6章等离子弧焊讲述
等离子弧焊接
等离子弧焊接1. 简介等离子弧焊接是一种常用的焊接方法，利用等离子弧产生高温，将被焊接的材料熔化并连接在一起。
它具有焊接速度快、焊缝质量高、适用范围广等优点，在各个工业领域得到广泛应用。
2. 原理等离子弧焊接是利用电弧放电产生的高温等离子体来加热和熔化被焊接材料的方法。
通过电极和被焊件之间产生的电弧，使其产生的高温等离子体使被焊接材料熔化并连接在一起。
等离子弧焊接的原理包括以下几个方面：•电弧产生在等离子弧焊接过程中，通常使用直流电供电，通过正极、负极两个电极产生电弧放电。
正极电极通常为钨极，负极电极可以是钨、钼等高熔点金属。
•等离子体产生电弧放电产生的高温会使空气中的原子和分子离子化形成等离子体。
等离子体具有高温、高热量、高电导等特性。
•材料熔化和连接等离子体的高温可使被焊接材料迅速熔化。
通过控制电弧形成的热量和等离子体的速度，可使熔融材料与被焊件接触并融合在一起。
3. 设备和材料•等离子弧焊接设备–电源–控制系统–焊枪–气体供应系统•焊接材料–被焊件–焊条（焊丝）4. 焊接过程等离子弧焊接主要包括以下几个步骤：1.准备焊接材料–清洁被焊件表面，确保无杂质和油污。
–准备好所需的焊条或焊丝。
2.设置焊接参数–根据被焊件的材料和厚度，设置合适的电流和电压。
–设置气体流量和喷嘴的形状。
3.开始焊接–确保焊接区域没有杂散光线和易燃物。
–启动电源，使电极与被焊件接触，产生电弧。
4.控制焊接速度和角度–控制焊接速度，保证焊缝的均匀性。
–调整焊接角度，以获得所需的焊缝形状。
5.完成焊接–在焊接完成后，关闭电源。
–对焊缝进行清理和检查。
5. 应用领域等离子弧焊接在各个领域都有广泛应用，包括但不限于以下几个方面：•金属制造等离子弧焊接可用于焊接各种金属材料，如钢铁、铝合金、不锈钢等。
在汽车制造、造船、航空航天等领域具有重要地位。
•管道焊接等离子弧焊接可用于焊接各种管道，如石油管道、天然气管道、水管等。
它具有速度快、焊缝质量高等优点。
浅谈等离子弧焊接技术
浅谈等离子弧焊接技术等离子弧焊接技术是一种高效、高质量的金属焊接技术，它利用高温等离子弧将两个金属材料焊接在一起。
随着工业智能化发展，等离子弧焊接技术在各类制造业领域中逐渐应用，同时也受到越来越多的关注。
本文将浅谈等离子弧焊接技术的应用、特点、原理及注意事项。
一、等离子弧焊接技术的应用等离子弧焊入主要应用于高温环境下的金属材料，包括不锈钢、钼合金、铜合金、镍铬合金等。
等离子弧焊接技术的应用领域非常广泛，如汽车制造、航空航天、电子、石化等领域。
以汽车制造为例，车身焊接工艺的效率、质量和安全性都影响着整个车辆制造过程，而等离子弧焊接技术可以提供高效、稳定和精细的焊接工艺，因此被广泛应用于汽车生产车身焊接领域，提高了生产效率和质量。
二、等离子弧焊接技术的特点等离子弧焊接技术是一种非常特殊的焊接技术，它具有以下几个特点。
1. 清洁度高。
等离子弧焊接技术不需要使用膨胀剂和保护剂，焊接后的物件表面干净无污染。
2. 精度高。
等离子弧焊接技术具有非常高的精度，可以精确地控制等离子弧的大小及位置，从而实现焊接过程中的准确度要求。
3. 焊接效率高。
等离子弧焊接技术可以快速、高效的完成各种金属材料的焊接工作，因此适用于大规模的生产制造中。
4. 熔深大。
等离子弧焊接技术直接将电弧引入焊接部位，可以实现更深的熔深，从而可以焊接更厚的金属材料。
三、等离子弧焊接技术的原理等离子弧焊接技术是将金属加热至高温，从而溶解焊件并使其联结在一起的金属焊接技术。
等离子弧按其形成过程分为不稳定等离子弧和稳定等离子弧。
电弧通过高电压放电将焊接部位加热至高温度。
相应的金属材料会被气化并在形成等离子体的过程中，和大气中的气体相互反应，发生离子交换。
随着等离子体随电流运动，电弧持续存在，热能顺传至焊接部位，最终达到熔化和焊接的效果。
四、等离子弧焊接技术的注意事项在实际应用中，等离子弧焊接技术的操作也需要注意以下几个方面。
1.焊接材料的选取。
应该选择适合等离子弧焊接的材料，如不锈钢、铜合金、铝合金等。
等离子弧焊
等离子弧焊一、等离子弧及其形成等离子弧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——等离子弧。
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。
目前广泛应用压缩电弧的方法将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪的喷嘴内部，并在喷嘴中通入等离子气，强制电弧从喷嘴的孔道通过。
