等离子弧焊
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。
微束等离子弧焊工艺简介
微束等离子弧焊工艺简介微束等离子弧焊是一种高精度的电弧焊接技术，广泛应用于精密零部件、半导体器件、电子元件等领域。
它采用微束等离子弧作为焊接热源，通过电弧在工件上产生高温，使工件表面熔化并形成焊缝，从而实现焊接的目的。
微束等离子弧焊的工艺过程较为复杂，需要精密的设备和严格的操作。
首先，工件需要进行准备，包括清洁、定位和固定等工作。
接下来，需要进行电弧调试，通过调整并控制电弧的形状和稳定性，使其能够提供稳定的热源。
然后，根据工件的材料和要求，选择合适的等离子气体和焊接参数，如电流、电压和焊接速度等。
最后，进行焊接操作，将等离子弧聚焦到焊缝上，通过高温使工件熔化并形成焊接连接。
微束等离子弧焊具有许多优点。
首先，由于采用微束等离子弧，焊接热源集中、温度高，可以实现高精度的焊接，保证了焊接质量。
其次，焊接过程中对工件的热影响较小，可以实现无变形、无残余应力的焊接。
此外，微束等离子弧焊还具有焊缝熔透深度大、焊缝形态美观、焊接速度快等特点。
然而，微束等离子弧焊也存在一些局限性。
首先，设备和操作要求较高，成本较高。
其次，焊接效率较低，适用于焊接小批量、高精度的工件，不适用于大规模生产。
此外，焊接材料也有一定的要求，对于某些特殊材料可能无法实现有效焊接。
总的来说，微束等离子弧焊作为一种高精度的焊接技术，在精密制造领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，相信它将在更多领域发挥重要作用。
微束等离子弧焊是一种高精度的电弧焊接技术，采用微束等离子弧作为焊接热源，通过电弧在工件上产生高温，使工件表面熔化并形成焊缝，从而实现焊接的目的。
与传统的焊接方法相比，微束等离子弧焊具有更高的焊接精度和质量，适用于对焊接质量要求较高的领域，如精密零部件、半导体器件、电子元件等。
微束等离子弧焊的核心技术是等离子弧的形成和控制。
等离子弧是由高频电源引起电离气体放电而产生的，其工作原理类似于等离子切割。
在微束等离子弧焊中，焊接电弧十分细小，能够实现焊缝的高精度定位和熔透深度的控制。
等离子弧焊的工艺方法
等离子弧焊的工艺方法1、等离子弧焊的基本方法等离子弧焊可分为穿透型、熔透型和微束等离子弧焊三种。
（1）穿透（小孔）型等离子弧焊电弧在熔池前穿透工件形成小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道的方法称为穿透（小孔）型等离子弧焊，如下图a所示。
▲等离子弧焊a）穿透型等离子弧焊b）微束等离子弧焊1—电极2—离子气3—冷却水4—保护气5—等离子弧6—焊件7—喷嘴8—维弧9—垫板10—压板它是利用等离子弧的能量密度大、挺直度好、等离子流量大的特点，将焊件熔透并产生一个贯穿焊件的小孔。
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。
焊枪前进时，小孔在电弧后方锁闭，形成完全熔透的焊缝。
小孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。
当工件厚度增大时所需的能量密度也要增加，然而等离子弧能量密度是有限的，所以穿透型等离子弧焊只能在一定的板厚范围内实现。
各种材料一次焊透的厚度见下表。
大电流等离子弧焊一次可焊透厚度穿透型等离子弧焊最适宜焊接厚3～8mm的不锈钢、厚12mm以下的钛合金及铝合金、厚2～8mm的低碳钢或低合金钢，以及铜和铜合金、镍和镍合金的对接焊缝。
（2）熔透型等离子弧焊在焊接过程中只熔透工件而不产生小孔效应的焊接方法称为熔透型等离子弧焊，简称熔透法。
熔透型等离子弧焊是离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时的一种等离子弧焊。
此种方法基本上与钨极氩弧焊相似，随着焊枪向前移动，熔池金属凝固成焊缝。
它适用于板厚小于3mm的薄板I形坡口、不加衬垫单面焊双面成形，厚板开V形坡口多层焊。
其优点是焊接速度比钨极氩弧焊快。
（3）微束等离子弧焊利用小电流（通常在30A以下）进行焊接的等离子弧焊，通常称为微束等离子弧焊，又称为针状等离子弧焊，如上图b所示。
它是采用ф0.6～ф1.2mm的小孔径压缩喷嘴及联合型弧，当焊接电流小于1A时，仍有较好的稳定性。
微束等离子弧焊特别适合于薄板和细丝的焊接。
焊接不锈钢时，最小厚度可以达到0.025mm。
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。
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。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常用的焊接方法，广泛应用于金属制品的制造和维修领域。
它以其高效、高质量的焊接结果而受到广泛赞誉。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备和操作步骤。
