6章等离子弧焊讲述
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熔化和蒸发 并随即吹出而形成切口。等离子弧切
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
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
（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
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
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,
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。
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。
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
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。
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
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：母材不参与导电。电弧是在电极和
喷嘴之间产生,
此时温度较低,
能量密度较Байду номын сангаас,
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。
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
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。
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,
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
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
（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
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
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,
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。
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。
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
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。
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
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：母材不参与导电。电弧是在电极和
喷嘴之间产生,
此时温度较低,
能量密度较Байду номын сангаас,
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。
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
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。
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,