等离子喷焊文献综述
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。
等离子喷焊层的金相组织与分析
金相组织与分析Co基合金喷焊层组织大致可分为以下几个区域：熔合区、近熔合区、中间区和近表面区。
3.2.1 纯Co基合金喷焊层的金相组织图3.5是Co基合金喷焊层近熔合区的金相图。
从图3.5中可以看出喷焊层和基体之间存在一过渡区称为熔合区，熔合区组织为平面晶。
图3.5 Co基合金喷焊层近熔合区的组织形成的主要原因是等离子弧喷焊所输入的热量大而集中，形成的熔池较小，熔池开始凝固时，喷焊层和基体结合面处存在极大的正温度梯度G，而结晶速度R很小，G/R比值很大，为低速平面状生长，呈现平面状结晶[27, 28]，如图3.5b所示的白亮的铁素体组织。
它是由喷焊层与基体的成分差别很大，等离子喷焊时喷焊层与基体相互稀释而出现。
喷焊层和基体的白亮带比较曲折，有部分呈齿牙状态，说明在等离子弧高能热源作用下喷焊层中的元素和基材在形成熔池的过程中元素互相强烈扩散，凝固后形成了冶金结合层[29]。
由界面向熔池内部延伸，G迅速减小，而结晶速度R逐渐增大，固液平面界面失稳，而出现胞状晶直至树枝晶。
熔池的热量通过界面由基体传出，故该处结晶方向为垂直于界面向熔池中生长。
近熔合区层的组织由于在等离子弧高能热源作用下，液态成分起伏较大，局部微区冷却速度不同，从而使组织呈现出明显的不均匀性。
随着凝固界面的推移，液相温度梯度逐渐减小，成分过冷加大，晶核迅速长大，从而形成近熔合区的柱状枝晶亚层以及喷焊层表面和近熔合区之间具有一定方向性的粗枝晶亚层。
粗枝晶主干大体上垂直于熔合区方向分布，也就是说直径主干的生长方向与热流方向基本一致[25]。
从图3.5b中可以看出喷焊合金显微组织具有快速凝固是亚共晶的枝晶生长特征，喷焊合金层在冷却过程中先析出γ枝状晶，在继续冷却过程中由已生成的枝晶主干之间存在温度梯度和浓度起伏，所以又沿枝晶主干生长成二次晶。
图3.6是Co基合金喷焊层中间区的金相图。
平面晶或胞状晶的前沿，由于溶质的富集而出现成分过冷，导致树枝晶的生长。
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。
一种等离子弧自动焊焊接方法
一种等离子弧自动焊焊接方法摘要该等离子弧自动焊焊接方法通过在工件表面生成等离子弧来进行焊接。
将工艺参数设置为适当的数值，通过自动控制等离子弧来实现焊接。
在焊接过程中，使用了保护气体防止氧化，确保焊接质量。
该方法可适用于各种金属的焊接，有很好的应用前景。
在实验中，通过对不同工件进行焊接试验，证明了该方法的有效性和实用性。
关键词：等离子弧，自动焊接，保护气体，焊接质量。
一、引言随着工业化和科技进步，焊接工艺也日益发展，从传统的手工焊接到机器自动焊接。
机器自动焊接，通常需要在训练有素的机器操作员的协助下完成，并需要复杂的设备和工具。
为了简化焊接操作，提高效率和精度，需要新的自动化焊接技术。
等离子弧自动焊焊接技术，正是针对这一需求开发出来的一种新技术。
等离子弧自动焊焊接技术，是利用等离子体的高温高能量来进行焊接。
通过在工件表面生成等离子弧，将工件加热到熔点以上，使其熔化融合。
等离子弧的能量消耗极快，且焊接速度较快，能大幅提高焊接效率。
等离子弧焊接过程中，使用保护气体来包围焊接区域，防止氧化，确保焊接质量。
采用等离子弧自动焊焊接技术，不仅能提高焊接效率，而且焊接质量也能得到保障。
1. 等离子弧焊接原理等离子体是具有电中性的高能电离态气体。
在气体放电装置中，通过高压电场和电流的作用，使气体中的电子获得足够的能量，从而脱离原子并与其他原子碰撞，形成等离子体。
等离子体具有高温、高能、高速、高辐射等特性。
在气体放电过程中，等离子体会发出强烈的光辐射和电磁波，这就是等离子弧。
2. 焊接方法等离子弧自动焊焊接方法是一种新型自动化焊接方法。
该方法基于等离子弧焊接原理，通过改变等离子弧的工艺参数实现自动化控制。
具体焊接方法如下：(1) 选择适当的工艺参数，包括等离子弧电流、电压、气体流量等。
(2) 安装等离子弧焊接设备，连接气体管道和电源。
(3) 对工件进行准备，去除油脂和腐蚀性物质。
(4) 确定焊接位置和焊接角度，开启设备。
(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。
