等离子弧焊设备组成知识资料
15 第十五章 等离子弧
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1—钨极，2—喷嘴，3—转移弧，4—工件，5—离子气，6—冷却水
3 联合型等离子弧 工作时，非转移型弧和转移型弧同时存在。
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用于微束等 离子弧焊和 粉末堆焊等
1—钨极，2—喷嘴，3—转移弧，4—非转移弧，5—工件 6—冷却水，7—离子气。
第二节 等离子弧焊的适用范围
一 二 操作方式
手工和自动
2 割枪：一般由电极、电极夹头、喷嘴、冷却水 套、中间绝缘体、气室、水路、馈电体组成。
第六节 等离子弧切割工艺参数的选择
一 气体选择
各种工作气体在等离子弧切割中的适用性
气体 Ar、Ar+H2 Ar+N2、Ar+H2+N2
主要用途 切割不锈钢、有色 金属及其合金。
备注 Ar仅用于切割薄金 属。
N2、N2+H2
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用于非金属材料切割，也 可用于金属材料切割，但 由于工件不接电源，弧度 挺度差，故能切割金属材 料较薄。
1—钨极，2—喷嘴，3—非转移弧，4—冷却水， 5—弧焰，6—离子气。
2
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。
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2
用于金属焊接、 切割
一 等离子切割时一种常用的金属和非金属材料 切割工艺方法。它利用高速、高温、高能的等离 子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的 或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至 等离子气流束穿透背面而形成割口。
单—空气式
复合式
二 切割设备组成 1 切割电源：一般采用陡降外特性电源，但空 载电压一般大于150V，水再压缩空气等离子切割 电源空载电压可高达600V。根据采用不同电流等 级和工件气体而选定空载电压。电流等级越大， 选用空载电压越高。
等离子焊接培训资料(华恒)
等离子焊接培训资料编制：华恒焊接-专机项目部日期：2013.12目录一．等离子电弧原理特点……………………………………………二．等离子弧的特性…………………………………………………三．等离子弧焊分类…………………………………………………四．等离子焊接设备及主要功能……………………………………五．等离子焊接的主要参数…………………………………………六．等离子+TIG焊接工艺参数………………………………………一等离子电弧的产生等离子是指在标准大气压下温度超过3000℃的气体，在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状态。
等离子是由被激活的离子、电子、原子或分子组成。
例如：它可通过自然界中的闪电产生。
从1960年以后，等离子这个词获得了新的含义，那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而形成的高能量状态，此原理现在被广泛用于钢铁、化工及机械工程工业。
等离子弧焊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，称等离子弧，又称压缩电弧。
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。
等离子弧的三种压缩效应分别为：喷嘴的机械压缩、电弧的热收缩、电弧自身的磁收缩，经压缩的电弧其能量密度更为集中、电离度和温度更高。
等离子弧的最大电压降是在弧柱区里，这是由于弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大的缘故。
因此，等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属，而自由钨弧是利用两电极区产生的热来加热被焊金属。
等离子弧产生的原理如图1所示。
图1二等离子弧的特性等离子弧能量密度可达10５-10６W／cm2，比自由钨弧(约10５W／cm2以下)高，其温度可达18000～24000K，也自由电弧(约5000～8000K)高很多。
图2为两种电弧的温度分布，左侧为自由钨弧，右侧为等离子弧。
图 2图3表示了等离子弧与自由钨弧的形态区别。
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。
等离子切割与焊接工艺
等离子切割与焊接工艺一、等离子弧切割设备等离子弧切割设备包括电源、控制箱、水路系统、气路系统及割炬等几部分组成，其设备组成如图9-5所示。
1.电源等离子弧切割需要陡降外特性的直流电源，其电源的空载电压要高,—般为150V~400V,切割电源有专用的和串联直流弧焊机两种类型。