这样电弧就受到了三种压缩——机械压缩、冷收缩、弧柱磁收缩。
于是弧柱导电截面缩小，电流密度增大。
改变喷嘴孔径和孔道长度，可在一定范围内调节弧柱的压缩程度。
通入冷离子气的作用①作为产生等离子弧的气体介质②冷却电弧③使弧柱周围形成一层良好的电阻和热阻的“冷气壁”，使电弧稳定。
二、等离子弧特性与自由钨弧相比，有如下特点1、能量特性等离子弧的最大压降是在弧柱区，因为弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大。
因此等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属。
另外，等离子弧能量密度可达100000~1000000W/cm2，比自由钨弧高，其温度可达18000~24000K，比自由钨弧高很多。
2、静特性其静特性曲线接近U形。
在小电流时，等离子弧为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作点。
3、等离子弧形态等离子弧成圆柱形，扩散角约5度，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。
4、等离子弧的挺直度由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故挺度比自由钨弧好，焰流速度大，可达每秒300米以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。
三、等离子弧的类型按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧有转移型、非转移型和联合型三种1、非转移型等离子弧电源接于钨极和喷嘴之间，在离子气流押送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
工件本身不导电，而是被间接加热，因此热的有效利用率不高。
主要用于焊接金属薄板、喷涂和许多非金属材料的切割与焊接。
焊接方法与设备等离子弧焊接与切割
４） 无冷却水切割机应不能起动，若过程中断水，切割机能自动停止。
５） 在切割结束或切割过程中断弧时，控制线路应能自动断开。
二、等离子弧焊切割设备
4．气路和水路系统
等离子弧切割设备的供气系统不用保护气体和气流衰减回路，切割时必
须保证气路畅通。
为防止割炬的喷嘴被烧坏，切割时必须对割炬进行通水强制冷却，水路
混合型
非转移型等离子弧和转移型等离子弧在工作过程中同时存在。前者 在工作中起补充加热和稳定电弧作用，故又称它为维弧；后者称主 弧，用于焊接。
四、双弧问题
当采用转移型等离子弧焊接或切割时，由于某些原因在已经存在的转 移弧（主弧）以外，又在喷嘴与工件之间和电极与喷嘴之间同时形成 串列电弧，这种现象称双弧。
双弧现象
１—主弧； ２，３—串列弧
焊接方法与设备
第二节
等离子弧焊接与切割设备
一、等离子弧焊设备
按操作方式不同，等离子弧焊设备可分为手工焊设备和自动焊设备两 大类 手工焊设备主要由焊接电源、焊枪、控制系统、气路系统和水路系统 等部分组成 自动焊设备除上述组成之外，还有焊接小车和送丝机构
一、等离子弧焊设备
二、等离子弧的特性
能量特性
等离子弧的最大电
这是由于弧柱被强 烈压缩，使电场强 度明显增大的缘故。
静特性
其静特性曲线接近
最大区别是电弧电 压比钨极氩弧高。
形态
扩散角５°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，而钨极氩 弧呈圆锥形，其扩
静特性
通钨极氩弧经压缩 而成，故其挺直度 比普通钨极氩弧好， 焰流速度大，可 达300m/s以上， 因而指向性好，喷
焊接方法与设备
第六章 等离子弧焊接与切割
等离子弧焊工艺概述
等离子弧焊工艺概述等离子弧焊，是一种高能量密度焊接工艺，常被应用于合金材料的焊接和切割工作。
本文将对等离子弧焊的工艺、特点和应用进行概述，帮助读者更好地了解该焊接工艺。
一、等离子弧焊工艺简介等离子弧焊是一种高温高压气体电弧焊接工艺，它利用弧焊发电机产生的电弧加热气体，使气体达到高温高能状态，形成等离子体。
等离子体具有很高的能量密度和局部热效应，能够快速加热和熔化焊接部件，实现焊接连接。
等离子弧焊可以分为直流等离子弧焊和交流等离子弧焊两种形式，具体选择根据焊接材料和要求来确定。