磁场调控等离子喷焊制备NiWC复合涂层
第31卷第2期 2021年4月粉宋冶全工业POWDER METALLURGY INDUSTRYV ol. 31，No.2, p3卜36Apr. 2021DOI ： 10.13228/j.boyuan.issn 1006-6543.20190235磁场调控等离子喷焊制备N i/W C复合涂层仉会健h2，黄海鸿'，2，赵伦武K2，刘志峰h2，朱利斌u(1.合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥230009; 2.合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室，安徽合肥230009)摘要:针对等离子喷焊制备Ni/W C复合涂层存在的W C沉底问题，采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层，研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/W C涂层外加W C颗粒的分布调控问题。
采用维氏硬度计、扫描电镜(SE M)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(ED S)表征涂层组织结构和性能。
结果表明：未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线附近；在磁场作用下W C颗粒集中分布在涂层中间区域，W C底层距熔合线420 pm;有无磁场条件下的硬度值波动状况不同，无磁场时涂层硬度最大值为1400HV，外加磁场时硬度最大值为1450HV。
实验中W C颗粒几乎未发生热熔解，颗粒形貌保持完整。
磁场细化了涂层组织，促进了硬质相的产生，提升了涂层的硬度。
外加磁场解决了 W C沉底问题，可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。
关键词：磁场调控;等离子喷焊;Ni/W C合金;硬度文献标志码：A 文章编号：1006-6543(2021 )02-0031-06Ni/WC composite coating prepared by magnetic field controlled plasma transferarc weldingZHANG Huijian12,HUANG Haihong12,ZHAO Lunwu'% LIU Zhifeng12,ZHU Libin12(1.School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Key Laboratoryof Green Design and Manufacturing of Mechanical Industry, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)A bstract：Aiming at the problem of WC sinking in preparing Ni/WC composite coating, the coating was fabricated by plasma transfer arc welding technology under the applied external magnetic field. The distribution of Ni/WCcoating plus WC particles under the applied magnetic field was investigated, and the microstructure and propertiesof the coating were characterized by vickers durometer, SEM, OM and EDS. The results showed that WC was deposited near the coating fusion line when no magnetic field was applied, while WC particles were concentrated inthe middle area of the coating when the