等离子弧焊原理及操作安全
15 第十五章 等离子弧
6
3 4
1—钨极，2—喷嘴，3—转移弧，4—工件，5—离子气，6—冷却水
3 联合型等离子弧 工作时，非转移型弧和转移型弧同时存在。
7
用于微束等 离子弧焊和 粉末堆焊等
1—钨极，2—喷嘴，3—转移弧，4—非转移弧，5—工件 6—冷却水，7—离子气。
第二节 等离子弧焊的适用范围
一 二 操作方式
手工和自动
2 割枪：一般由电极、电极夹头、喷嘴、冷却水 套、中间绝缘体、气室、水路、馈电体组成。
第六节 等离子弧切割工艺参数的选择
一 气体选择
各种工作气体在等离子弧切割中的适用性
气体 Ar、Ar+H2 Ar+N2、Ar+H2+N2
主要用途 切割不锈钢、有色 金属及其合金。
备注 Ar仅用于切割薄金 属。
N2、N2+H2
1 6 2 3
4
5
用于非金属材料切割，也 可用于金属材料切割，但 由于工件不接电源，弧度 挺度差，故能切割金属材 料较薄。
1—钨极，2—喷嘴，3—非转移弧，4—冷却水， 5—弧焰，6—离子气。
2
转移型等离子弧 钨极接电源负极，工件接电源正极，等离子弧 体产生于钨极与工件之间。
55 5 1
2
用于金属焊接、 切割
一 等离子切割时一种常用的金属和非金属材料 切割工艺方法。它利用高速、高温、高能的等离 子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的 或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至 等离子气流束穿透背面而形成割口。
单—空气式
复合式
二 切割设备组成 1 切割电源：一般采用陡降外特性电源，但空 载电压一般大于150V，水再压缩空气等离子切割 电源空载电压可高达600V。根据采用不同电流等 级和工件气体而选定空载电压。电流等级越大， 选用空载电压越高。
等离子焊接原理
等离子焊接原理
等离子焊接是一种高能量密度熔接技术，利用等离子体弧焊、等离子体射流及其相互作用原理完成焊接过程。
焊接过程中，将工件与电极连接，加上高频电流并对电极产生高能量的电弧放电，形成等离子体。
等离子体产生后，在电弧区域温度非常高，能量密度极大。
等离子体射流将高能量传输到焊缝区域，使工件表面和焊缝加热到熔化或融合温度。
同时，在等离子体射流的作用下，焊床可能产生熔化、汽化和冷却等过程，射流和重大的元素在冷凝时与基床材料相互交互作用，可能出现晶界分离、新生相的形成和化学反应等现象。
等离子焊接的原理是利用高能量密度的等离子体射流对工件进行加热和熔化，达到焊接的目的。
这种焊接方法具有焊缝深度大、焊缝质量高、焊接速度快、热影响区小等优点。
通过优化焊接参数和材料选择，可以实现对不同金属和合金的高效焊接，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备和金属加工等领域。
等离子焊机使用方法
等离子焊机使用方法
等离子焊机是一种常见的金属焊接设备，它利用高温等离子气体将金属材料熔
化并连接在一起。
在工业生产和制造中，等离子焊机被广泛应用于各种金属制品的生产和维修工作中。
为了正确、安全地操作等离子焊机，以下是一些使用方法的详细说明。
首先，使用等离子焊机前，务必穿戴好相应的防护装备，如焊接面罩、防火服、焊接手套等。
这些防护装备能够有效地保护操作人员免受高温等离子气体和金属溅射的伤害，确保操作人员的安全。
其次，对等离子焊机进行必要的检查和维护。
在使用前，要检查设备的电源线、气源管路、焊接枪头等部件是否完好无损，确保设备能够正常工作。
另外，定期清洁和润滑设备，保持设备的良好状态，延长设备的使用寿命。
接下来，调整等离子焊机的工作参数。
根据要焊接的金属材料的种类和厚度，
合理地设置等离子焊机的电流、气体流量、焊接速度等参数，以确保焊接质量和效率。
然后，进行焊接操作。
在进行焊接前，要将工件表面清洁干净，去除油污和氧
化物，以保证焊接接头的质量。
在焊接过程中，要保持焊接枪头与工件的合适距离和角度，控制好焊接速度，保持稳定的焊接电弧，避免产生气孔和烧穿现象。
最后，焊接完成后，要及时关闭等离子焊机的电源和气源，清理焊接残渣和溅
射的金属，将设备放置在干燥通风的地方，做好设备的保养和维护工作。
总之，正确使用等离子焊机需要具备一定的技术和经验，操作人员应严格按照
操作规程进行操作，保证设备的安全和焊接质量。
希望以上使用方法能够帮助到您，提高您在等离子焊机操作中的技术水平和工作效率。
(完整版)等离子焊接理论、操作与故障处理
一、等离子弧焊接方法及工艺特点1.等离子焊接原理等离子态是除固态、液态、气态之外的第四种物质存在形态。
等离子焊接是从钨级氩弧焊的基础上发展起来的一种高能焊接方法。
钨级氩弧焊是自由电弧，而等离子电弧是压缩电弧。