一、设备等离子弧焊需要以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊常用的焊接机有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
直流等离子弧焊机适用于焊接不锈钢、铝合金等材料，而交流等离子弧焊机则适用于焊接碳钢等材料。
2. 焊枪：焊枪是进行焊接操作的工具，通过控制电流和气体流量来实现焊接过程中的熔化和填充。
3. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体，常见的有氩气和氩气混合气体，用于保护焊接区域，防止氧气和水蒸气的污染。
4. 辅助设备：包括电源线、气管、冷却系统等。
二、操作步骤1. 准备工作：将焊接机和气体供应系统连接好，并确保电源和气源的正常供应。
检查焊枪和电缆是否完好，以及气体管路是否畅通。
2. 清洁工作：将待焊接的金属表面进行清洁，去除表面的油污、氧化物等杂质，以确保焊接接头的质量。
3. 调整焊接参数：根据焊接材料的种类和厚度，调整焊接机的电流和气体流量。
一般来说，电流越大，焊接速度越快，但过大的电流可能导致熔洞过深；气体流量的调整应根据焊接材料和焊接位置的不同进行合理设置，以保证焊接质量。
4. 进行焊接：将焊枪对准焊接接头，触发开关开始焊接。
在焊接过程中，焊枪应保持与焊接接头的距离适当，通常为2-5毫米。
焊接速度应均匀，保持一定的稳定性，以免焊接接头出现焊缝不均匀的情况。
5. 焊后处理：焊接完成后，及时关闭焊机和气源，并进行焊后处理。
包括清理焊渣、修整焊缝等工作，以保证焊接接头的质量。
三、注意事项1. 安全第一：在进行等离子弧焊时，应注意个人防护，佩戴焊接手套、护目镜等防护装备，以避免受伤。
2. 保持通风：等离子弧焊过程中会产生大量的烟雾和有害气体，应保持通风良好的工作环境，以确保操作人员的健康。
3. 选择合适的材料：不同的材料适合不同的焊接方法，选择合适的材料可以提高焊接质量。
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。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常见的金属焊接方法，它利用高温等离子弧将金属材料加热并连接在一起。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备准备、焊接准备、焊接操作和焊后处理。
一、设备准备进行等离子弧焊之前，需要准备以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊需要特殊的焊接机，常见的有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
2. 电源：等离子弧焊需要稳定的电源供应，通常采用直流电源或交流电源。
3. 焊枪：焊枪是进行等离子弧焊的工具，它通过电弧产生高温等离子弧。
4. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体（如氩气）作为保护气体，防止焊接区域被氧化。
二、焊接准备在进行等离子弧焊之前，需要进行以下焊接准备工作：1. 清洁金属表面：将待焊金属表面清洁干净，以去除油污、氧化物等杂质，以保证焊接质量。
2. 选择合适的焊接参数：根据待焊金属的种类、厚度和焊接要求，选择合适的焊接电流、电压和气体流量等参数。
3. 调整焊枪角度和距离：根据焊接位置和焊接要求，调整焊枪的角度和距离，使焊接电弧能够充分覆盖焊接区域。
三、焊接操作进行等离子弧焊时，需要进行以下操作：1. 开启电源和气体：先开启焊接机的电源，然后开启气体供应系统，确保稳定的电源和气体供应。
2. 接触电弧：将焊枪靠近待焊金属，使电极与金属表面轻轻接触，然后迅速抬起焊枪，产生电弧。
3. 移动焊枪：在产生电弧后，持续移动焊枪，使电弧在焊接区域形成等离子弧，加热金属并使其熔化。
4. 控制焊接速度：根据金属的种类和厚度，控制焊接速度，以保证焊缝的质量和均匀性。
5. 观察焊接质量：在焊接过程中，需要不断观察焊接质量，确保焊缝的形成和焊接区域的均匀加热。
四、焊后处理焊接完成后，需要进行以下焊后处理工作：1. 清理焊缝：将焊接过程中产生的熔渣和氧化物清理干净，使焊缝表面光滑。
2. 检查焊接质量：对焊接质量进行检查，确保焊缝的质量和强度达到要求。
3. 去除保护气体：将焊接区域的保护气体排空，以免影响周围环境。
等离子弧焊详细介绍
– Ar – Ar+5-15%H2：Stainless steel – Ar+50-75%He：Titanium alloy – He, N2: Copper
5. 小孔型焊接
From: SAF
5. 小孔型焊接
• for mechanized applications, the condition of the tip and the nozzle will determine the shape of the arc and penetration profile of the weld pool penetration, so particular attention must be paid to grinding the tip.