1)专用的整流器型电源如图9-6所示为工作原理图。
等离子弧要求电源与一般电弧焊电源相同，具有陡降的外特性。
但是,为了便于引弧，对一般等离子焊接、喷焊和堆焊来说，要求空载电压在80V以上；对于等离子切割和喷涂，则要求空载电压在150V以上，对自动切割或大厚度切割，甚至高达400Vo目前,等离子弧要求所采用的电源，绝大多为灵敏具有陡降外特性的直流电源。
这些电源有的利用普通旋转直流电焊机，有的采用硅整流的直流电焊机。
根据某种工艺或材料焊接的需要，有的要求垂直下降外特性的直流电源（微束等离子焊接），有的则需要交流电源（等离子粉末喷焊、用微弧等离子焊接铝及铝合金）。
空气等离子弧切割机从结构上分主要包括:主回路、控制回路以及气路3部分。
（1）主回路包括接触器KM、三相变压器、三相桥式整流器（由VD1~VD6、CI~C6组成）、高频振荡器（由B2、B4、FP、C12组成）。
（2）控制回路由控制变压器B3和J1 J2、J3、VD7、C11、R3等元件组成。
（3）气路部分由减压及电磁气阀DF组成。
其原理简述如下:在接好电源和气源后,合上开关K1,电源指示灯XD亮,冷却风机FM立即转动。
按下割炬微动开关K3,继电器电动作，其常开触点接通，电磁阀DF动作，气路接通，割炬进行预先通气。
另一常开触点接通电阻R3,二极管VD7对电容C11充电，组成延时电路，经过3s~5s充电完毕。
继电器J2通电闭合，接触器KM 得电闭合，主回路通电，经过变压器B1整流桥，正极经过B5通过连接线直接接至工件，负极通过B2输出，主回路得电的同时，接触器KM的辅助常开触头接通继电器J3。
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。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常用的焊接方法，广泛应用于金属制品的制造和维修领域。
它以其高效、高质量的焊接结果而受到广泛赞誉。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备和操作步骤。
一、设备等离子弧焊需要以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊常用的焊接机有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
直流等离子弧焊机适用于焊接不锈钢、铝合金等材料，而交流等离子弧焊机则适用于焊接碳钢等材料。
2. 焊枪：焊枪是进行焊接操作的工具，通过控制电流和气体流量来实现焊接过程中的熔化和填充。
3. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体，常见的有氩气和氩气混合气体，用于保护焊接区域，防止氧气和水蒸气的污染。
4. 辅助设备：包括电源线、气管、冷却系统等。
二、操作步骤1. 准备工作：将焊接机和气体供应系统连接好，并确保电源和气源的正常供应。
检查焊枪和电缆是否完好，以及气体管路是否畅通。
2. 清洁工作：将待焊接的金属表面进行清洁，去除表面的油污、氧化物等杂质，以确保焊接接头的质量。
3. 调整焊接参数：根据焊接材料的种类和厚度，调整焊接机的电流和气体流量。
一般来说，电流越大，焊接速度越快，但过大的电流可能导致熔洞过深；气体流量的调整应根据焊接材料和焊接位置的不同进行合理设置，以保证焊接质量。
4. 进行焊接：将焊枪对准焊接接头，触发开关开始焊接。
在焊接过程中，焊枪应保持与焊接接头的距离适当，通常为2-5毫米。
焊接速度应均匀，保持一定的稳定性，以免焊接接头出现焊缝不均匀的情况。
5. 焊后处理：焊接完成后，及时关闭焊机和气源，并进行焊后处理。
包括清理焊渣、修整焊缝等工作，以保证焊接接头的质量。
三、注意事项1. 安全第一：在进行等离子弧焊时，应注意个人防护，佩戴焊接手套、护目镜等防护装备，以避免受伤。
2. 保持通风：等离子弧焊过程中会产生大量的烟雾和有害气体，应保持通风良好的工作环境，以确保操作人员的健康。
3. 选择合适的材料：不同的材料适合不同的焊接方法，选择合适的材料可以提高焊接质量。
等离子弧焊接工艺及设备
等离子弧焊接工艺及设备1 何谓等离子弧？等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度及高能量密度的电弧。
等离子枪的作用有些像消防水管前端的喷头，如没有这个喷头，喷出的水流速低，扬程小，加上喷头便极大地增大水的流速与扬程。
等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊和切割。
2 等离子弧是如何产生的？钨极氩弧焊所使用的电弧为自由电弧，利用等离子枪将自由电弧进一步压缩便形成等离子弧。
焊枪的组成部分及术语如图1所示。
图1中压缩喷嘴是等离子弧焊枪的关键部件，一般需要水冷。
喷嘴内通的气体为离子气。
一旦电弧引燃，中性的离子气便被电离。
电离了的离子气从喷嘴孔径流出时受到喷嘴孔径的限制，使弧柱截面变小，电流密度增加。
如电流不变，弧柱电场强度及电弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧的电弧功率及温度明显高于自由电弧。