二、等离子弧焊的特点1. 高能量密度：等离子弧焊的能量密度较高，能够快速加热焊接部件，减少焊接时间和热影响区域，提高焊接效率。
2. 局部加热效应好：由于等离子体产生的高温高能状态，其加热范围非常局限，降低了对焊接部件周边材料的热影响。
3. 适用于合金材料焊接：等离子弧焊适用于焊接具有高熔点、难焊接的合金材料，如不锈钢、钨、钼等。
4. 焊缝质量高：等离子弧焊焊接质量好，焊缝均匀、致密，抗拉强度高。
三、等离子弧焊的应用领域1. 汽车工业：等离子弧焊在汽车制造领域有广泛应用，可以用于焊接车身零部件、燃油箱及排气管等。
2. 航空航天工业：等离子弧焊可以用于航空航天领域的部件焊接，如飞机结构、气动外壳等。
3. 石油化工工业：等离子弧焊可以用于石油化工设备的制造，如高压容器、石油储罐等。
4. 电子电器行业：等离子弧焊可以用于焊接电子电器行业的零部件，如电路板、连接器等。
综上所述，等离子弧焊是一种高能量密度焊接工艺，具有高能量密度、局部加热效应好、适用于合金材料焊接等特点。
在汽车工业、航空航天工业、石油化工工业和电子电器行业等领域有广泛的应用。
随着科学技术的发展，等离子弧焊技术将不断完善和创新，为各行各业的焊接需求提供更好的解决方案。
第6单元等离子弧焊接与切割概要
离子气是等离子弧的工作气体。离子气的作用主要是压缩电弧强 迫通过喷嘴孔道，保护钨极不被氧化等。
（2）喷嘴孔道形状和尺寸 喷嘴孔道形状和尺寸对电弧被压缩的 程度只有较大的影响，特别是喷嘴孔径对电弧被压缩程度的影响更为 显著。在其它条件不变的情况下，随喷嘴孔径的减小，电弧被压缩程 度增大。 ( 3 ) 离子气体的种类及流量 使用不同成分的气体作离子气时，由 于气体的热导率和热焓值不同，对电弧的冷却作用不同，故电弧被压 缩的程度不同。
二 等离子弧的特性
1．温度高、能量密度大
普通钨极氩弧的最高温度为10000K～24000K，能量密度在104w／cm2 以下。等离子弧的最高温度可达 24000～50000K，能量密度可达 105～108w ／cm2，且稳定性好弧，右半部为等离子弧。
3．微束等离子弧焊
焊接电流在30A以下的等离子弧焊通常称为微束等离子弧焊。有时 也把焊接电流稍大的等离子弧焊归为此类。这种方法使用很小的喷嘴 孔径(ф0.5 mm ～ф1.5mm)，得到针状细小的等离子弧，主要用于焊接 厚度lmm以下的超薄、超小、精密的工件。 上述三种等离子弧焊方法均可采用脉冲电流，借以提高焊接过程 的稳定性，此时称为脉冲等离子弧焊。交流等离子弧焊具有阴极清理 作用，主要用来焊接铝、镁及其合金。
2．转移型等离子弧
钨极接电源的负极、工件接电源的正极，等离子弧燃烧于钨极与工件 之间，如图6-5b）所示。常用于等离子弧切割、等离子弧焊接和等离子弧 堆焊等工艺方法中。
3．混合型等离子弧
在工作过程中非转移型弧和转移型弧同时存在，则称之为混合型（或 联合型）等离子弧，如图6－5c）所示。主要用在微束等离子弧焊接和粉 末等离子弧堆焊等工艺方法中。
第六篇 等离子弧焊接
9. 5mm低碳钢环缝小孔焊接 电流 离子气 焊接速度 0 2 4 6 8 10 12 0 开始及焊接时间（s） 2 4 6 8 10 终止时间（s）
10 8 6 4 2 0
50 40 30 20 10 0
焊接速度（cm/ min）
开始
氩气流量（L/min）
焊 接 时 间（ 小 孔 ） 焊 接 停 止 开 始
四、等离子弧生器 一)、分类：等离子弧焊枪、割枪、喷枪。 二)、组成 主要由电极、电极夹头、压缩喷嘴、中间绝缘体、上枪体、下 枪体及冷却套等组成。最关键的部件为喷嘴及电极。 1、 喷嘴 分类 •按喷嘴孔道的数量，可分为单孔型和多孔型两种。 多孔型喷嘴除了中心主孔外，主孔左右还有多个小孔。从这 两个小孔中喷出的等离子气对等离子弧有一附加压缩作用，使等 离子弧的截面变为椭圆形。当椭圆的长轴平行于焊接方向时，可 显著提高焊接速度，减小焊接热影响区的宽度。
二、等离子弧的分类 （一）非转移型电弧 非转移型电弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水 冷铜喷嘴，负极接钨极，工件不接到焊接回路上；依靠高速喷 出的等离子气将电弧带出，这种电弧适用于焊接或切割较薄的 金属及非金属。 （二）转移型电弧
转移型电弧直接燃烧在钨极与工件之间，焊接时首先引燃钨 极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转移到钨极与工件之间； 在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中。这种电弧用于焊接较 厚的金属。
