛的焊接
2）等离子焊接举例不锈钢的等离子焊接
钛的等离子焊接
镍的等离子焊接
非合金的等离子焊接
3）离子焊接与TIG焊比较（见第6、7页）
焊接速度的比较
等离子弧焊与TIG焊典型区别
4）其它等离子弧焊方法（见第8页）等离子—MIG焊接
用途：
厚板深熔焊，薄板高速焊。
目的：
提高生产效率。
等离子粉末堆焊
特点：
①易实现过程自动化；
②生产率高（熔敷率高）；
③质量好（稀释度低）；
④易选用各种配方的合金粉末。
用途：
轴承、阀门芯、工具、推土机零件、叶片的制造和维修。
注意：
①受热的粉末形成熔滴，引起双弧。
因采用扩散型喷嘴。
②粉末的粗粒度有一定的影响。
一般选用40～120目。
等离子热丝堆焊
特点：
①提高熔敷率，生产率高；
②降低稀释度，焊接质量好。
用途：
石油化工、厚壁容器、核反应堆容器、耐磨耐蚀大面积堆焊。
2.优点：
1）在一定厚度的范围内，工件不开坡口；
2）在不留间隙的情况下，可单面焊双面成形；
3）电弧稳定；
4）热量集中，热影响区小，焊接变形量小；
5）生产率高；
6）可焊难熔、易氧化、热敏感性强的材料；
3.缺点：
1）设备投资较大；
2）对操作要求高；
3）难以手工操作。