等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体，并经过水冷喷嘴，受到压缩，从而导致电弧的截面积变小，电流密度增大，电弧温度增高。
等离子电弧能量密度可达10５-10６W/cm２，比自由电弧（约10５W/cm２以下）高，其温度可达18000-24000K，也高于自由电弧（5000-8000K）很多。
因此，等离子电弧挺度比自由电弧好，指向性好，喷射有力，熔透能力强，可比自由电弧一次焊透更厚的金属。
因此，等离子电弧焊接与电子束（能量密度105W/mm2）、激光束（能量密度105W/mm2）焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接示意图如下图：等离子焊接原理示意图2.等离子电弧的种类等离子电弧主要分为三种类型：◆非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。
◆转移型等离子电弧主要用于金属材料的焊接。
◆联合型等离子电弧主要用于微束等离子的焊接。
3.等离子基本焊接方法按焊缝成型原理，等离子焊接有两种基本的焊接方法：熔透型和小孔型等离子焊接。
◆熔透型等离子焊接在焊接过程中离子气较小，弧柱的压缩程度较弱，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
其焊缝成型原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
◆小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
由于等离子具有能量集中﹑电弧力强的特点，在适当的参数条件下，等离子弧可以直接穿透被焊工件，形成一个贯穿工件厚度方向的小孔，小孔周围的液体金属在电弧力﹑液态金属表面张力以及重力下保持平衡，随着等离子弧在焊接方向移动，熔化金属沿着等离子弧周围熔池壁向熔池后方流动，并逐渐凝固形成焊逢，小孔也跟着等离子弧向前移动，如下图所示。
小孔效应示意图小孔效应的优点在于可以单道焊接厚板，一次焊透双面成型。
等离子弧焊接原理及设备
第4章等离子弧焊接等离子弧焊接设备4.1 等离子弧的产生及其特性1. 等离子弧的产生1）等离子弧概念等离子电弧的形成及电弧形态比较等离子弧是通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩形成的电弧。
通常情况下的GTA和GMA电弧，为自由电弧，除受到电弧自身磁场拘束和周围环境的冷却拘束外，不受其他条件束缚，电弧相同相对比较扩展，电弧能量密度和温度较低。
若把自由电弧缩进到喷嘴里，喷嘴的孔径小，电弧通过时，弧柱截面积受到限制，不能自由扩展，产生了外部拘束作用，电弧在径向上被强烈压缩，形成等离子弧。
2）等离子弧的工作方式①转移型等离子弧。
(a)等离子弧方式在喷嘴内电极与被加工工件间产生等离子弧。
由于电极到工件的距离较长，引燃电弧时，首先在电极和喷嘴内壁间引燃一个小电弧，称作“引燃弧”，电极被加热，空间温度升高，高温气流从喷嘴孔道中流出，喷射到工件表面，在电极与工件间有了高温气层，随后在主电源较高的空载电压下，电弧能够自动的转移到电极与工件之间燃烧，称为“主弧”或“转移弧”。
②等离子焰流在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧。
由于保护气通过电弧区被加热，流出喷嘴时带出高温等离子焰流，堆被加工工件进行加热，称作“等离子焰流”。
电极与喷嘴内壁间的电弧，其电流值较小，电弧温度低，故等离子焰流的温度也明显低于电弧，指向性不如等离子弧。
等离子焰流方式③混合型等离子弧当电弧引燃并形成转移电弧后仍然能保持引燃弧的存在，即形成两个电弧同时燃烧的局面，效果是转移弧的燃烧更为稳定。
2. 等离子弧特性及用途1）电弧静特性与TIG电弧相比，等离子弧的静特性的特点：①受到水冷喷嘴孔道壁的拘束，弧柱截面积小，弧柱电场强度增大，电弧电压明显提高，从大范围电流变化看，静特性曲线中平特性区不明显，上升特性区斜率增加。
等离子弧静特性变化特点(a)等离子弧与TIG电弧静特性(b)小弧电流对等离子弧静特性影响②混合式等离子弧中的小弧电流对转移弧特性有明显影响，小弧电流值增加，有利于降低转移弧电压。
2024年等离子弧焊接及切割的安全操作技术（2篇）
2024年等离子弧焊接及切割的安全操作技术1．等离子弧焊接和切割用电源的空载电压较高，尤其在乎操作时，有电击妁危险。
因此：(1)电源在使用时必须可靠接地。
(2)焊枪枪体或割枪枪体与手触摸部分必须可靠绝缘。
(3)可以采用较低电压引燃非转移弧后再接通较高电压的转移弧回路。
(4)如果起动开关装在手把上，必须对外露开关套上绝缘橡胶管，避免手直接接触开关。
(5)等离子弧焊接和切割用喷嘴及电极的寿命相对较短，要经常更换，更换时要保证电源处于断开状态。
