等离子弧焊与切割
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缺点：焊接可变参数多，规范区间窄；厚板焊接时，对操作者的技术 水平要求较高，并且小孔法仅限于自动焊接；焊枪对焊接质量影响大，喷 嘴寿命短；除铝合金外，大多数小孔焊仍限于平焊位置。
小孔焊接示意图
不锈钢PAW的小孔 （上：正面、左：背面）
焊接时小孔的照片
不锈钢焊缝 单面焊双面成形
2. 熔透型（熔入型） 30~100A混合弧。材料、板厚、接头形式不限，可单面
避免过渡压缩——正确选择电流，喷嘴结构尺寸合理 加强冷却效果——合适的气体及流量，加强喷嘴冷却，
保持喷嘴与工件距离
（五）等离子弧焊的基本方法及应用
1. 穿透型（穿孔型、小孔型）
100～500A转移弧，材料/板厚合适时，无须衬垫，即可单面焊双面 成形。
优点：厚板可实现单道焊接；对接焊不开坡口，焊前对工件坡口加工 量减少 ；焊缝对称，焊接横向变形小；孔隙率低。
（六）等离子弧焊设备
•组成：电源 、控制系统 、焊枪、供气系统、 供水系统 （送 丝机构 焊接小车） •大电流等离子弧焊设备 微束等离子弧焊设备
1. 焊接电源：应具有陡降或垂降特性，空载电压较高 通常带有高频引弧和电流衰减装置。
2. 焊枪： 压缩喷嘴：最通用的材料是纯铜 电极：等离子弧焊枪所采用的电极材料与钨极氩弧焊
压缩电弧——电流增大，但弧柱直径可以不相应增大， 则能量密度、温度、等离子体流速显著增大。
这种用外部拘束作用使弧柱受到压缩的电弧就是通常 所说的等离子弧，又称为压缩电弧。
等离子弧的形成原理（如何压缩？） 途径：将钨极内缩于导电喷嘴内部，
并通气，产生三种压缩作用
• 电弧通过小孔——机械压缩（前 提） • 离子气冷却——热收缩（主因） • 电磁收缩——使弧柱变得更细 （必然存在）
混合型：同时保持转移弧与非转移弧（电弧转移到工件后 <主弧>不切断钨极与导电嘴之间的电弧<维弧>）
等离子弧的应用
类型 转移型
非转移 型
混合型
特
点
电弧温度较高
电弧温度较低
小电流下的电弧 稳定性好
应
用
常用于金属的焊接、堆焊与 切割
喷涂、非金属的焊接与切割
多用于微束等离子弧（<30A） 焊接
（三）等离子弧发生器
二、相关知识
（一）等离子弧
等离子体：物质存在的一种状态
等离子态及其形成过程
等离子弧（Plasma arc）
等离子弧是电弧的一种特殊形式，是一种压缩电弧 （相对于自由电弧如TIG电弧而言）
自由电弧——其周围没有约束，当电流增大，弧柱直 径增大，二者不能独立调节，所以电流密度、能量密度和 温度的增加受限。
等离子弧的类型
按电源供电方式不同
非转移型(如图右)：电弧在钨极和喷嘴之间形成后，在高速 气流作用下冲出喷嘴（也叫等离子焰），主要用于喷涂、焊接和 切割较薄的金属及非金属。
转移型 （如图左） ：电弧先在钨极和导电喷嘴间引燃，转 移到工件上形成新的导电回路后，切断钨极与导电嘴之间的电弧。 常用于各种金属材料的焊接和切割。
结果：电弧直径变小、温度升高、 能量密度增大
（二）等离子弧的特性及应用
1. 温 度 高 、 能 量 密 度 大 ： 24000~50000K 、 105~108W/cm2 （TIG电弧相应为10000~24000K、<104w）
2. 能量分布均衡：在整个弧长上温度均衡，靠弧柱加热 3. 挺度好、冲力大：扩散角小，对弧长波动不敏感 4. 稳定性好：电流小至0.1A电弧仍稳定燃烧
等离子弧焊接与切割
任务一 气焊
【学习目标】
1．能够正确描述气焊的原理、特点及应用 2．能够正确描述气焊设备的构成与连接原理 3．能够正确描述各种气焊设备和工具的作用 4．能够正确描述气焊火焰的种类，各类型火焰的
特点与用途 5．能够准备气焊操作的各种劳动保护 6．能够使用气焊设备规范地进行焊接操作
一、任务分析
焊双面成形、多层多道焊，对参数的要求不严格，易于实现 ，与TIG焊类似。
3. 微束等离子弧焊 30A以下混合弧，主要用于细小超薄件的熔透型焊接。
常用两个独立电源对主弧和维弧分别供电。
