科技成果——脉冲微束等离子弧焊接技术及设备
微束等离子弧焊工艺简介
微束等离子弧焊工艺简介微束等离子弧焊是一种高精度的电弧焊接技术，广泛应用于精密零部件、半导体器件、电子元件等领域。
它采用微束等离子弧作为焊接热源，通过电弧在工件上产生高温，使工件表面熔化并形成焊缝，从而实现焊接的目的。
微束等离子弧焊的工艺过程较为复杂，需要精密的设备和严格的操作。
首先，工件需要进行准备，包括清洁、定位和固定等工作。
接下来，需要进行电弧调试，通过调整并控制电弧的形状和稳定性，使其能够提供稳定的热源。
然后，根据工件的材料和要求，选择合适的等离子气体和焊接参数，如电流、电压和焊接速度等。
最后，进行焊接操作，将等离子弧聚焦到焊缝上，通过高温使工件熔化并形成焊接连接。
微束等离子弧焊具有许多优点。
首先，由于采用微束等离子弧，焊接热源集中、温度高，可以实现高精度的焊接，保证了焊接质量。
其次，焊接过程中对工件的热影响较小，可以实现无变形、无残余应力的焊接。
此外，微束等离子弧焊还具有焊缝熔透深度大、焊缝形态美观、焊接速度快等特点。
然而，微束等离子弧焊也存在一些局限性。
首先，设备和操作要求较高，成本较高。
其次，焊接效率较低，适用于焊接小批量、高精度的工件，不适用于大规模生产。
此外，焊接材料也有一定的要求，对于某些特殊材料可能无法实现有效焊接。
总的来说，微束等离子弧焊作为一种高精度的焊接技术，在精密制造领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，相信它将在更多领域发挥重要作用。
微束等离子弧焊是一种高精度的电弧焊接技术，采用微束等离子弧作为焊接热源，通过电弧在工件上产生高温，使工件表面熔化并形成焊缝，从而实现焊接的目的。
与传统的焊接方法相比，微束等离子弧焊具有更高的焊接精度和质量，适用于对焊接质量要求较高的领域，如精密零部件、半导体器件、电子元件等。
微束等离子弧焊的核心技术是等离子弧的形成和控制。
等离子弧是由高频电源引起电离气体放电而产生的，其工作原理类似于等离子切割。
在微束等离子弧焊中，焊接电弧十分细小，能够实现焊缝的高精度定位和熔透深度的控制。
等离子弧焊的工艺方法
等离子弧焊的工艺方法1、等离子弧焊的基本方法等离子弧焊可分为穿透型、熔透型和微束等离子弧焊三种。
（1）穿透（小孔）型等离子弧焊电弧在熔池前穿透工件形成小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道的方法称为穿透（小孔）型等离子弧焊，如下图a所示。
▲等离子弧焊a）穿透型等离子弧焊b）微束等离子弧焊1—电极2—离子气3—冷却水4—保护气5—等离子弧6—焊件7—喷嘴8—维弧9—垫板10—压板它是利用等离子弧的能量密度大、挺直度好、等离子流量大的特点，将焊件熔透并产生一个贯穿焊件的小孔。
被熔化的金属在电弧吹力、液体金属重力和表面张力相互作用下保持平衡。
焊枪前进时，小孔在电弧后方锁闭，形成完全熔透的焊缝。
小孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。
当工件厚度增大时所需的能量密度也要增加，然而等离子弧能量密度是有限的，所以穿透型等离子弧焊只能在一定的板厚范围内实现。
各种材料一次焊透的厚度见下表。
大电流等离子弧焊一次可焊透厚度穿透型等离子弧焊最适宜焊接厚3～8mm的不锈钢、厚12mm以下的钛合金及铝合金、厚2～8mm的低碳钢或低合金钢，以及铜和铜合金、镍和镍合金的对接焊缝。
（2）熔透型等离子弧焊在焊接过程中只熔透工件而不产生小孔效应的焊接方法称为熔透型等离子弧焊，简称熔透法。
熔透型等离子弧焊是离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时的一种等离子弧焊。
此种方法基本上与钨极氩弧焊相似，随着焊枪向前移动，熔池金属凝固成焊缝。
它适用于板厚小于3mm的薄板I形坡口、不加衬垫单面焊双面成形，厚板开V形坡口多层焊。
其优点是焊接速度比钨极氩弧焊快。