（二）焊接电流 及喷嘴孔径 焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定。电流过小，焊不 透，形不成小孔；焊接电流过大。熔池金属会因小孔直径过 大而坠落。 喷嘴孔径根据电流来选择，两者合适匹配。 而且要与离子气的流量有关。
（三）等离子气
等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。 大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采用相同 的气体，否则电弧的稳定性将变差。表6-5列出了大电流等离 子弧焊焊接各种金属时所采用的典型气体。小电流等离子弧 焊接通常采用纯氩气作等离子气。这是因为氩气的电离电压 较低，可保证电弧引燃容易。
焊接方法与设备使用-教学ppt课件---第6章---等离子焊(PAW)
6.2.3 等离子弧焊工艺
1．穿透型等离子弧焊（穿孔型 ）
利用等离子弧直径小、
温度高、能量密度大、穿透
力强的特点，在适当的工艺
参数条件下实现的，焊缝断
面呈酒杯状，如图6-21所示。
焊接时，采用转移型等离子
弧把焊件完全熔透并在等离 子流力作用下形成一个穿透 焊件的小孔，并从焊件的背 面喷出部分等离子弧（称其 为“尾焰”）。
产生原因：过度压缩，冷却不够,冷气膜的阻滞作用 被击穿时，绝热和绝缘作用消失，就会产生双弧现象。
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
3．双弧的危害 破坏等离子弧的 稳定性
焊接或切割过程不能稳定地进行， 恶化焊缝成形和切口质量。
双弧时会在钨极和工件之间同时形
焊接熔透能力降低， 成两条并列的导电通路，减小了主
切割厚度减小
弧电流，降低了电功率。
双弧会使喷嘴就有并列弧的电流通
过。此时等离子弧和喷嘴内孔壁之
容易烧坏喷嘴
间的冷气膜又受到破坏，喷嘴受到 强烈加热，故容易烧坏喷嘴。
6.2 等离子弧的设备及工艺
6.2.1 等离子弧焊的工艺特点及应用
1．等离子弧焊的工艺特点 （优点） 1 用等离子弧可明显提高焊接生产率。 2 等离子弧的加热面积小，热影响区和焊接变形小。 3 等离子弧的稳定性好，使用很小的焊接电流也能保证
6.2 等离子弧的设备及工艺
6.2.2 等离子弧焊的设备
7．温控水冷装置
等离子焊接采用的是压缩电弧原理，为了确保在焊 接过程中焊接喷嘴的压缩效果稳定，焊接过程中喷嘴上 的热量必须通过冷却水将其带走，因此焊接时对枪体和 喷嘴进行温控冷却非常重要。温控水箱由制冷压缩机组、 冷凝器、温控器、水泵等几部分组成，具有水流量指示、 水温显示、故障报警等功能，保证焊枪的冷却效果和焊 枪缺水状态下不被烧坏。
等离子弧焊接
，主要用于小电流（微束）等离子弧焊接和粉末堆焊等工 艺方法中
2. 等离子弧焊接（PAW ）
• 2.1 等离子弧焊的基本方法及应用
• 等离子弧通过小孔从背面喷出，被熔化的金属在电弧吹力 、液体金属重力和表面张力相互作用下保持平衡。
• 随着焊枪前移，小孔也跟随前移，熔化金属因表面张力作 用而依附在等离子弧周围的固体金属壁面上，并且由于电 弧的作用不断地沿着小孔周围向后推动，随即填满原先的 小孔而凝结成均匀的焊缝。这种过程称小孔效应。
钢 金 金 金钢 金 钢
焊接 3~ ≤12 厚度 8 范围 （m m）
≤6 2~8 2~ ≈2.5 8
2.2 熔透型等离子弧焊（熔入型焊接法）
• 工艺特点
• 采用较小的焊接电流（30~100A）和较低的离子气流量，采用混合型等离 子弧焊接的方法。
• 在焊接过程中不形成小孔效应，焊件背面无“尾焰”。液态金属熔池在弧 柱的下面，靠熔池金属的热传导作用熔透母材，实现焊透。
2.1.1 穿透型等离子弧焊（小孔型等离子弧焊）
• 关键技术：
• 采用穿透型焊接法时，要保证焊件完全熔透且正 • 反面都能成形，关键在于能否形成穿透性 • 的小孔，并精确控制小孔尺寸， • 以保持熔 • 池金属平衡的要求。
• 焊件厚度：
• 小孔效应只有在足够的能量 • 密度条件下才能形成。板 • 厚增加时所需的能量密度 • 也增加，而等离子弧的能 • 量密度难以再进一步提高。 • 因此，穿透型焊接法只能 • 在一定的板厚条件下才能实现
• 电源接于钨极和喷嘴之间，电弧是在钨极与喷嘴孔壁之间燃
等离子弧焊.