magnetic field was applied, with a distance of 420 jim from the bottom ofthe area to the coating fusion line. The hardness of the coating fluctuated with the applied magnetic field. The maximum value of the hardness was 1400HV without external magnetic field, and it was 1450HV with external magnetic field. In the experiment, WC particles almost did not melt and the particle morphology remained intact. The mag-netic field refines the coating structure, promotes the generation of hard phase and improves the hardness of thecoating. The external magnetic field solves the problem of WC subsidence and could be adjusted according to theengineering requirements.Key w ords：magnetic field; plasma transfer arc welding; Ni/WC alloy; hardness等离子喷焊具有生产效率高、工艺稳定性好及 涂层质量高等优点队可以制得耐热、耐腐蚀、耐磨基金项目：国家t点研发计划课题资助项目（20丨8YFB2002丨03);国家自然科学基金资助项目（51675155,51722502)作者简介：仉会健(1995—),男，硕士，主要研究方向为苒制造。
等离子喷涂原理与应用详解 共40页
等离子喷涂的基材表面预处理
喷砂，sand blasting，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程。
基体的表面准备是热喷涂作业中非常重要的环节，涂层的结合质量直接与 表面的清洁度
粗糙度有关，必须根据基体材料的材质类型和表面涂层的要求、喷涂材料 的特性来正确地制备表面。表面制备有两个目的，一是清洁基体表面，二是粗 化表面以提高涂层和基体的粘结力。通常采用喷砂的方法可同时达到以上两个 目的。
等离子喷涂的发发展史
19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放 电现象，这实际上是等离子体实验研究的起步时期。
1879年英国的W.克鲁克斯采用“物质第四态”这个名词来描述气体放电管中的电离气体。
美国的I.朗缪尔在1928年首先引入等离子体这个名词，等离子体物理学才正式问世。
等离子喷涂的定义、原理 和特点
等离子喷涂具有以下特点：
1）可喷材料及为广泛 由于等离子喷涂时焰流温度高、热量集中，弧柱中心温度可升高到
15000-33000℃，它能熔化一切高熔点和高硬度材料。这是其它喷涂方法所不 能实现的。 2）涂层致密，结合强度高（相对一火焰喷涂）
因为等离子喷涂能使粉末获得较大的动能，且粉末温度又高，所以，喷 涂获得的涂层致密度，一般在90%-98%之间，结合强度可达65-70MPa。 3）对工作热影响小
2. 与气相沉积的区别
1）根本方法不同（定义） 等离子喷涂是将材料输送到高温等离子射流中，粉末颗粒在高温等离子射
被瞬间加热到熔化或者半熔化状态，并以单个颗粒为单元分别凝固在零件表面 形成层片状堆积涂层
气相沉积是将一种或数种材料通过电阻加热、离子轰击或者电子束照射方 法使其气化（化化学分解），以直接气－固沉积方式（或发生化学反应）在零 件表面形成几微米的致密涂层。
等离子与火焰喷涂镍铝涂层性能研究
焰喷涂涂层硬度，这也进一步验证了上述结论。
表２ ＮｉＡｌ涂层维氏硬度测试结果
＂ｌｈｂｌｅ ２ Ｖｉｃｋｅｒｓ ｌｍｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＮｉＡＩ ｃｏａｔｉｎｇ
样品编号 等离子 火焰