2．防电弧光辐射等离子弧较其他电弧的光辐射强度更大，尤其是紫外线强度，故对皮肤损伤严重，操作者在焊接和切割时必须戴上良好的面罩、手套，颈部也要保护。
面罩上除具有黑色目镜外，最好加上吸收紫外线的镜片。
自动操作时，可在操作者与操作区之间设置防护屏。
等离子弧切割时，可采用水下切割方法，利用水来吸收光辐射。
3．防高频和射线等离子弧焊接和切割都采用高频振荡器引弧，但高频对人体有一定的危害。
引弧频率选择在20～60kHz较为合适，还要求工件接地可靠，转移弧引弧后，立即可靠地切断高频振荡器电源。
等离子弧焊接和切割采用钍钨极时，同钨极氩弧焊一样，要注意射线的危害。
4．防灰尘和烟气等离子弧焊接和切割过程中伴随有大量气化的金属蒸气、臭氧、氮氧化物等。
尤其切割时，由于气体流量大，致使工作场地上的灰尘大量扬起，这些烟气和灰尘对操作工人的呼吸道、肺等产生严重影响。
因此要求工作场地必须配罩良好的通风设备措施。
切割时，在栅格工作台下方还可安置排风装置，也可以采取水中切割方法。
5．防噪声等离子弧会产生高强度、高频率的噪声，尤其采用大功率等离子弧切割时，其噪声更大，这对操作者的听觉系统和神经系统非常有害。
要求操作者必须戴耳塞，或可能的话，尽量采用自动化切割，使操作者在隔音良好的操作室内工作，也可以采取水中切割方法，利用水来吸收噪声。
2024年等离子弧焊接及切割的安全操作技术（2）等离子弧焊接及切割是一种广泛应用于工业领域的高温焊接与切割技术，它能够提供高强度、高精度的焊接与切割效果。
等离子弧焊
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：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（1）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。
（2）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。
（3）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105~6 W/cm²TIG自由电弧<10 4W/cm²）。
（2）温度高（18000K～24000K）。
图1 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）图2 非转移型等离子弧示意图（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）图3 转移型等离子弧示意（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。
图4 联合型等离子弧示意图5.等离子弧焊基本方法（1）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。
图5 小孔型等离子弧焊焊缝成形原理（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。
图6 熔透型等离子弧焊焊缝成形原理（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。
等离子弧焊
等离子弧焊等离子弧焊成品等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法。
气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。
它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。
形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。
根据各种工件的材料性质，也有使用氦或氩氦、氩氢等混合气体的。
目录基本信息工作方式过程特点应用等离子弧焊接和切割各种焊接方法及设备等离子弧焊设备国外焊接技术最新进展等离子弧焊的工艺参数等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究等离子焊优点等离子弧的特性合金材料的等离子弧焊•超薄壁管子的微束等离子弧焊安全防护技术基本信息缩写abbr. ：PAW.[军] Plasma-Arc Welding, 等离子弧焊——简明英汉词典工作方式等离子弧有两种工作方式。
一种是“非转移弧”，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，主要用於等离子喷镀或加热非导电材料；另一种是“转移弧”，电弧由辅助电极高频引弧后，电弧燃烧在钨极与工件之间，用於焊接。
形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。