★ 以上三种形式都可以采用脉冲电流，焊接效果更好，但参数进 一步复杂化。
另外，还有交流等离子弧焊和等离子弧MIG焊等。主要使用方波 交流。变极性方波交流可获得较大的焊缝深宽比及较少的钨极烧损， 主要用于小孔法焊接铝合金。
压缩角 25~45 60~90
电弧类型 联合型 转移型
3.电极
电极材料与形状 内缩和同心度
内缩度（影响压缩程度）和同心度（影响电弧稳定性） 内缩长度Lr一般取Lr=Lo+ 0.2mm（焊枪）。
L0+2~3mm(割枪）
4.进气方式
常用的进气方式：切向进气和径向进气
（四）双弧现象及影响因素
1. 双弧现象是一种危害 2. 形成双弧的原因：过度压缩，冷却不够 3.影响因素：喷嘴结构参数、喷嘴冷却效果 、电弧电流、离子气成分和流量、喷嘴端面到 焊件表面距离、钨极与喷嘴同心度。 4. 防止双弧的措施：
相同，有钨棒和镶嵌式电极两种。 △压缩喷嘴属易损件，按既定规格选用
Leabharlann Baidu
1—喷嘴 2—保护套外环 3、4、6—密封 圈
5—下枪体水套 7—绝缘柱 8、 13—绝缘套 9—上枪体水套 10—电极夹头 11—套管 12— 螺母 14—钨极
2.喷嘴
喷嘴的直径d 喷嘴的孔道长度l 锥角α 压缩孔道形状 喷嘴材料和冷却
喷嘴孔径 0.6~1.2 1.6~3.5
孔道比 2.0~6.0 1.0~1.2
等离子弧发生器是用来产生等离子弧的装置，根据用途不同可分为焊枪、喷枪和割炬。
1.基本要求与典型结构 能有效的固定钨极和喷嘴的位置， 钨极与喷嘴的对中性要好。 钨极与喷嘴之间要可靠绝缘。 能对钨极和喷嘴进行有效水冷。 能有效导入离子气流和保护气流。 便于加工和装配，特别是喷嘴的更换。 体积小、重量轻，便于操作和观察。
等离子弧是电弧的一种特殊形式。当自由电弧被 压缩后，即可形成等离子电弧。利用等离子电弧可以 进行焊接和切割。从本质上讲，等离子电弧仍然属于 一种气体放电的导电现象。本项目介绍等离子弧的形 成及其特性，等离子弧焊接与切割设备的结构与工作 原理，重点讲述等离子弧焊接和切割的工艺。
按焊缝的成形原理，等离子弧焊有3种基本方法， 即穿透型等离子弧焊，熔化透型等离子弧焊和微束等 离子弧焊。
小孔焊接示意图
不锈钢PAW的小孔 （上：正面、左：背面）
焊接时小孔的照片
不锈钢焊缝 单面焊双面成形
2. 熔透型（熔入型） 30~100A混合弧。材料、板厚、接头形式不限，可单面
避免过渡压缩——正确选择电流，喷嘴结构尺寸合理 加强冷却效果——合适的气体及流量，加强喷嘴冷却，
保持喷嘴与工件距离
（五）等离子弧焊的基本方法及应用
1. 穿透型（穿孔型、小孔型）
100～500A转移弧，材料/板厚合适时，无须衬垫，即可单面焊双面 成形。
优点：厚板可实现单道焊接；对接焊不开坡口，焊前对工件坡口加工 量减少 ；焊缝对称，焊接横向变形小；孔隙率低。
（六）等离子弧焊设备
•组成：电源 、控制系统 、焊枪、供气系统、 供水系统 （送 丝机构 焊接小车） •大电流等离子弧焊设备 微束等离子弧焊设备
1. 焊接电源：应具有陡降或垂降特性，空载电压较高 通常带有高频引弧和电流衰减装置。
2. 焊枪： 压缩喷嘴：最通用的材料是纯铜 电极：等离子弧焊枪所采用的电极材料与钨极氩弧焊
压缩电弧——电流增大，但弧柱直径可以不相应增大， 则能量密度、温度、等离子体流速显著增大。
这种用外部拘束作用使弧柱受到压缩的电弧就是通常 所说的等离子弧，又称为压缩电弧。
等离子弧的形成原理（如何压缩？） 途径：将钨极内缩于导电喷嘴内部，
并通气，产生三种压缩作用
• 电弧通过小孔——机械压缩（前 提） • 离子气冷却——热收缩（主因） • 电磁收缩——使弧柱变得更细 （必然存在）
混合型：同时保持转移弧与非转移弧（电弧转移到工件后 <主弧>不切断钨极与导电嘴之间的电弧<维弧>）
等离子弧的应用
类型 转移型
非转移 型
混合型
特
点
电弧温度较高
电弧温度较低
小电流下的电弧 稳定性好
应
用
常用于金属的焊接、堆焊与 切割
喷涂、非金属的焊接与切割
多用于微束等离子弧（<30A） 焊接