第一节 等离子弧的形成
等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧，具有很高的能量密度、 温度及电弧力。等离子弧是通过三种压缩作用获得的： 1、机械压缩 水冷铜喷嘴孔径限制弧柱截面积的自由扩大， 这种拘束作用就是机械压缩； 2、热压缩 喷嘴中的冷却水使喷嘴内壁附近形成一层冷气膜 ，进一步减小了弧柱的有效导电面积，从而进一步提高了电弧 弧柱的能量密度及温度，这种依靠水冷使弧柱温度及能量密度 进一步提高的作用就是热压缩； 3、电磁压缩 将通过喷嘴的弧柱看作是许多载流导线束，由 于电流同向，因此会彼此吸引，形成一个指向弧柱中心的力场 ，这就是电磁压缩。 通过喷嘴的电弧电流越大，磁压缩作用就 越强。
扩散型喷嘴的基本形式：
这类喷嘴压缩程度降低，有利于提高等离子弧的稳定性，便于 单面焊双面成型，还可提高喷嘴的使用寿命，在焊接、切割、堆焊、 喷涂中均有应用。
（3）热源组成 普通钨极氩弧中，加热焊件的热量最主要来源于阳 极斑点的产热，弧柱辐射和热传导仅起辅助作用，电弧 的总电压降在阳极区、弧柱区和阴极区大致平均分配。 等离子弧中，最大电压降是弧柱区，弧柱高速等离 子体通过接触传导和辐射带给工件的热量明显增加，弧 柱成为加工工件的主要热源，而阳极产热降为次要地位。
热源特性具有下列特点： （1）温度高且能量集中 自由状态下的钨极氩弧温度为 10000~24000K ，能量密度 小于104W/cm2。等离子弧温度可高达24000~50000K，能量密度 可达105~106 W/cm2。 （2）有良好的电弧稳定性 等离子弧的高温及高能量密度，使其稳定性和挺度明显高 于普通电弧。自由电弧的扩散角为45°，等离子弧约为5 °，这 是因为压缩后从喷嘴喷出的等离子弧带电质点运动速度明显提 高所致。
•特点： 采用转移弧工作时，等离子弧温度高、 能量密度大，焊件上获得的热量多，热的有 效利用率高，达60%~75％。 •应用： 常用于金属材料的等离子弧切割、等离子 弧焊接和等离子弧堆焊和喷涂等工艺方法中。
材料的等离子弧焊接
材料的等离子弧焊接介绍等离子弧焊接是一种高温、高能量的焊接方式，通过将两片材料加热到高温，让它们融合在一起，从而实现焊接。
这种焊接方式可以用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等等。
本文将主要介绍材料的等离子弧焊接。
材料的等离子弧焊接等离子弧焊接是用等离子体将两个材料融合在一起的焊接方式。
当我们将气体加热到高温时，气体就会变成离子态，这就是等离子体。
等离子弧焊接是将这个等离子体聚焦在一起，通过高能量将材料融合在一起。
材料的等离子弧焊接和普通的等离子体焊接有所不同。
普通的等离子体焊接是使用气体等离子体将两个材料融合在一起，但材料的等离子弧焊接是使用弧形等离子体将两个材料融合在一起。
这种焊接方式更加高效，因为它产生的等离子体能量更高。
材料的等离子弧焊接有很多优点。
首先，它可以焊接各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等等。
其次，它可以实现高强度的焊接，并且焊接后的接头非常牢固。
最后，它可以自动化，这使得生产效率更高。
然而，材料的等离子弧焊接也有一些缺点。
首先，设备成本较高。
其次，对操作人员的要求较高，因为焊接时需要保持一定的安全距离。
最后，焊接时产生的热量可能会导致变形或裂纹。
应用材料的等离子弧焊接被广泛应用于各个领域。
在航空航天产业中，材料的等离子弧焊接可以用于焊接飞机和火箭的结构件，这些结构件需要具有高强度和轻量化的特点。
在汽车工业中，材料的等离子弧焊接可以用于焊接车身结构和发动机零件。
在电子工业中，材料的等离子弧焊接可以用于焊接电路板。
总结综合来看，材料的等离子弧焊接是一种高强度、高效率的焊接方式，适用于各种类型的材料。
其不足之处在于设备成本较高，对操作人员的要求较高，以及可能会产生变形和裂纹。
尽管如此，它仍然具有广泛的应用前景，在航空航天、汽车工业、电子工业等领域都有着重要的地位。
等离子焊接原理
等离子焊接原理等离子焊接是一种常见的金属焊接方法，它利用高温等离子体将金属材料熔化并连接在一起。
在等离子焊接中，等离子体的产生和运动是实现焊接的关键。
下面我们将详细介绍等离子焊接的原理。
首先，等离子体是由气体中的原子或分子失去或获得电子而形成的带电粒子。
在等离子焊接中，通过加热气体或将电流通入气体中，使气体电离并产生等离子体。
这些等离子体具有很高的温度，可以达到数万摄氏度，因此能够将金属材料熔化。
其次，等离子焊接的原理是利用高温等离子体将金属材料熔化，并在熔融状态下使两个或多个金属材料连接在一起。
在焊接过程中，通过控制等离子体的温度和流动方向，可以实现对金属材料的精确加热和熔化，从而实现高质量的焊接。
另外，等离子焊接的原理还包括等离子体的稳定和控制。
在焊接过程中，需要通过外部电流或气体流动来维持等离子体的稳定状态，以确保焊接的稳定性和可靠性。
