吉林大学IWE课件.ppt

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1、其它焊接工艺ⅠIWE-3／1.11授课教师:元哲石吉林大学焊接技术培训基地等离子弧焊接（WP，15）一、等离子弧焊原理及方法分类1.等离子弧等离子弧是等离子体组成。自由电弧被强迫压缩后，电流密度增加，导致电弧温度升高，电离度增大，中性气体充分电离，就形成等离子弧。2.等离子弧产生的三要素机械压缩作用：利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，提高弧柱的能量密度和温度。热收缩作用：由于水冷喷嘴，在喷嘴内壁建立一层冷气膜，迫使弧柱导电断面进一步减小，电流密度进一步提高。这叫热收缩，也叫热压缩。●磁收缩作用：弧柱电流本身产生的磁场对弧柱再压缩作用。也叫磁收缩效应。电流密度越

2、大，磁收缩作用越强。3.等离子弧的特点（1）能量集中（能量密度105~6W/cm²TIG自由电弧<104W/cm²）。（2）温度高（18000K～24000K）。自由电弧和等离子弧的比较图4.等离子弧的三种基本形式（1）非转移型等离子弧钨极为负，喷嘴为正，钨极与喷嘴之间产生等离子弧。（等离子束焊接）（2）转移型等离子弧钨极为负，工件为正，钨极与喷嘴之间先引弧后，转移到钨极与工件之间产生等离子弧。（等离子弧焊接）（3）联合型等离子弧非转移型和转移型弧同时并存。主要用于微束等离子弧焊、粉末堆焊等方面。主要用于30A以下微束等离子弧焊。5.等离子弧焊基本方法（1

3、）小孔型等离子弧焊（穿孔、锁孔、穿透焊）利用能量密度大和等离子流力大的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的小孔，熔化金属被排挤在小孔的周围，沿着电弧周围的熔池壁向熔池后方移动，使小孔跟着等离子弧向前移动，形成完全熔透的焊缝。一般大电流等离子弧（100～300安培）时采用该方法。（2）熔透型等离子弧焊特点：离子气流量小，弧柱压缩程度较弱时，工件只熔化而不产生小孔效应。用途：薄板单面焊双面成形，厚板多层焊。（3）微弧（束）等离子弧焊30安培以下熔透型焊接方法为微弧（束）等离子弧焊。用途：焊细丝、箔材、不锈钢0.025mm的薄板二、等离子弧焊设备及电源特性设

4、备组成：由焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统、水路系统等组成。可分为：大电流等离子弧焊接设备——采用转移型电弧。微束等离子弧焊接设备——30安培以下采用联合型电弧。1.焊接电源由于等离子弧工作在特性曲线的平特性段，所以电源一般采用下降或恒流特性外特性。需要较高的空载电压。纯Ar时65～80伏Ar+H2混合气时110～120伏一般采用直流正接（负极性），焊Al、Mg、铝青铜时采用交流。2.气路离子气——分三路供给，其中一路调节气路衰减时间。保护气——Ar背面保护气——Ar3.水路系统冷却喷嘴用。4.控制系统高频引弧器、行走小车、填充焊丝拖动控制、衰减控制、程

5、序控制电路等组成。5.焊枪焊枪中压缩喷嘴是最关键部件。它的结构类型和尺寸对等离子弧的性能起决定性作用。主要尺寸：喷嘴孔径dn孔道长度L0（1）喷嘴孔径dn它决定等离子弧的直径和能量密度，喷嘴孔径dn的大小应根据电流和离子气流量来决定。（2）孔道长度L0L0/dn来表示孔道压缩特征。过大会导致双弧产生。（3）压缩角α对弧的压缩影响不大。一般60°～90°左右，60°的应用最多。L0/dndn250～450600～900（4）电极钍钨极、铈钨极、锆钨极（锆0.15～0.40%）内缩Lr：对等离子弧影响很大。过大会引起双弧。一般采用Lr=Lo±0.2mm同心度：

6、一般要求周围占75～80%左右。三、双弧问题在转移弧时，除钨极与工件之间等离子弧外，钨极与喷嘴工件之间也产生电弧现象。主要危害在于主电弧电流降低，破坏正常焊接，烧毁喷嘴。防止双弧措施：1.正确选择焊接电流和气体流量；2.  合理选用孔道长度；3.  保证同心度；4.  电极内缩不能太大；5.  喷嘴与工件距离不要太近；6.  加强冷却作用。四、等离子弧焊接典型应用及特点1.应用●直流等离子弧焊：可以含碳钢、不锈钢、耐热钢、镍及其合金、钛及其合金、钢及其合金等。●交流等离子弧焊：可焊铝、镁及其合金、铸青铜、铝青铜等1）微弧等离子焊接举例●不锈钢的焊接●因科镍

7、、铜、钛的焊接2）等离子焊接举例●不锈钢的焊接●钛的焊接●镍的焊接3）其它等离子弧焊方法●等离子—MIG焊接用途：厚板深熔焊，薄板高速焊。目的：提高生产效率。●等离子粉末堆焊特点：①易实现过程自动化；②生产率高（熔敷率高）；③质量好（稀释度低）；④易选用各种配方的合金粉末。用途：轴承、阀门芯、工具、推土机零件、叶片的制造和维修。注意：①受热的粉末形成熔滴，引起双弧。因采用扩散型喷嘴。②粉末的粗粒度有一定的影响。一般选用40～120目。●等离子热丝堆焊特点：①提高熔敷率，生产率高；②降低稀释度，焊接质量好。用途：石油化工、厚壁容器、核反应堆容器、耐

8、磨耐蚀大面积堆焊2.等离子弧焊特点1）等离子弧焊与TIG焊典型区别