allows the welder to operate with a much longer arc length. • The arc is stable at low welding current levels producing a 'pencil-like' beam which is suitable for welding very thin section material.
三种工作形式： • 转移型等离子弧
– 喷嘴内电极与被加工工件间产生等离子弧 – 先引燃小弧、加热电极和电弧空间
• 等离子焰流(非转移性)
– 在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧
• 混合型等离子弧
– 两个电弧并存
等离子弧的产生 • 机械压缩 • 热压缩 • 电压缩
2. 特 性
• 静特性
– 形状: U形 – 弧柱区电场强度大 – 电弧电压高 – 平特性区间窄 – 喷嘴孔径越小、电场强度越大 – 上升特性区间的斜率增加
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。
等离子弧焊
❖正确选择喷嘴与工件之间的距离。 ❖坚强对喷嘴和电弧之间的冷却，保持喷嘴端面清洁， 采用切向进气的焊枪也可防止双弧现象。
小结
1、了解等离子弧焊的形成原理。 2、理解和掌握等离子弧的特征及应用。 3、掌握等离子弧的类型及应用。
子弧，也称为压缩电弧。 强迫压缩电弧通过喷嘴孔道，对自由电弧的弧柱强迫压 缩作用——“压缩效应”。常见的有三种形式。 机械压缩效应
即受喷嘴孔径的限制被压缩,使弧柱直径不能扩大。 热收缩效应
水冷铜喷嘴→导热性好→ 紧贴喷嘴孔道壁的“边界层” →
气温↓ →电离度和导电性降低→ 迫使带电粒子向 温度更高、导电性更好的弧柱中心集中，相当外围 的冷空气流层迫使弧柱进一步收缩。 电磁的收缩效应
❖能量分布均衡：等离子弧几乎在整弧长上都是高温，这一 点和钨极氩弧是明显不同的。
❖等离子弧的形态——近似于圆柱形。 故电弧度好，电弧的发散角小，而钨极氩弧焊的形态是
圆锥形的电弧发散角比较大
❖自由电弧的发散角为45° ❖等离子弧的发散角仅为５°。
三、等离子弧焊的类型和应用
等离子弧焊按电源供电方式不同可分为下列三种类型：
弧柱本身所产的 磁场对弧柱本身也有一 定的压缩作用。
电弧在以上三种压缩作用下，弧柱截面很细，温 度极高，弧柱内气体也得到了高度电离，从而形成了 稳定的等离子弧。
电弧被压缩的程度主要与气体的成分、气体流量、 喷嘴孔道形状和尺寸及电弧电流大小有关
二、等离子弧的特性
静特性——接近“U”形 E↑ 、V焊↑——“Ｕ”曲线的平直区下降。
❖等离子气种类和流量不同，弧柱的电场也不同， 流量或热导率高的气体都使弧柱电场强度↑ ，V焊↑， 则 Vo 应根据等离子种类及流量来确定。
等离子弧焊的特点及应用
等离子弧焊的特点及应用等离子弧焊是一种常见的焊接方法，具有许多独特的特点和广泛的应用。
本文将介绍等离子弧焊的特点及其应用，详细分析其优势和限制。
等离子弧焊是一种热能焊接过程，它利用高温等离子弧来加热和熔化焊接材料，形成焊缝。
下面是等离子弧焊最突出的几个特点：1. 高能量密度：等离子弧产生的热能密度非常高，可以迅速加热和熔化焊接材料，有助于实现高质量的焊接。
2. 深度焊接：等离子弧焊能够穿透焊接材料的较大厚度，实现深度焊接，适用于厚板焊接和多板叠焊。
3. 焊接速度快：由于高能量密度和深度焊接能力，等离子弧焊能够在较短的时间内完成焊接，提高生产效率。
4. 熔池稳定：等离子弧焊的熔池稳定性高，焊缝形状好，且不易产生焊渣和气孔，有利于焊接质量的控制。
5. 适用范围广：等离子弧焊适用于焊接各种金属材料，如不锈钢、铝、镍合金等，具有广泛的应用领域。
等离子弧焊在许多领域都有重要的应用，下面是几个典型的应用：1. 压力容器制造：等离子弧焊能够实现较大厚度的焊接，适用于制造压力容器、锅炉和管道。
2. 航空航天工业：等离子弧焊适用于航空航天工业中对焊接质量和强度要求较高的部件，如飞机机身、发动机零部件等。
3. 轨道交通制造：等离子弧焊可以用于制造轨道交通车辆的车身结构、车轮、焊接轨道等焊接工艺。
4. 石油化工设备：等离子弧焊能够焊接耐腐蚀材料，如不锈钢和镍合金，适用于制造石油化工设备，如储罐、换热器等。