通过精确控制等离子体的温度和流动速度，可以实现对焊接过程的精确控制，从而获得高质量的焊接接头。
最后，等离子焊接的原理还涉及等离子体与金属材料之间的相互作用。
在等离子焊接过程中，等离子体与金属材料之间会发生化学反应和热量传递，从而实现对金属材料的熔化和连接。
通过研究等离子体与金属材料之间的相互作用规律，可以优化焊接工艺参数，提高焊接质量和效率。
总之，等离子焊接是一种利用高温等离子体将金属材料熔化并连接在一起的焊接方法，其原理涉及等离子体的产生和运动、对金属材料的加热和熔化、等离子体的稳定和控制，以及等离子体与金属材料之间的相互作用。
通过深入理解等离子焊接的原理，可以更好地掌握焊接工艺，提高焊接质量和效率。
第六章等离子弧焊与切割
第二节 等离子弧焊接设备
3电极 a.材料 国内基本上采用铈钨作电极。可采用间接水冷，对于使 用电流较大的电极，为改善水冷效果、抑制阴极斑点漂移， 应尽量采用直接水冷的镶嵌式结构。 b.端部形状 常采用60°的尖锥角，电极电极直径较大，或焊接电流 较小时，尖角可以更小；电极直径较小，而焊接电流较大 时，可磨圆、秃形，减少烧损。 c.电极内缩lg和同心度 电极内缩增大，则压缩程度增加；电极内缩过大，则易 产生双弧。 同心度：电极与喷嘴孔，防止偏心，易导致弧偏斜、焊 缝单侧咬边、双弧。
第二节 等离子弧焊接设备
一、等离子弧焊接
（1）原理
等离子电弧
TIG电弧
第二节 等离子弧焊接设备
（2）特点 a.优点： ①电弧能量集中；②电弧挺度好；③电弧稳定性 好；④无焊缝夹钨。 b.缺点： ①焊枪结构及过程控制复杂；②焊接装配精度要 求高。
第二节 等离子弧焊接设备
（3）用等离子弧焊接方法焊接的焊缝
第三节 等离子弧焊接方法及工艺
比常规TIG焊能够更加有效的去除氧化膜，以及 表面的油污和污染，更好的防止氢溶解，消除气 孔、夹渣等焊接缺陷 正负半波幅值可独立调节 正负半波时间可独立调节 钨极烧损最小
第三节 等离子弧焊接方法及工艺
VPPA最适合于铝合金焊接，目前已经实现单道焊接铝合 金厚度达25.4mm； 实际生产中通常采用立向上焊工艺，既有利于焊缝的正面 成形，又有利于熔池中氢的逸出，减少气孔缺陷，因此被 称为“零缺陷焊接”。 有效利用等离子束流所具有的高能量密度、高射流速度、 强电弧力的特性，实现铝合金中厚板单面一次焊双面自由 成形。
第三节 等离子弧焊接方法及工艺
工件熔透，形成小孔，熔化的金属排挤在周围， 随着等离子弧在焊接方向的移动，熔池金属沿 电弧周围向后方移动，冷却后，形成焊缝。 厚度大于3mm; >100A 无需背面支撑 用在自动化焊接中 一次焊透可达10mm碳钢，通常限制在6mm 效率高，可加可不加填丝，通常填丝防止咬边 Ar保护，不用He。 焊缝断面特点：焊缝断面有明显酒杯形特征， 可不采用衬垫实现单面焊双面成形。
等离子弧焊接的基本原理演示文稿
二、等离子弧的形成 等离子弧“压缩效应”原理
热压缩
二、等离子弧的形成 等离子弧“压缩效应”原理
磁压缩
二、等离子弧的形成
三、等离子弧的特点 1、能量密度大、温度梯度大，热影响区小。
能量高度集中： 105~106W/cm2 弧柱中心温度： 18000~24000℃
三、等离子弧的特点 2、电弧挺度好。
钨极氩弧焊
等离子弧焊
二、等离子弧的形成
电弧在电极与焊件 之间产生，通过水冷 喷嘴内腔受到强烈地 压缩。
使弧柱截面缩小， 电流密度增大，能量 密度增大，电弧温度 急剧上升，电弧介质 的电离程度剧增以致 在电弧中心部分接近 完全电离，最终形离子弧的形成 等离子弧“压缩效应”原理
三、等离子弧的特点 3、电弧稳定，气流喷速高。
焰流速度： 300m/s
三、等离子弧的特点
4、能够焊接更细、更薄加工件。
微束等离子弧焊 （30A以下）： 可焊接细丝和箔材
熔透型等离子弧焊： 厚度小于2～3mm的 薄板
四、等离子弧的类型
非转移型
转移型
联合型
等离子弧焊接的基本原理演示 文稿
一、什么是等离子弧？
等离子弧是自由电弧压缩而成的。
焊接电弧就是指在加 有一定电压的电极或 电极与焊件间的气体 介质中产生的强烈而 持续的放电现象（俗 称电弧燃烧）。
一、什么是等离子弧？
电弧燃烧的必要条件是气体电离及阴极电子发射。
电场 加热
一、什么是等离子弧？
一、什么是等离子弧？
第六章等离子弧焊
溅聚集，双弧倾向增大。 正确选择电流和离子气流量：结构条件一定时，电流增大
和气流量减小都会导致双弧现象。 采用陡降外特性电源有利于避免产生双弧。 控制喷嘴距工件的距离 一般取5~12mm。
34
第三节 等离子弧的其它应用
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第六章 等离子弧焊
35
第三节 等离子弧的其它应用
2、热丝等离子弧堆焊 在两根填充焊丝中通交流电，利用焊丝伸出长度段的电 阻热来增加焊丝的熔化速度，以便提高熔敷速度和降低堆 焊层稀释率。此法适用于不锈钢、镍基合金、铜合金焊丝 的堆焊。