前一种形式的等离子弧只熔透母材，形成焊接熔池，多用於0.8～3毫米厚的板材焊接；后一种形式的等离子弧只熔穿板材，形成钥匙孔形的熔池，多用於 3～12毫米厚的板材焊接。
此外，还有小电流的微束等离子弧焊，特别适合於0.02～1.5毫米的薄板焊接。
等离子弧焊接属于高质量焊接方法。
焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，可焊材料种类多。
特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展，更扩大了等离子弧焊的使用范围。
过程特点操作方式等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。
但是，通过在焊炬中安置电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。
通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式：1、微束等离子：0.1～15A在很低的焊接电流下，材苁褂梦⑹?壤胱踊<词乖诨〕け浠?怀??0mm时，柱状弧仍能保持稳定。
等离子焊机原理
等离子焊机原理
等离子焊机是一种利用等离子弧来进行焊接的设备，它的原理是通过高温等离
子弧将金属材料加热至熔化状态，然后利用熔化的金属材料进行焊接。
等离子焊机的工作原理主要包括等离子弧的产生、等离子弧的稳定和焊接过程中的控制。
首先，等离子焊机通过电源提供高压电流，将惰性气体（如氩气）通过电弧加
热产生等离子弧。
等离子弧是一种高温、高能量的电弧，能够将金属材料加热至数千摄氏度，使其瞬间熔化。
在等离子弧的作用下，金属材料表面形成一个等离子体，这个等离子体具有很高的能量，可以将金属材料加热至熔化状态。
其次，等离子焊机通过控制电流和气体流量来稳定等离子弧。
在焊接过程中，
通过调节电流大小和气体流量，可以控制等离子弧的稳定性，确保等离子弧能够持续地加热金属材料，从而实现焊接的稳定性和质量。
最后，在焊接过程中，等离子焊机通过控制焊接速度和焊接压力来实现焊接的
控制。
通过调节焊接速度和焊接压力，可以控制熔化的金属材料流动的速度和方向，从而实现焊接的形状和质量的控制。
总的来说，等离子焊机通过产生高温等离子弧，利用等离子弧将金属材料加热
至熔化状态，然后通过控制等离子弧的稳定和焊接过程的控制，实现对金属材料的焊接。
等离子焊机具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
等离子弧焊
等离子弧加工等离子弧加工是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。
1955年，美国首先研究成功等离子弧切割。
产生等离子弧的原理是：让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔，使其在孔道中产生机械压缩效应；同时，由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好，电流自然趋向弧柱中心，产生热收缩效应，同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。
这3种效应对弧柱进行强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下，使弧柱中心气体达到高度的电离，而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物，即等离子弧。
原理等离子弧切割与焊接是现代科学领域中的一项新技术。
它是利用温度高达15000~30000℃的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。
这种新的工艺方法不仅能对一般材料进行切割和焊接，而且还能切割和焊接一般工艺方法难以加工的材料。
等离子弧加工流程电弧就是中性气体电离并维持放电的现象。
若使气体完全电离，形成全部由带正电的正离子和带负电的电子所组成的电离气体，就称为等离子体。
一般的焊接电弧是一种自由电弧，弧柱的截面随功率的增加而增大，电弧中的气体电离不充分，其温度被限制在5730~7730℃。
若在提高电弧功率的同时，对自由电弧进行压缩，使其横截面减小，则电弧中的电流密度就大大提高，电离度也随之增大，几乎达到全部等离子状态的电弧叫等离子弧。
对自由电弧进行的压缩作用称为压缩效应。
压缩效应有如下三种形式：1)、机械压缩效应在钨极（负极）和焊件（正极）之间加上一个高电压，使气体电离形成电弧，当弧柱通过特殊孔形的喷嘴的同时，又施以一定压力的工作气体，强迫弧柱通过细孔，由于弧柱受到机械压缩使横截面积缩小，故称为机械压缩效应。