5. 汽车制造：等离子弧焊适用于汽车制造中对焊接质量和外观要求较高的部件，如汽车车身、车架等。
等离子弧焊具有许多优点，但也存在一些限制。
下面是等离子弧焊的一些限制：1. 焊接设备复杂：等离子弧焊所需的设备复杂，包括等离子弧焊机、电源、气体供应系统等，需要专业操作人员进行操作。
2. 易受环境影响：等离子弧焊对环境要求较高，如温度、湿度等因素都会对焊接效果产生影响，需要在控制环境条件下进行焊接。
3. 昂贵的成本：等离子弧焊设备和材料成本较高，对于一些小规模焊接项目可能不划算。
等离子弧焊
电流小至0.5A时仍非常稳定。 工艺特点： 1) 可焊更薄的金属，最小可焊厚度为0.01mm; 2) 弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并且电弧保持柱 状； 3) 焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。
Ar
Ar
Ar
25%Ar+75%He
Ar或92.5%Ar+7.5%H2 Ar或95%Ar+5%H2 Ar或95%Ar+5%H2 Ar
Ar 25%Ar+75%He 25%Ar+75%He
Ar
Ar+（50%70%）He
25%Ar+75%He
离子气流量直接决定了等离子流力和熔透能力。等离子气的 流量越大，熔透能力越大。但等离子气流量过大会使小孔直 径过大而不能保证焊缝成形。因此，应根据喷嘴直径、等离 子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。
二）、
焊接工艺及参数
（一）
接头及坡口形式
接头形式根据板厚来选择，
•
厚度在0.05 mm 1.6 mm之间时，通常采用图1-7-8中的接
头形式[2]，利用微束等离子弧进行焊接。
•
板厚大于1.6 mm而小于表8-1中的板材时，通常不开坡口
，利用穿孔法进行焊接。
•
板厚大于表8-1中的限值时，需要开V形或U形坡口，进行
开 始 焊 接 时 间（ 小 孔 ） 焊 接 停 止 开 始
10
电流
50
8
40
6
离子气
等离子弧焊
包头职业技术学院
焊接方法与操作技术
包头职业技术学院
焊接方法与操作技术
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
焊接方法与操作技术
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）
包头职业技术学院
焊接方法与操作技术
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。
3）、磁收缩效应由于电流方向相同，在电流自身产生的电磁力作用下，彼此互相吸引，将产生一个从弧柱四周向中心压缩的力，使弧柱直径进一步缩小。
这种因导体自身磁场作用产生的压缩作用叫“磁收缩效应”。
电弧电流越大，磁收缩效应越强。
自由电弧在上述三种效应作用下被压缩得很细，在高度电离和高温条件下，电弧逐渐趋于稳定的等离子弧。
分类按电极的不同接法，等离子弧分为转移型弧、非转移型弧、联合型弧三种。
电极接负极、喷嘴接正极产生的等离子弧称为非转移型弧。
用于焊接或切割较薄的材料。
电极接负极、焊件接正极产生的等离子弧称为转移型弧。
适用于焊接、堆焊或切割较厚的材料。
电极接负极、喷嘴和焊件同时接正极．则非转移弧和转移弧同时存在，称为联合型弧。
适用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。
等离子弧按导电方式可分为非转移型、转移型和混合型3种（见图）。
它们的区别主要是：非转移型的电源正极接喷嘴，而转移型电源正极接工件（一般先按非转移型接线产生等离子弧后再过渡到转移型）,混合型的电源正极同时接喷嘴和工件。
这3种方式一般都使用具有直流陡降外特性的电源。
空载电压高低与使用的气体有关，若使用氩时，空载电压为65～100伏，而使用氮或氢时为250～400伏。
转移型等离子弧温度高(10000～52000℃）,有效热利用率高，主要用于切割、焊接(见等离子弧焊)和熔炼金属。
切割的金属有铜、铝及其合金、不锈钢、各种合金钢、低碳钢、铸铁、钼和钨等。
常用的切割气体为氮或氢氩、氢氮、氮氩混合气体。
常用的电极为铈钨或钍钨电极，采用压缩空气切割时使用的电极为金属锆或铪。