１ １４７．０２
２ １５８．５０
３ １５４．９１
１１２．４０ １０４．８０ ９８．４９
４ １５４．０７
ＺＨＵ Ｊｉａ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ，ＳＨＩ Ｍｉｎｇ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄ ＮｉＡＩ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅｉｒ ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ａｉｒ ｐｌａｓｍａ ｓｐｒａｙｉｎｇ ａｎｄ ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＮｉＡＩ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ａｉｒ ｐｌａｓｍａ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｌｏｗｅｒ ｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｅｒ ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｄｅ ｂｙ ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮｉＡｌ ｃｏａｔｉｎｇ；Ａｉｒ ｐｌａｓｍａ ｓｐｒａｙｉｎｇ；Ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ
表１ ＮｉＡ！涂层结合强度测试结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＮｉＡ！ｃｏａｔｉｎｇ
２．４硬度测试
对等离子和火焰喷涂法制备的ＮｉＡｌ涂层进行
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1 文献综述1.1 等离子喷焊的概况和发展喷焊(spraying welding)是在热喷涂过程中同时对机体加热，使焊层在基体表面熔化，形成喷焊层的方法，又称热喷焊。
喷焊包括喷涂和重熔两个过程。
等离子喷焊技术是采用等离子弧作为热源加热基体，使其表面形成熔池，同时将喷焊粉末送入等离子弧中，粉末在弧柱中得到预热，呈熔化或半熔化状态，被焰流喷射至熔池后，充分熔化并排除气体和熔渣，喷枪移开后合金熔池凝固，形成喷焊层的工艺过程[4]。
等离子喷焊是20 世纪60 年代出现的新技术，由于其具有的独特优越性，一直受到工程界人士的重视。
进入70 年代，等离子喷焊技术进一步被接受，开拓了新的应用领域，得到了新的发展，例如，在合金粉末中添加碳化物来增加表面性能，同时也出现了许多不同形式的喷焊枪。
80 年代初期，许多行业认识到等离子喷焊的优越性，促进了等离子喷焊的机械化和自动化进程，以及喷焊枪操作控制设备的发展，相应地产生了许多先进的等离子喷焊设备。
80 年代末到90 年代初，电力电子技术的发展，新型弧焊电源的出现，微机控制技术的应用，以及大功率喷焊枪的研制，推动了等离子喷焊设备和技术的进一步发展，使等离子喷焊的优点得到充分发挥，大大拓宽了等离子喷焊的应用领域和使用范围。
早期的等离子喷焊系统大多由中间继电器触点逻辑电路或二极管矩阵逻辑电路作为程序控制单元，系统组件的集成度不高。
由于等离子喷焊系统的被控对象较多，所以设备结构复杂，故障率较高，焊接规范的调节不太方便，适应性较差。
随着电子技术的发展，单片机、PLC 和工控机大量应用于等离子焊接的控制系统中[5]。
南昌航空工业学院的陈焕明等人利用欧姆龙的C40P 型PLC 实现对等离子喷焊系统的控制，所设计的系统能满足喷焊工艺要求，提高了抗高频干扰的能力[6]，济南大学的张智杰等人则使用siemens 的LOGO！模块实现对等离子喷焊工艺的控制，降低了系统的研发周期；华中科技大学的王伟等人则利用87C552 单片机，将I2C 总线引入到等离子喷焊控制系统中，简化了电路，提高了系统的抗干扰性，降低了成本；美国的Richard Ethen Marques使用微机进行等离子喷焊的研究，西北工业大学的李京龙等人则成功地将PC 机应用到对等离子喷焊系统的控制当中，实践证明PC 机控制系统设备运行可靠故障率低，并且故障易排除[13]。
