等离子弧焊接技术
材料的等离子弧焊接
材料的等离子弧焊接引言等离子弧焊接是一种常用的金属焊接方法，它采用高温等离子弧作为热源，在材料表面产生高温，使材料熔化并形成焊缝。
材料的选择对等离子弧焊接的效果具有重要影响。
本文将详细介绍材料的等离子弧焊接过程以及材料选择的考虑因素。
材料的等离子弧焊接过程材料的等离子弧焊接过程通常包括以下几个步骤：1.准备工作：在进行等离子弧焊接前，需要对材料进行准备处理。
这包括清洁焊接表面，去除杂质和氧化物等。
2.设定焊接参数：根据材料的类型和厚度，需要设定适当的焊接参数。
这包括电弧电流、电弧电压、等离子气体流量等。
3.点火：在设定好焊接参数后，点火引燃等离子弧。
等离子弧将产生高温，使材料熔化。
4.焊接：将焊条或焊丝送入焊接区域，通过熔化的材料形成焊缝。
焊接过程中需要保持合适的焊接速度和焊接角度，以确保焊缝质量。
5.冷却：等离子弧焊接后，焊接部位需要进行冷却。
这可以通过在焊接过程中施加冷却剂或者自然冷却来实现。
材料选择的考虑因素在进行材料的等离子弧焊接时，需要考虑以下因素：1.材料类型：不同类型的材料对等离子弧的响应不同。
常见的等离子弧焊接材料包括钢、铝、铜等。
根据材料的特性和应用要求，选择适合的等离子弧焊接材料。
2.材料厚度：材料的厚度会影响焊接参数的设定。
较薄的材料需要较低的焊接电流和焊接速度，而较厚的材料就需要较高的焊接电流和焊接速度。
3.材料表面处理：材料的焊接表面需要进行适当的处理，以去除氧化层、油脂和杂质等。
清洁的焊接表面有利于等离子弧焊接的成功进行。
4.等离子气体选择：等离子气体在等离子弧焊接过程中起着冷却和保护焊缝的作用。
常用的等离子气体包括氩气、氩氩混合气体等。
根据材料和焊接要求选择适合的等离子气体。
结论材料的等离子弧焊接是一种常用的金属焊接方法，通过高温等离子弧使材料熔化并形成焊缝。
在进行等离子弧焊接时，需要考虑材料类型、材料厚度、材料表面处理和等离子气体选择等因素。
通过合理的材料选择和适当的焊接参数设定，可以实现高质量的等离子弧焊接。
15 第十五章 等离子弧
6
3 4
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。
7
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
1 6 2 3
4
5
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。
55 5 1
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。
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。
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。
(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。
等离子弧焊接技术
等离子弧焊接技术摘要: 焊接在人们平时的生产生活当中应用非常广泛。
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，随着等离子弧焊接技术在一些尖端领域的应用，如航空，军事等。
等离子弧焊接技术的研究得到了极大地发展。
关键词：等离子弧形成等离子弧应用等离子弧分类一般的焊接电弧在没有收到外界的压缩，称为自由电弧，自由电弧的气体电离是不充分的，能量是不能高度集中，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℃。
如果对自由电弧进行强迫的压缩，就能得到导电截面收缩的比较小，而能量能更加集中，弧柱的气体几乎达到全部电离状态的电弧，叫等离子弧。
1.等离子弧的形成用压缩电弧的方法将钨极缩入喷嘴内部，并在水冷喷嘴中通入一定的压力和流量的离子气，强迫电弧通过喷嘴孔道，以形成高温，高能量的的等离子弧。
电弧在三种压缩的作用之下，弧柱截面很细，温度很高，弧柱内的气体也得到了高度的电离，形成稳定的等离子弧。
2.等离子弧的类型以及应用2.1“非转移弧”钨极接负极，喷嘴接正极，焊件不接电源，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，这种等离子弧叫等离子焰。
由于焊件不接电源，工作时只靠等离子焰加热，所以加热量和温度较低。
主要用于喷涂、焊接、以及切割较薄的金属等非金属。
2.2“转移弧”钨极接负极，焊件接正极，电弧由辅助电极高频引弧后，当电极与焊接间加上一个较高的电压之后，在转移到电焊与焊件间，电弧燃烧在钨极与工件之间，这个电弧就称为转移弧。