2）、热收缩效应当电弧通过喷嘴时，在电弧的外围不断送入高速冷却气流（氮气或氢气等）使弧柱外围受到强烈冷却，电离度大大降低，迫使电弧电流只能从弧柱中心通过，导致导电截面进一步缩小，这时电弧的电流密度大大增加，这就是热收缩效应。
等离子弧焊类型、原理、优缺点、适用范围及等离子焊接设备操作规程
等离子弧焊类型、原理、优缺点、适用范围及等离子焊接设备操作规程1、等离子弧产生及类型：⑴、等离子弧产生：①、等离子弧焊是利用高温的等离子弧来焊接用气焊和普通电弧焊所难以焊接的难熔金属的一种熔焊方法。
②、离子弧焊利用气体在电弧中电离后，再经过热收缩效应、机械收缩效应、磁收缩效应而产生的一种超高温热源进行焊接，温度可达20000℃左右。
③、等离子弧的发生装置如图11-1所示。
在钨极（-极）和焊件（+极）之间加上一个较高的电压，经过高频振荡器的激发，使气体电离形成电弧。
此电弧在通过具有特殊孔型的喷嘴时，经过机械压缩、热收缩和磁场的收缩效应，弧柱被压缩到很细的范围内。
这时的电弧能量高度集中，其能量密度可达10°～10°W/cm²，温度也达到极高程度，其弧柱中心温度可达16000～33000℃；弧柱内的气体得到了高度的电离，因此，等离子弧不仅被广泛用于焊接、喷涂、堆焊，而且可用于金属和非金属切割。
⑵、等离子弧类型及电源连接方式：①、非转移型弧。
钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生于钨极和喷嘴内表面之间（见图11-2a），工件本身不通电、而是被间接加热熔化，其热量的有效利用率不高，故不宜用于较厚材料的焊接和切割。
②、转移型弧。
钨极接电源负极，焊件接电源正极，首先在钨极和喷嘴之间引燃小电弧后，随即接通钨极与焊件之间的电路，再切断喷嘴与钨极之间的电路，同时钨极与喷嘴间的电弧熄灭，电弧转移到钨极与焊件间直接燃烧，这类电弧称为转移型弧（见图11-2b）。
这种等离子弧可以直接加热工件，提高了热量有效利用率，故可用于中等厚度以上工件的焊接与切割。
③、联合型弧。
转移型弧和非转移型弧同时存在的等离子弧称为联合型弧（见图11-2c）。
联合型弧的两个电弧分别由两个电源供电主电源加在钨极和焊件间产生等离子弧，是主要焊接热源。
另一个电源加在钨极和喷嘴间产生小电弧，称为维持电弧。
联合弧主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。
等离子切割
五、等离子弧切割
(一)工作原理
等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。
等离子弧坑的温度高，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此，等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，因而比氧化切割方法的适用范围大得多，能够切割绝大部分金属和非金属材料。
下降或垂直下降特性的整流电源或弧焊发电机均可作为等离子弧焊接电源。用纯氩作为离子气时，电源空载电压只需65～80V；用氢、氩混合气时，空载电压需110～120V。
大电流等离子弧都采用等离子弧，用高频引燃非转移弧，然后转移成转移弧。
30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧，用高频或接触短路回抽引弧。由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除因此一般要用两个独立的电源。
经过三种压缩效应压缩的等离子弧的能量、能量密度以及等离子气流的速度取决于等离子气体的种类及流量，喷嘴形状参数和所施加给等离子弧的电能。
等离子弧切割方法除一般型外，派生的型式有水再压缩等离子弧切割、空气等离子弧切割或水再压缩空气等离子弧切割方法。
图5—5 等离子弧焊机供气系统实例
六、等离子弧焊接工艺参数
小孔型等离子弧焊接时，焊接过程中确保小孔的稳定，是获得优质焊缝的前提。影响小孔稳定性的主要工艺参数有：离子气流量、焊接电流及焊接速度，其次为喷嘴距离和保护气体流量。
(一)离子气流量
离子气流量增加，可使等离子流力和熔透能力增大。在其它条件不变时，为了形成小孔，必须要有足够的离子气流量。但是离子气流量过大也不好，会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。喷嘴孔径确定后，离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定，即离子气流量、焊接电流和焊接速度三者之间要有适当匹配。
等离子弧焊原理及操作安全
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。
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金属焊接方法，通过利用等离子弧产生高热能量，并利用该能量将金属材料熔化并连接在一起。