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第六章 等离子弧焊
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第一节 等离子弧特性及其发生器
四、等离子弧发生器
等离子弧发生器按其用途不同称为等 离子弧焊枪、割枪和喷(涂)枪等。 喷嘴与电极位置相对固定且可调节 对喷嘴和电极能进行有效冷却 喷嘴与电极之间要绝缘 能可靠导入离子气流和保护气流 便于加工和装配，喷嘴易于更换
焊道焊接。
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第六章 等离子弧焊
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第二节 等离子弧焊接
（三） 微束等离子弧焊接 电流<15~30A的熔入型等离子弧焊接。 由于喷嘴(孔径≤lmm)的拘束作用和采用联合型等离子弧， 使小电流的细等离子弧(弧柱直径<1mm)，燃烧十分稳定， 弧长可以达30mm以上，已成为焊接金属箔、细丝的首选 方法。 为了保证焊接质量，应采用精密的工装夹具，保证装配 质量和防止焊接变形。
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第六章 等离子弧焊
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等离子弧焊原理及操作安全
等离子弧焊原理及操作安全什么是等离子弧焊？试述等离子弧的产生方法。
借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量浓度的等离子弧进行焊接的方法称为等离子弧焊。
等离子弧是自由电弧压缩而成，它是通过以下三种压缩作用获得的，机械压缩效应示意图见图22。
1．机械压缩将电弧强制通过具有小孔径喷嘴的孔道,使电弧受到压缩。
2．热压缩当等离子气体（Ar、N气）以一定的速度和流量经喷嘴时，靠近电弧一侧的气体通过弧柱，吸收大量热量而电离，成为等离子弧的一个组成部分。
但是靠近喷嘴内壁的气体，由于受到喷嘴强烈的冷却作用，形成一个冷气套，迫使弧柱截面进一步缩小称为热压缩。
3．磁压缩弧柱电流是一束平行的同向电流线，必然产生往内的收缩力。
当电弧受到机械压缩和热压缩之后，截面缩小，因而电流密度增大，由此产生的电磁收缩力必然增大，形成磁压缩。
试述等离子弧的类型。
按电源连接方式的不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式见图23。
⑴非转移型等离子弧钨极接电源负端，焊件接电源正端，等离子弧体产生在钨极与喷嘴之间，在等离子气体压送下，弧柱从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
⑵转移型等离子弧钨极接电流负端，焊件接电流正端，等离子弧产生的钨极和焊件之间。
因为转移弧能把更多的热量传递给焊件，所以金属焊接、切割几乎都是采用转移型等离子弧。
⑶联合型等离子弧工作时非转移弧和转移弧同时并存，故称为联合型等离子弧。
非转移弧起稳定电弧和补充加热的作用，转移弧直接加热焊件，使之熔化进行焊接。
主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊。
56 试述转移型等离子弧的产生方法。
为建立转移型等离子弧，应将钨极接电源负极，喷嘴和焊件同时接正极，转移型弧示意图见图24。
首先接通钨极与喷嘴之间的电路，引燃钨极与喷嘴之间的电弧，接着迅速接通钨极和焊件之间的电路，使电弧转移到钨极和焊件之间直接燃烧，同时切断钨极和喷嘴之间的电路，转移型等离子弧就正式建立。
在正常工作状态下，喷嘴不带电，在开始引燃时产生的等离子弧，只是作为建立转移弧的中间媒介。
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割发明于 20 世纪 50 年代中期, 现已扩展到广泛
用于普通碳钢、低合金钢以及非金属材料的切割。 表 6-7 为 PAC 的一般适用厚度范围。PAC 的主要 工艺参数选择原则:（1-4）
（二）空气等离子弧切割 利用压缩空气作为离子气, 切割成本低, 空气
气中加入少量 H2
能力。
或 He ,
可以增强电弧的穿透
3）焊接速度应与焊接电流和等离子气流量相匹配（ 6-10）速度与焊接电流、等离子气流量呈正比关系 。焊速过高, 不仅会导致小孔消失,出现未焊透, 而且可能引起焊缝两侧咬边和出现气孔。
4）喷嘴高度：常取 3～5mm。 5）保护气体流量
（二）熔入型等离子弧焊接
焊 接
2016年10月27日
第六章 等离子弧焊 离子弧的形成条件、电弧特性、等离子弧发生
器的结构对电弧特性的影响以及等离子弧焊接与切
割的一般工艺技术, 简介等离子弧堆焊与喷涂的工
艺应用。