1.2 等离子弧对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，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。
1.2.1 等离子体气体在一定条件下发生电离现象，通常把已电离气体的离子与未电离的离子总数之比成为电离度。
电离度越高，气体中的正离子和电子就越多。
在物理学中把电离度大于0.1 % 的气体成为等离子体。
它是继固态、液态及气态以外的物质第四态。
与普通气体不同，由于等离子含有正离子和电子，因而呈现明显的导电性能。
等离子体具有三个基本特点：即很强的导电性、电准中性与磁场的可作用性。
等离子体的温度非常高，温度跨度也非成大。
按温度的高低可以将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。
低温等离子体又可分为热等离子体和冷等离子体。
在等离子喷焊中是热等离子体其温度可达16000 K。
1.2.2 等离子弧的产生电弧是一种气体放电现象，具有两种形态，即自由电弧和压缩电弧。
若气体放电现象不受任何拘束，则成为自由电弧。
由于自由电弧不受任何约束，弧柱一般较粗，热量比较分散，其电离度也较低，温度大约5000~6000 K。
等离子弧是受到压缩作用的电弧，与自由电弧的区别见表1.1。
表1.1 电弧形态特征电弧特征自由电弧电弧燃烧不受任何约束，电弧温度一般在5000~6000 k。
压缩电弧电弧燃烧由于冷却喷嘴的拘束作用而存在机械压缩效应、热压缩效应、自磁压缩效应。
1.2.3 等离子压缩效应自由电弧通过冷却喷嘴时受到三重压缩作用[7]。
(1) 机械压缩作用等离子通过等离子喷枪的喷嘴喷射出来，由于再循环冷却水的作用下水冷紫铜喷嘴孔道内壁的温度很低，喷嘴附近气体必然受到冷却，在喷嘴孔道内壁上形成一层冷气膜，从而限制等离子弧弧柱扩张，对等离子弧起到压缩作用。
这种对弧柱的压缩作用成为机械压缩效应。
喷嘴孔径越小、孔道越长，喷嘴对弧柱的机械压缩作用就越强。
(2) 热循环效应由于循环冷却水的作用而在喷嘴内壁形成的冷气膜，气体电离度很低，因而导电性很差，电流通过时阻力大，而电弧中心部位温度较高，电离度较高，因而电流通过时阻力较少。
电流的绝大部分只能从电弧的中心部位通过。
从而导致电弧中心部位的温度升高，电离度进一步增大，这又导致电流进一步集中，是电弧弧柱进一步压缩。
这种对弧柱的压缩作用成为热压缩作用。
它主要取决于其他的进气方式、流量大小和喷嘴内壁的冷却效果。
(3) 自磁压缩效应由电磁原理可知，当一根导线中通过电流时，在导线周围就会形成磁场。
当两根平行导线通以相同方向的电流时，由于磁场的相互作用，这两根导线产生相互吸引的电磁力。
等离子弧可以看作是由无数根相互靠近的、电流方向相同的平行导线所组成的。
这样由于电磁力的作用，弧柱内各部位产生指向弧柱中心部位的压缩力。
这种压缩作用成为自磁压缩作用。
1.2.4 等离子弧的组成等离子弧可化为阴极和阴极区、弧柱区、阳极和阳极区三个部分，如图1.1所示[7]。
图1.1等离子弧组成部分1―阴极2―阴极区3―弧柱4―阳极区5―阳极6―焰流(1) 阴极和阴极区等离子放电的绝大多数电子是由阴极发出的。
阴极表面放电部分的总和成为阴极斑点。
其电流密度高达103~106 A/cm-2。
阴极区是指靠近阴极电场强度很强的区域，其距阴极约为10-4 cm。
由于大量电子从阴极溢出，造成阴极区内正负离子数的不平衡，造成阴极区内正负离子数的不平衡，造成阴极位降区，电位度可达105~106 V/cm-1的数量级。
(2) 弧柱区弧柱区是由电弧长度上均匀分布的导电气体组成。
弧柱的电阻较小，电压降较小，电位梯度一般为10~50 V/cm-1。
弧柱中正负带点离子流虽然有很大的区别，但每瞬间每个单位体积中正、负带电粒子数量相等，这是由于弧柱中电子流所需的电子可以从阴极区得到充分的补充，而是弧柱从整体上呈中性。
因此，所谓等离子体即指弧柱部分。
(3) 阳极和阳极区阳极基本上仅受弧柱区流来的电子，电子流入阳极也集中在阳极表面的阳极斑点区内。
阳极区指靠近阳极斑点附近约10-3~10-4 cm电场强度较高的区，其电位梯度约为103~105 V/cm-1数量级。
进入阳极区的电子带来大量的热量，使阳极温度升高。