它在工业制造和维修领域广泛应用，具有高效率、高质量的焊接效果。
2. 等离子弧的生成等离子弧是由两个电极之间的电火花产生的。
当两个电极之间的电压增加到一定程度时，电流通过空气中的气体分子，将其中的电子激发成等离子体。
这些等离子体在极热的温度下，放出极高的能量，形成等离子弧。
3. 等离子弧焊接的过程等离子弧焊接主要包括以下几个步骤：3.1 准备工作在进行等离子弧焊接之前，需要对工作区域进行清洁和准备工作。
首先，确保焊接面的金属表面干净无污染，并使用砂纸或钢丝刷将其清除。
其次，确定焊接电极和工件的位置和角度，并调整焊接设备的电流和电压设置。
3.2 弧焊接等离子弧焊接的焊接过程类似于其他电弧焊接方法。
在焊接之前，将焊接电极放置在待焊接的工件上，并确保其与工件之间的距离合适。
接下来，通过开启电源，产生弧光和电弧。
焊接电极在高温下熔化，并从中释放出等离子弧能量。
这种高温能量熔化金属表面并形成焊接点。
同时，焊接电极材料也会融化并与工件融合在一起。
焊接完成后，关闭电源，等离子弧消失。
焊接点逐渐冷却，形成强固的焊缝。
4. 等离子弧焊接的优势等离子弧焊接具有以下几个优势：•高效率：等离子弧焊接产生的高热能量可以迅速熔化金属，从而提高焊接速度和效率。
•高质量：由于等离子弧焊接的高热能量，焊接点通常具有较高的强度和质量。
•适用范围广：等离子弧焊接适用于各种金属材料的焊接，包括钢、铝、铜等。
•灵活性：等离子弧焊接可用于焊接不同形状和尺寸的工件，具有较高的适应性。
5. 应用领域等离子弧焊接在以下领域得到广泛应用：•车辆制造：汽车、火车等车辆的焊接加工。
•石油化工：石油、化工设备的焊接和修复。
•船舶制造：船舶的焊接、补焊和维修。
•金属结构：建筑结构、桥梁等金属结构的焊接。
6. 结论等离子弧焊接是一种高效率、高质量的金属焊接方法，通过利用等离子弧产生的高热能量，将金属材料熔化并连接在一起。
等离子弧焊
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焊接方法与操作技术
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1.4.2 转移型等离子弧
钨极接电源的负极、焊件接电源的正极，等离子弧燃 烧于钨极与焊件之间。 引导弧（诱导弧）：先在钨极与喷嘴（喷嘴接正极）之间 引燃电流较小的等离子弧，为工件和电极之间提供足够的 电离度。 主弧：接通钨极和工件之间的电路，使 该电弧转移到钨极与工件之间直 接燃烧。 主弧稳定燃烧后，自动切断维弧电源
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2. 等离子弧焊接（PAW ）
2.1 等离子弧焊的基本方法及应用
等离子弧焊是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获 得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。 按焊缝成形原理，等离子弧焊有下列三种基本方法：
穿孔型等离子弧焊 熔透型等离子弧焊 微束等离子弧焊
其他类型：脉冲等离子弧焊、交流等离子弧焊、变 极性等离子弧焊等。
等离子弧焊（小孔技术）一次焊透的厚度
材 料 不锈钢
3~8
钛及其合金
≤12
Байду номын сангаас
镍及其合金
≤6
低合金钢
2~8
低碳钢
2~8
铜及其合金
≈2.5
焊接厚度范 围（mm）
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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。
1.等离子弧的形成及其特性
1.1 等离子弧
等离子弧是一种通过外部拘束使自由电弧的弧柱被 强烈压缩所形成的电弧 。 等离子弧是如何形成的？ 钨极缩入喷嘴内，在水冷喷嘴中 通以一定压力和流量的离子气， 强迫电弧通过喷嘴，以形成高温 、高能量密度的等离子弧 。
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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。
试述常用等离子弧焊的基本方法。
常用的等离子弧焊基本方法有小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊和微束等离子弧焊三种。
⑴小孔型等离子弧焊使用较大的焊接电流，通常为50～500A，转移型弧。
施焊时，压缩的等离子焰流速度较快，电弧细长而有力，为熔池前端穿透焊件而形成一个小孔，焰流穿过母材而喷出，称为“小孔效应”，其示意图见图25。