第一节 等离子弧特性及其发生器 一种较高能量密度的电弧热源, 显著有别于普 通电弧的电弧形态与能量特性, 在材料的焊接、切 割和表面工程等领域, 具有特殊的应用范围。
四、等离子弧发生器 等离子弧发生器用来产生等离子弧。按其用途不
同称为等离子弧焊枪、割枪和喷枪。
发生器的基本结构通常应满足以下要求:（1—7）
图 6-4 为 300A 等离子弧焊枪结构。
喷嘴、电极及其冷却结构是等离子发生器的关键 零部件, 其结构和尺寸对等离子弧的能量参数与工 作稳定性有决定性的影响。
6-1，
（2）转移型：须先引燃非转移弧, 高, 常用于切割、焊接及堆焊。 然后使电弧从喷
嘴转移到工件上。这种等离子弧温度和能量密度较
二、等离子弧的分类 等离子弧按电源供电方式不同,分为三种形式。
6-1，
（3）联合型：需要两个电源独立供电。电极接两个
电源的负极, 喷嘴及母材分别接各电源的正极, 主
要用于小电流、微束等离子弧焊接及粉末堆焊。
三、等离子弧特性 1、等离子弧的静特性:与普通电弧近似, 仍呈“U”
形,
但显著区别有:
弧柱电场强度增大,
电弧电
压显著增高;
U 曲线的平直区段较自由电弧明显缩
小.图 6-2
2、普通钨极氩弧的最高温度为 10000 ～24000K, 能 量密度 小于 104 W/ cm2 。等离子弧的温度高达 24000～50000K, 能量密度可达 105 ～106 W/ cm2 , 其温度分布见图 6-3a。
一、等离子弧的形成 等离子弧是一种受到约束的非自由电弧, 也称
压缩电弧,
是借助于以下三大压缩效应而形成的。
（1）机械压缩效应：利用等离子弧发生器的喷嘴孔
来约束电弧，气体导电通道被限制在喷嘴孔道内。
（2）热压缩效应： 采用一定流量的冷却水冷却喷嘴
，以降低喷嘴温度，当弧柱通过喷嘴孔道时 , 较低
的喷嘴温度使喷嘴内壁形成一层冷气膜, 迫使弧柱 导电截面进一步减小, （3）磁压缩效应： 称为热压缩效应。
与穿孔型等离子弧焊比较, 软” （三）微束等离子弧焊接：箔、细丝的首选方法， 通常把电流 15～30A 以下的熔入型等离子弧焊接 设计合理的焊接接头形式( 图 6-12 及表 6-6) 具有焊接参数较“
二、等离子弧切割( PAC) （一）切割原理与参数选择
用其高温、高速的等离子体焰流, 把金属局部
作业,稀释率低、焊层平整光滑、堆焊材料的钢种适
应性极好结合, 焊层冶金连续且致密等特点。广泛
用于轴承、轴颈、阀门、挖掘机和推土机等产业机 械零部件的制造与修复场合, 焊层材料的供货状态, 尤其适用于焊层材料 难以制成丝材但易于制成粉末的硬质耐磨合金。按 等离子弧堆焊有丝材式,
粉末等离子弧堆焊应用最为广泛。
蚀、耐氧化等特殊性能。 在廉价的基体材料上,通
过堆焊或喷涂涂。大多数弧焊方法都可以用于堆焊 ,
火焰、电弧及爆炸等方法可用于喷涂,
离子弧的特殊物理特性, 在该技术领域具有重要的应用地位。
然而由于等
使得等离子弧堆焊和喷涂
第三节 等离子弧堆焊和喷涂 一、等离子弧堆焊
等离子弧堆焊方法具有熔敷速度高、易于自动
等离子弧的热焓值高、切割速度快,
切口质量好等
特点, 成为国内外中厚板切割的广泛应用方法之一
。常用切割电流一般在 200A以下, 大厚板切割机的
输出切割电流可高达 600A。空气等离子弧割枪中的 电极不能采用钨合金类材料, 这是因为空气中的 O2
、CO2 、H2O 等气体会严重氧化烧损钨极。
第三节 等离子弧堆焊和喷涂 机械、工程结构中工作面,需要其具备耐磨、耐
相对其他弧焊方法而言却应用较少, 这可能与该方 法的设备和工艺较复杂有关。
一、等离子弧焊接工艺及其参数选择
（一）穿孔型等离子弧焊接6-9，表6-4
（一）穿孔型等离子弧焊接6-9，表6-4 1）由材料和板厚选择焊接电流（表6-2，6-3）
2）离子气流量对拉高电弧的刚度和穿透力：太大可
能造成切割状态, 太小则形不成小孔效应。在 Ar
二、等离子弧的分类 等离子弧按电源供电方式不同,分为三种形式。
6-1，
（1）非转移型：母材不参能量密度较低,
又称为等离子焰或间接电弧。主要用于喷涂以及焊 接、切割较薄的金属或对非导电材料进行加热。
二、等离子弧的分类 等离子弧按电源供电方式不同,分为三种形式。
之一。热喷涂是将喷涂材料加热到熔融状态, 磨等特殊性能。与火焰喷涂、电弧喷涂相比,
1.喷嘴孔径6-2 2.喷嘴孔道长度6-3
3.压缩角
4.喷嘴孔道(6-5) 5.喷嘴长度及冷却 6.钨极及其结构6-6
第二节 等离子弧焊接与切割 等离子弧的高温、高能量密度和高穿透能力等
特性, 具有某些特殊的应用优势, 如穿孔型等离子
弧焊接、微束等离子弧焊接、有色金属与不锈钢的
切割等。等离子切割应用相当普遍, 而等离子焊接,
（一）粉末等离子弧堆焊 粉末等离子弧堆焊可采用转移弧或联合弧不需
大熔深, 故喷嘴孔道比一般均小于 1。为了送进粉
末, 喷嘴的送粉系统中要引入一股送粉气流, 常用
氩气。送粉口放在喷嘴孔道底部,
以上。这里需要注意: （二）热丝等离子弧堆焊
可用一个或二个
二、等离子弧喷涂 等离子弧喷涂是目前工业上常用的热喷涂方法