等离子弧焊接工艺及设备

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1、等离子弧焊接工艺及设备

2、第11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

3、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

4、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。进行穿透型等离子弧焊时电弧在熔池前将工件穿透形成一个小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道，主要用于厚度1.6～9mm工件的单道焊接。熔透法焊

5、接成形原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。5何谓穿透型焊接，其应用特点是什么？利用小孔效应实现等离子弧焊的方法称穿透型等离子焊接，亦称小孔焊接法。其原理是：焊接时适当地配合电流、离子气流及焊接速度3个工艺参数，等离子弧将会穿透整个工件厚度，形成一个贯穿工件的小孔，焊枪前进时，在小孔后边并逐渐凝固成焊缝，如图4所示。穿透型等离子弧焊的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚范围：1.6～9mm。穿透型等离子弧焊一般仅限于平焊，然而，对于某种类型的材料，采取必要的工艺措施，用穿透型等离子弧焊可以实现全位置焊接。6穿透型等离子弧焊接的主要优缺点是什么？优点是：1）气孔少。2）由于穿

6、透型等离子弧焊产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。3）由于电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接。4）不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少。缺点是：1）焊接可变参数多，参数区间窄。2）厚板焊接是运载操的技术水平要求较高，并且穿透型等离子弧焊仅限于自动焊接。3）焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短。4）除铝合金外，大多数穿透型等离子弧焊仍限于平焊位置。7何谓熔透型焊接，其应用特点是什么？焊接过程中，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子弧焊方法，又称熔透型焊接。熔透法要比穿透型等离子弧焊容易掌握，当离子气流量较小，弧柱压缩较弱时，等离子弧的穿透能力下降，弧柱只能熔化工件而不能产生小孔

7、效应，焊缝盛开过程与氩弧焊类似，但焊接质量及焊接速度要优于氩弧焊。熔透法主要用于薄板焊接及厚板多层焊。8进行等离子弧焊接时需要配备哪些设备？按操作方式，等离子弧焊接工艺可分为手工操作及自动操作两类。进行手工操作时需配备等离子弧焊机、供气装置及冷却循环水装置。等离子弧焊机包括电源及焊枪。等离子弧焊机是以电流划分等级的，如20A、63A、200A等，用户可根据需要从市场购买。供气装置需为等离子弧焊枪提供离子气及保护气，在大多数焊接情况下，离子气与保护气的成分及流量不同，所以供气装置需有两套独立的供气系统，分别提供离子气及保护气。现多采用瓶装的高压气体作为供气气源。高压气源出口接减压流量

8、计，将减压后的气体经气管输送到焊枪，调节流量计的旋钮可控制气流量的大小。减压流量计采用医用氧气减压流量计即可。冷却循环水装置为焊枪提供冷却水，由水泵及蓄水箱组成，为防止焊枪被水垢堵塞，最好采用去离子水（蒸馏水）。有的焊机自备冷却水装置，无须用户另行配备。手工操作设备输出电流范围是0.1～225A。由于大电流焊接时弧光很强，焊枪也很烫，所以大电流焊接时需使用自动操作设备，自动操作设备的许用电流可高达500A。自动操作与手工操作的区别在于焊枪不是人工操作而是将其固定在焊枪