这时电极与喷嘴的电弧就熄灭，由于高温的阳极斑点在焊件上，工件的热量很高，可以应用于中厚板的焊接。
3.等离子弧的焊接等离子弧焊与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，通过安置的电极，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。
等离子焊(PAW)简介
等离子焊（PAW）简介索引：等离子弧能量密度高，挺直度非常好。
关键词：等离子弧焊接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高子、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。
经压缩的电弧其能量密度更为集中，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母材和电极金属。
等离子弧的特性等离子弧能量密度可达10000--100000W／cm2，比自由钨弧(约10000W／cm2以下)高，其温度可达18000～24000K，也高于自由钨弧(约5000～8000K)很多。
图1-1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 1-1等离子弧的静特性曲线接近U形(图1-2)。
与自由钨弧比较最大区别是电弧电压比自由钨弧高。
此外，在小电流时，自由钨弧静特性为陡降(负阻特性)的，易与电源外特性曲线相切，使电弧失稳。
而等离子弧则为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作。
图1-2图1-3表示了等离子弧与自由钨弧的形态区别。
等离子弧呈圆柱形，扩散角约5度左右，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，而自由钨弧呈圆锥形，其扩散角约45度，对工作距离变化敏感性大。
第7章 等离子弧焊接与喷涂
二、等离子弧焊的工艺特点和适用范围 （一）工艺特点
等离子弧焊目前在不锈钢、钛及其合金和 薄板焊接中代替了TIG焊。
与TIG焊相比：
1）等离子弧弧柱温度高，能量密度大，因而对焊 件加热集中，熔透能力强，一次可焊透厚度大， 在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊 接生产率。此外，等离子弧对焊件的热输入量少 ，焊缝截面形状较窄，深宽比大，热影响区窄， 其焊接变形也小。 2）等离子弧的形态近似圆柱形，挺度好，因此当 弧长发生波动时熔池表面的加热面积不大，对焊 缝成形的影响较小，容易得到均匀的焊缝成形。 3）等离子弧的稳定性好，使用小的焊接电流也能 保证等离子弧的稳定，故可焊超薄件。 4）钨极内缩在喷嘴里面，焊接时钨极与工件不接 触，因此可减少钨极烧损和防止焊缝金属夹钨。
合金粉末
(1)自熔性合金粉末 自熔性合金粉末包括镍基、钴基、铁基、铜基 等。 (2)复合粉末 复合粉末是由两种或两种以上具有不同性能的固相所 组成，不同的相之间有明显的相界面，是一种新型工程材料。
粉末等离子弧堆焊设备
1. 粉末等离子弧堆焊设备一般都包括机械系统、送粉系统、水冷 系统和电路控制系统等几部分。
1、焊接电源 为保证收弧处的焊缝质量，不会留下弧坑 ，等离子弧焊接一般采用电流衰减法熄弧，应具 有电流衰减装置。
2、气路系统 等离子弧焊接设备的供气系统应能分别供 给自立气、保护气。为了保证引弧处和熄弧处 的焊缝质量，自立气应分成两路供给，其中一 路可在焊接收尾时经气阀放入大气，以实现气 流衰减控制；另一路经流量计进入焊枪。调节 阀调节离子气的衰减时间。
等离子弧—MIG焊
图7-25 熔化极等离子弧焊接的原理
a)阳极为钨棒结构 b)阴极为水冷铜嘴结构 1—焊丝 2—导电嘴 3—离子气 4—铜嘴 5—保护气体 6—保护罩 7—等离子弧 8—过渡金属 9—钨棒
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浅谈等离子弧焊接技术
摘要：等离子弧技术已经在国际上被广泛认可和采用，尤其在焊接领域，他的发展速度最快。
abstract： plasma arc technology has been widely recognized and adopted in the world， especially in the field of welding；it develops rapidly.