随着焊枪的前移，小孔也随着向前移动，后面的熔化金属凝固成焊缝。
由于等离子弧能量密度的提高有一定限制，因此小孔型等离子弧焊只能在有限厚板内进行焊接，见表2。
表2 小孔型等离子弧焊一次焊透厚度（mm）不锈钢钛及钛合金镍及镍合金低合金钢低碳钢≤8≤12≤6≤7≤8⑵熔透型等离子弧焊当等离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时，此种等离子弧在焊接过程中只熔化焊件而不产生小孔效应，焊缝成形原理与钨极氩弧焊相似，称为熔透型等离子弧焊，主要用于厚度小于2～3mm的薄板单面焊双面成形及厚板的多层焊。
⑶微束等离子弧焊焊接电流30A以下熔透型焊接称为微束等离子弧焊。
采用小孔径压缩喷嘴（ф0.6mm～ф1.2mm）及联合型弧，当焊接电流小至1A以下，电弧仍能稳定地燃烧，能够焊接细丝和箔材。
试述等离子弧焊设备的组成。
等离子弧焊设备分为手工焊和自动焊两大类。
手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。
自动焊设备则由焊接电源、焊枪、焊接小车（或转动胎具）、控制电路、气路及小路等部分组成。
按照焊接电流的大小，等离子弧焊接设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备两大类。
大电流等离子弧和微束等离子弧的焊接系统，见图26。
大电流等离子弧的引燃方法是在焊接回路中叠加一个高频振荡器，依靠高频火花在钨极与喷嘴之间引燃非转移弧（引弧时KM1闭合，KM2断开）。
微束等离子弧的引燃方法两种：一种是借助焊枪上的钨极移动机构向前推进钨极，直到钨极端部与压缩喷嘴相接触，然后回抽钨极引燃非转移弧；另一种引弧方法是采用高频振荡器。
等离子弧焊的电源采用具有陡降外特性的直流电源。
等离子弧焊有哪些特点？等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种新型焊接方法，它在很大程度上填补了钨极氩弧焊的不足，与钨极氩弧焊相比，它具有如下一些特点：1）弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。
2）等离子弧工作稳定，工艺参数调节范围宽，可焊接极薄的金属，但当金属厚度超过8～9mm时，从费用上考虑采用等离子弧焊不合算。
3）热影响区窄，焊接变形小。
4）由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以不会在焊缝内产生夹钨。
缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的2～5倍，工艺参数的调节匹配较复杂，喷嘴的使用寿命短。
等离子弧焊接与切割及安全操作一、等离子弧的形成等离子弧是自由电弧压缩而成的。
电弧通过水冷喷嘴、限制其直径，称机械压缩。
水冷内壁温度较低，紧贴喷嘴内壁的气体温度也极低，形成了一定厚度的冷气膜，冷气膜进一步迫使弧柱截面减小，称热压缩。
弧柱截面的缩小，使电流密度大为提高，增强了磁收缩效应，称磁压缩。
在三种压缩的作用下，等离子弧的能量集中(能量密度可达105～106W／cm2)，温度高(弧柱中心温度18000～24000K)，焰流速度大(可达300m／s)。
这些特性使得等离子弧广泛应用于焊接、喷涂、堆焊及切割。
二、等离子弧的特点由于等离子弧的特性，与钨极氩弧焊相比，有以下特点：(1)等离子弧能量集中、温度高，对于大多数金属在一定厚度范围内都能获得小孔效应，可以得到充分熔透、反面成形均匀的焊缝。
(2)电弧挺度好，等离子弧的扩散角仅5°左右，基本上是圆柱形，弧长变化对工件上的加热面积和电流密度影响比较小。
所以，等离子弧焊弧长变化对焊缝成形的影响不明显。
(3)焊接速度比钨极氩弧焊快。
(4)能够焊接更细、更薄加工件。
(5)其设备比较复杂、费用较高，工艺参数调节匹配也比较复杂。
三、等离子弧的类型按电源连接方式，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式，见图5—4。
图5—4 等离子弧的类型1—钨极2—喷嘴3—转移弧4—非转移弧5—工件6—冷却水7—弧焰8—离子气(一)非转移型等离子弧钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生在钨极和喷嘴之间，在离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
(二)转移型等离子弧钨极接电源负极，工件接电源正极，等离子弧体产生于钨极与工件之间。
转移弧难以直接形成，必须先引燃非转移弧，然后才能过渡到转移弧。
金属焊接、切割几乎均采用转移型弧。
(三)联合型等离子弧工作时，非转移型弧和转移弧同时存在，称为联合型等离子弧。