（3）微束等离子弧焊利用小电流（通常在30A以下）进行焊接的等离子弧焊，通常称为微束等离子弧焊，又称为针状等离子弧焊，如上图b所示。
它是采用ф0.6～ф1.2mm的小孔径压缩喷嘴及联合型弧，当焊接电流小于1A时，仍有较好的稳定性。
微束等离子弧焊特别适合于薄板和细丝的焊接。
焊接不锈钢时，最小厚度可以达到0.025mm。
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
等离子弧焊与切割及其他焊接技术
等离子弧焊与切割及其他焊接技术等离子弧焊与切割及其他焊接技术等离子弧焊原理、设备及材料等离子弧焊接与切割是在钨极氩弧焊的基础上形成的，是焊接领域中较有发展前途的一种先进工艺。
等离子弧焊接利用等离子弧的高温，可以焊接电弧焊所不能焊接的金属材料，甚至解决了氩弧焊所不能解决的极薄金属焊接问题;可以切割氧—乙炔焰不能切割的难熔金属和非金属。
一、等离子弧的形成及类型1.等离子弧的形成焊条电弧焊所形成的电弧（图8—1a）未受到外界的约束，弧柱的直径随电弧电流及电压的变化而变化。
能量不是高度集中，温度限制在5 730～7730℃，故称为自由电弧。
如果对自由电弧的弧柱进行强迫"压缩"，就能将导电截面收缩得比较小，从而使能量更加集中，弧柱中气体充分电离。
这样的电弧称为等离子弧。
对自由电弧的弧柱进行强迫压缩作用通称"压缩效应"。
"压缩效应"有如下3 种形式（1）机械压缩效应如图8--1b所示，在钨极（负极）和焊件（正极）之间加上1个较高的电压，通过激发使气体电离形成电弧，此时用一定压力的气体作用于弧柱，强迫其通过水冷喷嘴细孔，弧柱便受到机械压缩，使弧柱截面积缩小，称为机械压缩效应。
（2）热收缩效应如图8—1c 所示，当电弧通过水冷喷嘴，同时又受到不断送给的高速等离子气体流（氩气、氮气、氢气等）的冷却作用，使弧柱外围形成一个低温气流层，电离度急剧下降，迫使弧柱导电截面进一步缩小，电流密度进一步提高，弧柱的这种收缩称为热收缩效应。
（3）磁收缩效应电弧弧柱受到机械压缩和产生热收缩效应后，喷嘴处等离子弧的电流密度大大提高。
若把电弧看成一束平行的同向电流线，则其自身磁场所产生的电磁力，使之相互吸引，由此而产生电磁收缩力，这种磁收缩作用迫使电弧更进一步的受到压缩，如图8—1d所示。
在以上3 种效应的作用下，弧柱被压缩到很细的程度，弧柱内气体也得到了高度的电离，温度高达16000～33000℃，能量密度剧增，而且电弧挺度好，具有很强的机械冲刷力，形成高能束的等离子弧。
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。
等离子弧焊接技术探讨
等离子弧焊接技术探讨作者：余文革来源：《电子世界》2012年第08期【摘要】本文介绍了等离子弧焊接的产生、分类，以及焊接设别等，并对等离子焊接和TIG焊接进行了对比。
【关键词】等离子；弧焊接1.等离子弧焊接的基本概念用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子弧焊接。
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。
2.等离子弧的产生在钨极与喷嘴之间或钨极与工件之间加一较高电压，经高频振荡使气体电离形成自由电弧，该电弧受下列三个压缩作用形成等离子弧。
①机械压缩效应（作用）——电弧经过有一定孔径的水冷喷嘴通道，使电弧截面受到拘束，不能自由扩展。
②热压缩效应——当通入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷气流均匀地包围着电弧，使电弧外围受到强烈冷却，迫使带电粒子流（离子和电子）往弧柱中心集中，弧柱被进一步压缩。
③电磁收缩效应——定向运动的电子、离子流就是相互平行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使弧柱进一步收缩。
电弧经过以上三种压缩效应后，能量高度集中在直径很小的弧柱中，弧柱中的气体被充分电离成等离子体，故称为等离子弧。