在如图2所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30%，电弧功率高100%。
3 有几种类型的等离子弧？等离子弧按电源的供电方式有3种类型，分别是非转移型弧、转移型弧及联合型弧，这3种电弧见图3a，b，c。
其中非转移型弧和转移型弧是基本的等离子弧形式。
非转移型弧建立在电极与喷嘴之间，离子气强迫等离子弧从喷嘴孔径喷出，也称等离子焰。
非转移型弧用于非金属材料的焊接与切割，也用于等离子喷涂。
转移型弧建立在电极与工件之间。
一般要先引燃非转移弧，然后再将电弧转移到电极与工件之间，这时工作成为另一个电极，所以转移型弧能把较多的热量传递给工件。
金属材料的焊接与切割一般多采用转移型弧。
非转移型弧与转移型弧同时存在的等离子弧称联合型弧。
联合型弧需用两个独立电源供电，主要用于30A以下的微束等离子弧焊接。
4 有几种等离子弧焊接方法？按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法：穿透型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊，其中30A以下的熔透型等离子弧焊又可称为微束等离子弧焊，穿透型等离子弧焊也称小孔型等离子弧焊。
等离子弧焊设备组成及参数选择
等离子弧焊设备组成及参数选择等离子弧焊设备组成及参数选择手工等离子弧焊接设备由焊接电源、焊枪、控制系统、供气系统和水路系统等部分组成，其外部线路连接如图114所示。
一、焊接电源一般采用具有垂直下降外特性或陡降外特性的弧焊电源，一般不采用交流电源，只采用直流电源，并采用正极性接法。
与鸽极氯弧焊相比，等离子弘焊所需的电源空载电压较高。
采用氯气作等离子气时，空载电压应为60~85V；当采用氧气和氢气或氧气与其他双原子的混合气体作等离子气时，电源空载电压应为110〜120V。
二、焊枪焊枪是等离子弧焊设备中的关键组成部分（又称为等离子弧发生器），对等离子弘的性能及焊接过程的稳定性起着决定性作用。
焊枪安装与使用是否正确，直接影响焊枪的使用性能和寿命、焊接过程稳定性以及焊缝成形质量等。
三、控制系统控制系统的作用是控制焊接设备的各个部分按照预定的程序进入、退出工作状态。
整个设备的控制电路通常由高频发生器控制电路、送丝电动机拖动电路、焊接小车或专用工装控制电路以及程控电路等组成。
程控电路控制等离子气预通时间、等离子气流递增时间、保护气预通时间、高频引弧及电弧转移、焊件预热时间、电流衰减熄弧、延迟停气等。
四、供气系统等离子弧焊接设备的气路系统较复杂，由等离子气路、正面保护气路及反面保护气路等组成，而等离子气路还必须能够进行衰减控制。
为此，等离子气路一般采用两路供给，其中一路可经气阀放空，以实现等离子气的衰减控制。
采用氧气与氢气的混合气体作等离子气时，气路中最好设有专门的引弧气路，以降低对电源空载电压的要求。
五、水路系统由于等离子弧的温度在 1 oooo°c以上，为了防止烧坏喷嘴并增加对电弧的压缩作用，必须对电极及喷嘴进行有效的水冷却。
冷却水的流量不得小于3L/min,水压不小于0. 15~0. 2MPa。
水路中应设有水压开关，在水压达不到要求时，切断供电回路。
六、等离子弧焊工艺参数选择1.离子气流量当喷嘴孔径确定后，离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定。
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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。
水、气系统
等离子弧焊机供气系统应能分别 供给可调节离子气、保护气、背面保 护气。为保证引弧和熄弧处的焊接质 量，离子气可分两路供给，其中一路 可经气阀放空，以实现离子气流衰减 控制。
结束
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等离子弧焊设备组成
等离子弧焊原理
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。
~
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。
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：
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。
控制系统
各种等离子弧焊机有不同的控制系 统。通常控制的对象有电流、气流、小 车行走及送丝，要保证焊接过程按预定 的程序进行。
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
பைடு நூலகம்
变极性等离子弧焊电源
等离子弧焊枪
等离子焊接电源
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