等离子弧焊接和切割

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1、等离子弧焊接和切割等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和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。　　等离子弧焊接和切割：　　1.1等离子弧的产生：　　（1）等离子弧的概念：　　自由电弧：未受到外界约束的电弧，如一般电弧焊产生的电弧。　　等离子弧：受外部拘束条件的影响使孤柱受到压缩的电弧。　　自由电弧弧区内的气体尚未完全电离，能量未高度集中，而等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达10~10W/cm2，电弧温度可高达24000～50000K（一般

2、自由状态的钨极氩弧焊最高温度为10000～20000K，能量密度在10W/cm2以下）能迅速熔化金属材料，可用来焊接和切割。　　（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

3、行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩。　　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。　　1.2等离子弧焊接　　1.2.1基本知识　　用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子孤焊接。　　焊接时离子气（形成离子弧）和保护气（保护熔池和焊缝不受空气的有害作用）均为

4、氩气。　　等离子弧焊所用电极一般为钨极（与钨极氩弧焊相同，国内主要采用钍钨极和铈钨极，国外还采用锆钨极和锆极），有时还需填充金属（焊丝）。一般均采用直流正接法（钨棒接负极）。故等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极气体保护焊。　　1.2.2等离子弧焊接的分类：　　1．小孔型等离子弧焊　　小孔型焊又称穿孔、锁孔或穿透焊。利用等离子弧能量密度大、和等离子流力强的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的　　小孔。被熔化的金属在电弧吸力、液体金属重力与表面张力相互作！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。　　穿孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。板厚增加

5、：所需能量密度也增加。由于等离子弧能量密度的提高有一定限制，爵因此小孔型等离子弧焊只能在有限板厚内进行。　　2.熔透型等离子弧焊　　当离子气流量较小、弧抗压缩程度较弱时，这种等离子弧在焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应。焊缝成形原理和钨极氢弧焊类似，此种方法也称熔入型或熔蚀法等离子弧焊。主要用于薄板加单面焊双面成形及厚板的多层焊。　　3.微束等离子弧焊　　15^30A以下的熔入型等离子弧焊接通常称为微束等离子弧焊接。由于喷嘴的拘束作用和维弧电流的同时存在，使小电流的等离子弧可以十分稳定，目前已成为焊接金属薄箔的有效方法。为保证焊接质量，应采用精密的装焊夹具保证装配质量和防止焊接变形。

6、工件表面的清洁程度应给予特别重视。为了便于观察，可采用光学放大观察系统。　　1.2.3等离子弧焊接的特点及应用：特点　　（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。　　（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。　　（3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。　　（4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。应用微束离子焊接　　微束离子通常用于焊接薄板材（厚度为0.1mm）、焊丝和网孔部分。针型挺直的弧能将弧的偏离和变形减到最小。虽然等效的TIG弧更扩散，但更新的晶体管化的（TIG）电源能

7、在低电流下产生非常稳定的弧。中等电流焊接　　在熔化方式下可选择该方法进行传统的TIG焊。它的优点是能产生较深的熔深（愿于较高的等离子气流），能容许包括药皮（焊炬中的焊条）在内的较大的表面污染。主要缺点是焊炬笨重，使手工焊接比较困难。在机械化焊接中，应该更加注意焊炬的维护以保证稳定的性能。小孔型焊接　　可用的几点优势是：熔深较深、焊接速度快。与TIG弧相比，它能焊透厚度达10mm的板材，但使用单道焊接技术时，通常将板材厚度限制在6mm内。通常的方