当小直径喷嘴，大的气体流量和增大电流时，等离子焰自喷嘴喷出的速度很高，具有很大的冲击力，这种等离子弧称为“刚性弧”，主要用于切割金属。
反之，若将等离子弧调节成温度较低、冲击力较小时，该等离子弧称为“柔性弧”，主要用于焊接。
3.等离子弧形势按电源连接方式的不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式。
（1）非转移型等离子弧钨极接电源负端，焊件接电源正端，等离子弧体产生在钨极与喷嘴之间，在等离子气体压送下，弧柱从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
（2）转移型等离子弧钨极接电流负端，焊件接电流正端，等离子弧产生的钨极和焊件之间。
因为转移弧能把更多的热量传递给焊件，所以金属焊接、切割几乎都是采用转移型等离子弧。
SG3525在微束等离子弧焊接电源中的应用
河 北软 件 职 业技 术 学 院 （ 河北 保 定 ０ １０ ） ７ ００
摘 要： 论述微束等 离子弧焊接 电源的特点 以及在 国 内的发展情 况， 绍新型 Ｐ 介 ＷＭ 芯片 Ｓ ３２ 引脚 功能及 Ｇ ５５
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（０ １）闭锁控制 （ 引脚 １） 外部关断信号输入端。 ０： 该端接高 电平时控制器输 出被禁止。该端可与保护电 路相连 ，以实现故障保护。
艺。
环双环系统 ，因此 ，无论开关 电源 的电压 调整率、负
载调整率和瞬态响应特性都有提高 ， 目前 比较理想 是
的新型控制器。 ２ Ｓ ３２ 内部框 图 （ ． Ｇ ５５ １ 见图 １ ）
从 当前的市场情况来看 ，国内生产微束等离子弧
机厂、 哈尔滨焊接研究所等 ， 主要采用 的是模拟技术 。 国外的产 品主要有 ：法国 Ｓ Ｆ Ａ 、德国 Ｅ ＷＭ、美国飞 马特等公司 ，其产 品都是采用数字技术 。在稳定性以
钢 、普 通 碳 素 钢 、可 伐 合 金 、蒙 耐 尔 合 金 、钛 合 金 、
２Ｓ ３ ２ Ｇ ５ ５简介
Ｓ ３２ 是美 国硅通用半导体公司推出的电流控制 Ｇ ５５
型Ｐ ＷＭ 控制器 ，所谓 电流控制型脉宽调制器是按照 接反馈 电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直 接用流过输出电感线 圈的信号与误差放大器输 出信号 进行 比较 ， 从而调节 占空比使输出的电感峰值 电流跟
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科技成果——脉冲微束等离子弧焊接技术及设备
技术开发单位沈阳工业大学
成果简介
在变压器、高压开关等行业的设备中，有波纹管、膨胀器等部件，制造波纹管、膨胀器主要采用超薄板（0.1-0.8mm）焊接技术；在半导体器件封装领域，需要采用超薄板焊接技术；还有很多应用领域。
超薄板焊接需要脉冲微束等离子弧焊接技术及设备。
经过多年的实践表明，脉冲微束等离子弧焊接技术先进、焊接效率高、焊接质量稳定、设备运行可靠。
脉冲微束等离子弧焊机可进行手工焊接，也可根据需要配合相应的自动转台或自动直线运动胎具，进行自动焊接环形、直线和其它形状焊缝，可精密焊接不绣钢、低合金钢、铜及铜合金、钛及钛合金、镍及镍合金等多种金属材料及其合金的超薄件结构。
应用范围
在波纹管、膨胀器、半导体器件封装等产品的制造过程中，超薄板焊接技术是重要加工工艺，焊接技术决定产品质量及生产效率。
脉冲微束等离子弧焊接技术及设备是波纹管、膨胀器、半导体器件封装等产品制造行业的重要加工技术。
技术特性
脉冲微束等离子弧焊接设备应用单相220V电源，电源额定1500VA；等离子气体用氩气，离子气流量0.15-0.4L/min；保护气体用氩气及氢气，氩气流量3.0-4.8L/min；氢气流量0.1-0.3L/min。
脉冲微束等离子弧焊接设备焊接操作简便，焊接操作者培训容易。