关键词：等离子弧焊接；焊接模式
key words： plasma arc welding；welding mode
中图分类号：tv547.6 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）23-0034-02
等离子弧焊接（paw）是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的，是一种利用建立在钨极和被焊金属间的压缩电弧进行焊接的熔化焊
方法。
按照焊接电流的极性与波形的不同，等离子焊接可分成多种不同的工艺方法，其中主要的几种工艺方法的发展进程见图1[1]。
等离子弧焊接使用惰性气体作为工作气和保护气，可以加入填充金属，也可以直接熔化母材来形成焊缝。
其原理简图见图2。
等离子弧焊与钨极氩弧焊最大的区别是它使用压缩电弧。
焊接时，靠水冷喷嘴的强压缩效应使电弧能量高度集中，大幅度提高了电弧的温度和能量密度，从而获得更高的焊接质量。
经喷嘴压缩的等离子弧，其能量密度相当于钨极氩弧焊电弧的3倍以上，温度也要高得多。
等离子电弧是仅次于激光和电子束的高能流密度热源。
等离子电弧和激光束（lb）和电子束（eb）一样，可以进行“小孔法”焊接，
也可以在很小功率下完成微熔化焊接。
图3比较了不同焊接方法的能量密度。
表1则对常规等离子弧焊接、钨极氩弧焊和电子束焊接的相关数据进行了更详细地比较。
按等离子弧焊接所使用电流的高低或喷嘴孔径的大小，可以大致将其分成三种不同的焊接模式：①微束等离子弧焊接：使用电流0.1～15a，其特点是电弧易于控制，电弧在小电流下像一个“针尖”似的，很稳定，所以又称它是针弧。
微束等离子弧焊接最适合焊接精密的簿件制品。
②熔入法等离子弧焊接：使用电流为15～100a，用于对焊接质量有高要求的常规部件的焊接。
③小孔法等离子弧焊接：通常采用100a以上的电流，是等离子弧一种独特的焊接模式。
焊接时，等离子弧的一部分穿透了被焊金属，形成被熔池金属环绕着的小孔，并随着小孔的移动逐步形成焊缝。
小孔法焊接可以一次将不开坡口的对接接头熔透成型，一次可焊接的厚度主要取决于被焊接材料的特性、射流水平、等离子气的种类以及焊接位置等。
等离子焊接最常用的工作气和保护气体是氩气，为提高生产能力和焊接质量有时需要加入少量其它气体。
焊接不锈钢、镍基合金及低碳钢时常用氩气+氢气，氢气可显著地提高电弧电压，进而提高等离子弧的热焓值，获得更高的生产效率。
焊接不锈钢时，氢气的添加量大多在体积分数？准=1%～7%，最多达？准=15%。
而对中碳钢、高碳钢、低合金钢、铝、铜合金则不能采用氩气+氢气，因为氢会在中、高碳钢和低合金钢中引起延迟裂纹，在铝和铜中引起气孔。
焊接钛合金或有色金属时可以使用氩气和氦气的混合气。
氩气中加入氦气能大幅度提高电弧的功率，增大熔深和提高焊接速度，并有增加焊道润湿性的能力。
表2给出了等离子焊接常用的几种气体及其性质。
具有压缩特性的等离子弧，可使焊缝的截面成为深而窄的形状，其热影响区和焊接变形也小。
该方法适用于绝大多数金属的焊接，特别适用于不锈钢、铝、铜、镍基合金、钴基合金、铜基合金及各种铝合金的焊接。
在中小电流范围内的等离子弧焊接既可以采用手动操作，也可以采用自动化操作，在中等以上电流范围内则大多采用自动化操作。
等离子弧焊接通常采用高频引弧，引弧时，首先由高频发生器引燃钨极与喷嘴之间的非转移型电弧（也称为维弧或导弧），然后再由非转移型电弧引燃钨极与工件间的转移型电弧。
一般情况下，等离子弧焊接只用转移弧作为焊接热源，即当转移弧引燃后将非转移弧切断，只有在微束等离子焊接时使用联合型电弧焊接。
由于喷嘴的压缩作用，等离子弧具有温度高、能量集中和方向性强的特点，且对弧长的变化不敏感。
tig焊电弧需要保持1.5～3mm 的电弧长度，否则很容易使钨极与熔池接触，形成短路并造成焊缝夹钨；而等离子焊接时，电弧总长可在2～10mm甚至更长，同时，钨极内缩于喷嘴里，焊缝几乎没有夹钨的现象，二者电弧形状及长度的比较可见图4。
参考文献：
[1]沈江红，厉克勤，刘志华.铝合金中厚板变极性等离子电弧焊（vppw）焊接工艺的研究[j].宇航材料工艺，1997（3）：40-42.
[2]吕耀辉，陈树君，殷树言.铝合金变极性等离子弧焊接电源的研制[j].航天制造技术，2003（1）：3-5.
[3]田云，李德元，董晓强等.等离子mig焊接铝合金的规范优化及组织分析[j].沈阳工业大学学报，2004（10）：502-505.。