主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊等。
四、等离子弧焊接(一)等离子弧焊基本方法按焊缝成形原理，等离子弧焊有三种基本方法：小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊和微束等离子弧焊。
1．小孔型等离子弧焊小孔型焊又称穿孔、锁孔或穿透焊。
利用等离子弧能量密度大和等离子流力强的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的小孔。
被熔化的金属在电弧吸力、液体金属重力与表面张力相互作用下保持平衡。
焊枪前进时，小孔在电弧后方锁闭，形成完全熔透的焊缝。
穿孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。
板厚增加所需能量密度也增加。
由于等离子弧能量密度的提高有一定限制，因此小孔型等离子弧焊只能在有限板厚内进行。
2．熔透型等离子弧焊当离子气流量较小、弧抗压缩程度较弱时，这种等离子弧在焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应。
焊缝成形原理和钨极氩弧焊类似，此种方法也称熔入型或熔触法等离子弧焊。
主要用于薄板加单面焊双面成形及厚板的多层焊。
3．微束等离子弧焊15～30A以下的熔入型等离子弧焊接通常称为微束等离子弧焊接。
由于喷嘴的拘束作用和维弧电流的同时存在，使小电流的等离子弧可以十分稳定，目前已成为焊接金属薄箔的有效方法。
为保证焊接质量，应采用精密的装焊夹具保证装配质量和防止焊接变形。
工件表面的清洁程度应给予特别重视。
为了便于观察，可采用光学放大观察系统。
(二)等离子弧焊设备1．等离子弧焊设备的组成和钨极氩弧焊一样，按操作方式，等离子弧焊设备可分为手工焊和自动焊两类。
手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。
自动焊设备则由焊接电源、焊枪、焊接小车(或转动夹具)、控制电路、气路及水路等部分组成。
2．焊接电源下降或垂直下降特性的整流电源或弧焊发电机均可作为等离子弧焊接电源。
用纯氩作为离子气时，电源空载电压只需65～80V；用氢、氩混合气时，空载电压需110～120V。
大电流等离子弧都采用等离子弧，用高频引燃非转移弧，然后转移成转移弧。
30A以下的小电流微束等离子弧焊接采用混合型弧，用高频或接触短路回抽引弧。
由于非转移弧在非常焊接过程中不能切除因此一般要用两个独立的电源。
3．气路系统等离子弧焊机供气系统应能分别供给可调节离子气、保护气、背面保护气。
为保证引弧和熄弧处的焊接质量，离子气可分两路供给，其中一路可经气阀放空，以实现离子气流衰减控制。
4．控制系统手工等离子弧焊机的控制系统比较简单，只要能保证先通离子气和保护气，然后引弧即可。
自动化等离子弧焊机控制系统通常由高频发生器，小车行走。
填充焊口逆进拖动电路及程控电路组成。
程控电路应能满足提前送气、高频引弧和转弧、离子气递增、延迟行走、电流和气流衰减熄弧。
延迟停气等控制要求。
五、等离子弧焊接工艺参数小孔型等离子弧焊接时，焊接过程中确保小孔的稳定，是获得优质焊缝的前提。
影响小孔稳定性的主要工艺参数有：离子气流量、焊接电流及焊接速度，其次为喷嘴距离和保护气体流量。
(一)离子气流量离子气流量增加，可使等离子流力和熔透能力增大。
在其它条件不变时，为了形成小孔，必须要有足够的离子气流量。
但是离子气流量过大也不好，会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。
喷嘴孔径确定后，离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定，即离子气流量、焊接电流和焊接速度三者之间要有适当匹配。
(二)焊接电流焊接电流增加，等离子弧穿透能力增加。
和其它电弧焊方法一样，焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定的。
电流过小，不能形成小孔。
电流过大，又将因小孔直经过大而使熔池金属坠落。
此外，电流过大还可能引起双弧现象。
为此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能被限定在某一个合适的范围内，而且这个范围与离子气的流量有关。
(三)焊接速度焊接速度也是影响小孔效应的一个重要参数。
其它条件一定时，焊速增加，焊缝热输入减小，小孔直径亦随之减小，最后消失。
反之，如果焊速过低，因材过热，背面焊缝会出现下陷甚至熔池泄漏等缺陷。
焊接速度的确定，取决于离子气流量和焊接电流。
(四)焊嘴距离距离过大，熔透能力降低，因为距离过大时，造成喷嘴被飞溅物粘污，一般取3～8mm 距离合适。