1.2.5 等离子弧的特点(1) 温度高，能量集中[8]由于等离子弧受到强烈的压缩作用，弧柱中心的电离度大，电流密度大，电压高，因而其温度高，能量集中。
图1.2是等离子喷涂的非转移型弧的温度分布。
图1.2 等离子非转移型弧温度分布由图可见，在等离子中心温度最高达32000 k。
图1.3是钨极自由电弧和转移弧的温度对比。
两者均采用氩气作为工作气体，氩气流量为1.1 m3/h，电流为200 A，钨极自由电弧的电压为14.5 V，转移弧的电压为29 V。
从图中可以看出，转移弧的温度最高可达240000 k 以上，儿女自由电弧只能达到18000 k，并且整个转移弧的温度均在14000 k以上。
这一特点可以使得等离子弧可以熔化任何难容材料，增加了等离子喷焊的应用范围。
(2) 焰流速度高、冲击力大进入喷枪的工作气体瞬时被加热到上万度高温，工作气体急剧膨胀，形成等离子焰流自喷嘴中高速喷出，具有很大的冲击力。
在喷嘴附近，焰流的喷射速度高达亚音速或超音速。
在等离子喷焊时，这一特点对提高涂层与基体的结合强度是非常有力的。
(3) 稳定性好由于等离子弧是一种压缩型电弧，弧柱挺拔，指向性好，电离度高，因而电弧位置、形状以及弧电压、弧电流均比自由电弧稳定，不易受外界干扰。
这对于保证等离子喷焊工艺过程的稳定可靠具有重要意义。
(4) 调节性好压缩型电弧可调节的因素较多，可以通过改变输入功率、工作气体的流量、喷嘴的尺寸以及电源的连接方法等来控制等离子弧的温度和热量；通过变换工作气体的种类可以得到氧化、中性或还原气氛；通过改变弧电压、喷嘴结构和气体流量等，可以控制等离子焰流的冲击力等。
图1.3 钨极自由电弧和转移弧的温度分布对比1.2.6 等离子弧的形式按电源的接线方式可以讲等离子弧分为非转移型等离子弧、转移型等离子弧和联合型等离子弧[8,9]，如图1.4所示。
(1) 非转移型等离子弧非转移弧如图1.4a所示。
电源的正负两极分别接在喷嘴和阴极上。
等离子弧子喷嘴和阴极之间形成。
工件上不接电源，等离子弧在喷嘴内部。
当连续送进工作气体时工作气体被等离子弧加热，就会形成高温等离子焰流从喷嘴内部喷射出来。
非转移弧常用于喷涂、表面处理以及焊接或切割较薄的金属或非金属。
(2) 转移型等离子弧转移型等离子弧如图1.4b所示。
电源的正负两极分别接在工件和阴极上。
在阴极和工件之间形成等离子弧。
在引燃转移弧时必须先引燃非转移弧，即现将电源正极接到喷嘴上，引燃非转移弧后，将电源正极从喷嘴切换到工件上，形成转移弧。
其温度较非转移弧高，能量集中，常用于切割、焊接及堆焊。
图1.4 等离子弧的形式(3) 联合型等离子弧联合型等离子弧如图1.4c所示。
工件、喷嘴均接在正极，在喷嘴与阴极之间形成非转移弧，在工件和阴极之间形成转移弧，这两种形式的电弧同时存在。
一般非转移弧是作为辅助热源，起着引燃转移弧及预热金属粉末的作用；转移弧主要用来加热粉末和工件，是喷出的粉末迅速进入熔池与工件融合。
由于非转移的存在能够提高转移弧的稳定性，因而在很小的电流下，连联合弧依然很稳定。
主要用于电流在100 A以下的微束等离子焊接。
1.3 等离子喷焊等离子喷焊是以转移型等离子弧为主要热源、在金属表面喷焊合金粉末的方法。
1.3.1等离子喷焊的基本原理图1.5 是等离子喷焊焊接原理图。
在采用联合型等离子弧喷焊时，一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，分别供给非转移弧和转移弧。
两个电源的负极并联在一起，通过电缆接至喷焊枪的钨电极（负极）。
非转移弧电源正极通过电缆接喷焊枪喷嘴，转移弧电源正极通过电缆接工践。
冷却水通过水冷电缆引至焊枪，冷却喷嘴和电极。
氩气通过电磁气阀和浮子流量计进入喷焊枪。
电源接通后，借助高频火花引燃非转移弧。
再借助非转移弧弧焰在钨电极和工件之间造成的导电通道，引燃转移弧。
转移弧引燃后，可保留或切断非转移弧。
主要利用转移弧在工件表面产生熔池。
合金粉末由送粉器按需要量连续供给，借助送粉气流（也用氩气）送入焊枪，并吹入电弧中。
合金粉末在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态，喷射到工件熔池里，在熔池里充分熔化，并排出气体和浮出熔渣。
通过调节转移弧和非转移弧电流，送粉量和其它工艺规范参数，来控制熔化合金粉末和传递给工件的热量。