（三）等离子弧发生器
二、相关知识
（一）等离子弧
等离子体：物质存在的一种状态
等离子态及其形成过程
等离子弧（Plasma arc）
等离子弧是电弧的一种特殊形式，是一种压缩电弧 （相对于自由电弧如TIG电弧而言）
自由电弧——其周围没有约束，当电流增大，弧柱直 径增大，二者不能独立调节，所以电流密度、能量密度和 温度的增加受限。
等离子弧的类型
按电源供电方式不同
非转移型(如图右)：电弧在钨极和喷嘴之间形成后，在高速 气流作用下冲出喷嘴（也叫等离子焰），主要用于喷涂、焊接和 切割较薄的金属及非金属。
转移型 （如图左） ：电弧先在钨极和导电喷嘴间引燃，转 移到工件上形成新的导电回路后，切断钨极与导电嘴之间的电弧。 常用于各种金属材料的焊接和切割。
结果：电弧直径变小、温度升高、 能量密度增大
（二）等离子弧的特性及应用
1. 温 度 高 、 能 量 密 度 大 ： 24000~50000K 、 105~108W/cm2 （TIG电弧相应为10000~24000K、<104w）
2. 能量分布均衡：在整个弧长上温度均衡，靠弧柱加热 3. 挺度好、冲力大：扩散角小，对弧长波动不敏感 4. 稳定性好：电流小至0.1A电弧仍稳定燃烧
等离子弧焊接与切割
任务一 气焊
【学习目标】
1．能够正确描述气焊的原理、特点及应用 2．能够正确描述气焊设备的构成与连接原理 3．能够正确描述各种气焊设备和工具的作用 4．能够正确描述气焊火焰的种类，各类型火焰的
特点与用途 5．能够准备气焊操作的各种劳动保护 6．能够使用气焊设备规范地进行焊接操作
一、任务分析
焊双面成形、多层多道焊，对参数的要求不严格，易于实现 ，与TIG焊类似。
3. 微束等离子弧焊 30A以下混合弧，主要用于细小超薄件的熔透型焊接。
常用两个独立电源对主弧和维弧分别供电。
★ 以上三种形式都可以采用脉冲电流，焊接效果更好，但参数进 一步复杂化。
另外，还有交流等离子弧焊和等离子弧MIG焊等。主要使用方波 交流。变极性方波交流可获得较大的焊缝深宽比及较少的钨极烧损， 主要用于小孔法焊接铝合金。
压缩角 25~45 60~90
电弧类型 联合型 转移型
3.电极
电极材料与形状 内缩和同心度
内缩度（影响压缩程度）和同心度（影响电弧稳定性） 内缩长度Lr一般取Lr=Lo+ 0.2mm（焊枪）。
L0+2~3mm(割枪）
4.进气方式
常用的进气方式：切向进气和径向进气
（四）双弧现象及影响因素
1. 双弧现象是一种危害 2. 形成双弧的原因：过度压缩，冷却不够 3.影响因素：喷嘴结构参数、喷嘴冷却效果 、电弧电流、离子气成分和流量、喷嘴端面到 焊件表面距离、钨极与喷嘴同心度。 4. 防止双弧的措施：
相同，有钨棒和镶嵌式电极两种。 △压缩喷嘴属易损件，按既定规格选用
Leabharlann Baidu
1—喷嘴 2—保护套外环 3、4、6—密封 圈
5—下枪体水套 7—绝缘柱 8、 13—绝缘套 9—上枪体水套 10—电极夹头 11—套管 12— 螺母 14—钨极
2.喷嘴
喷嘴的直径d 喷嘴的孔道长度l 锥角α 压缩孔道形状 喷嘴材料和冷却
喷嘴孔径 0.6~1.2 1.6~3.5
孔道比 2.0~6.0 1.0~1.2
等离子弧发生器是用来产生等离子弧的装置，根据用途不同可分为焊枪、喷枪和割炬。
1.基本要求与典型结构 能有效的固定钨极和喷嘴的位置， 钨极与喷嘴的对中性要好。 钨极与喷嘴之间要可靠绝缘。 能对钨极和喷嘴进行有效水冷。 能有效导入离子气流和保护气流。 便于加工和装配，特别是喷嘴的更换。 体积小、重量轻，便于操作和观察。
等离子弧是电弧的一种特殊形式。当自由电弧被 压缩后，即可形成等离子电弧。利用等离子电弧可以 进行焊接和切割。从本质上讲，等离子电弧仍然属于 一种气体放电的导电现象。本项目介绍等离子弧的形 成及其特性，等离子弧焊接与切割设备的结构与工作 原理，重点讲述等离子弧焊接和切割的工艺。
按焊缝的成形原理，等离子弧焊有3种基本方法， 即穿透型等离子弧焊，熔化透型等离子弧焊和微束等 离子弧焊。