焊接方法与设备使用 教学 作者 曹朝霞 齐勇田 主编 等离子焊

6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.2 等离子弧的能量特性
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；
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.2 等离子弧的能量特性
1．等离子弧 等离子弧是一种压缩电弧，电流
增大，但压缩电弧弧柱直径不能 相应增大，则能量密度、温度、 等离子体流速显著增大。
自由电弧电流增大，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。
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6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.1 等离子弧的形成原理
2、等离子弧的形成原理 将电极内缩于导电喷嘴内部，产生三种压缩作用:
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
等离子弧的稳定，故可用微束等离子孤焊接超薄件。 （4）等离子弧焊接时可减少钨极烧损和防止夹钨缺陷生成。 （5）可靠的引弧机制，引弧的方法是由非转移弧引发转移
【综合训练】
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6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.1 等离子弧的形成原理
1．等离子弧 Baidu Nhomakorabea离子弧是电弧的一种特殊形式，是自由电弧被压缩
后形成的，它仍然是一种气体放电的导电现象，与自由电 弧相比，两者的物理本质上没有区别，仅是弧柱中电离程 度和温度方面的不同。
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6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.1 等离子弧的形成原理
焊接过程控制复杂化； （5）设备昂贵，一次性投资较大；
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
2．等离子弧焊的应用 目前，等离子弧焊已广泛用于工业生产，特别适用于
金属材料的焊接： 不锈钢； 钛及钛合金； 锆及锆合金； 镍及镍合金； 涉及领域主要包括不锈钢储运罐、管线预制和安装、
2．双弧现象及产生原因 在使用转移型等离子弧进
行焊接或切割过程中，由于某 些原因在钨极和喷嘴及喷嘴和 焊件之间产生与主弧并列的电 弧，这种现象就称为等离子弧 的双弧现象。。
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
机械压缩（前提） 电弧通过小孔
热收缩（主因） 离子气冷却
电磁收缩
通电导体间相互吸 引力产生，使弧柱
变得更细。
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.1 等离子弧的形成原理
2、等离子弧的形成原理 等离子体是物质存在的另一种状 态。等离子态及其形成过程（下图）。
结果：电弧直径变小、温度升高、能量密度增大。
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
1．等离子弧的类型及应用
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
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
电弧，非转移弧一直保留，避免了频繁引弧带来的高 频干扰。
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 （缺点） （1）小孔等离子只能自动焊接，不适于手工焊接； （2）焊接前工件装配精度要求较高； （3）由于电弧的直径小，焊接时焊枪喷嘴轴线必须准确对
准焊缝，操作有些困难； （4）由于离子气与保护气需分别供给，因而使焊枪结构及
3.挺度好、冲力大：扩散角小，对弧长波动不敏感； 4.等离子弧的静特性曲线：接近于U形；
5.稳定性好：电流小至0.1A电弧仍稳定燃烧； 6.等离子弧机械冲刷力强：气流速度可达300m/s；
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
1．等离子弧的类型及应用 等离子弧的类型主要有：非转移型等离子弧、转移型等 离子弧、混合型等离子弧三种。
第6章 等离子弧焊接（PAW)
学习目标
了解等离子弧的形成原理和特性。 熟悉等离子弧焊接的特点、工艺及应用范围。 了解等离子弧焊接设备各组成部分的作用。 能够分析、制定等离子弧焊接工艺。 掌握典型材料及结构等离子弧焊接工艺实施要点。
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第6章 等离子弧焊接（PAW)
主要内容 ※ 6.1 等离子弧的原理及特性 ※ 6.2 等离子弧焊接
之间形成后，在高速气流作用下冲 出喷嘴（也叫等离子焰）；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。
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
1．等离子弧的类型及应用 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>），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。
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。
容易烧坏喷嘴
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 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。
锅炉、工业食品罐、不锈钢染整设备、容器制造业、低温 气瓶、制药设备等。
6.2 等离子弧的设备及工艺
6.2.2 等离子弧焊的设备
大电流等离子弧焊设备 分类
微束等离子弧焊设备
组成
焊接电源 焊枪 控制系统 供气系统 供水系统
焊接小车（自动焊） 送丝机构（自动焊）
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
1．等离子弧的类型及应用 非转移型：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）； 非转移弧主要用于喷涂、焊接和 切割较薄的金属及非金属材料。
6.1 等离子弧的原理及特性
6.1.3 等离子弧的基本形式
1．等离子弧的类型及应用 非转移型：电弧在钨极和喷嘴