使用的喷嘴材料一般为紫铜或锆铜。
切割不锈钢、铝及其合金的厚度一般为3～100毫米，最大厚度可达250毫米。
70年代后，又发展了双层气体等离子弧切割、笔式微束等离子弧切割和水压缩等离子弧切割等，这些方法能减小工件的切缝宽度，提高切割质量。
非转移型等离子弧温度最高可达18000℃,主要用于工件表面喷涂耐高温、耐磨损、耐腐蚀的高熔点金属或非金属涂层，也可以切割薄板金属材料，还可以作为金属表面热处理的热源。
混合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊接和粉末堆焊。
特点（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。
（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。
（3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。
（4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。
应用广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。
切割用枪无保护气体2及保护气罩6。
压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件，一般需用水冷。
喷嘴孔径dn及孔道长度l0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。
喷嘴内通的气体称离子气。
中性的离子气在喷嘴内电离后使喷嘴内压力增加，所以喷嘴内壁与电极4之间的空间称增压室。
电离了的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制，使弧柱截面变小，该孔径对弧柱的压缩作用称机械压缩。
水冷喷嘴内壁表面有一层冷气膜，电弧经过孔道时，冷气膜一方面使喷嘴与弧柱绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称热收缩。
弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称磁收缩。
在机械压缩与热收缩的作用下，弧柱电流密度增加，磁收缩随之增强，如电流不变，弧柱电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧（也称压缩电弧）的电弧功率及温度明显高于自由电弧。
图2a所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30％，电弧功率高100％。
由于电离后的离子气仍具有流体的性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射出的电弧带电质点的运动速度明显提高（可达300m／s），所以等离子弧具有较小的扩散角及较大的电弧挺度，这也是等离子弧最突出的优点。
电弧挺度是指电弧沿电极轴线的挺直程度。
等离子弧具有的电弧力、能量密度及电弧挺度等与加工有关的物理性能取决于下列五个参数：1）电流；2）喷嘴孔径的几何尺寸；3）离子气种类；4）离子气流量；5）保护气种类；调整以上五个参数可使等离子弧适应不同的加工工艺。
如在切割工艺中，应选择大电流、小喷嘴孔径、大离子气量及导热好的离子气，以便使等离子弧具有高度集中的热量及高的焰流速度。
而在焊接工艺中，为防止焊穿工件则应选择小的离子气量及较大的喷嘴孔径。
电流极性（1）切割用等离子弧切割时只采用直流正接的电流极性，即工件接电源的正极。
切割电流范围：30~1000A。
（2）焊接1）直流正接大多数焊接工艺采用直流正接极性电流，如焊合金钢、不锈钢、钛合金及镍基合金等。
电流范围：0.1~500A。
2）直流反接电极接电源正极的反接极性电流用于焊接铝合金。
由于这种方法钨极烧损严重且熔深浅，仅限于焊接薄件，电流不超过100A。
3）正弦交流正弦交流电流用来焊铝镁合金，利用正接极性电流获得较大的熔深而用反接极性电流清理工件表面的氧化膜，电流范围：10~100A。
为防止反接极性电弧熄灭，焊接设备需有稳弧装置，由于存在焊缝深宽比小及钨极烧损等问题，这种方法趋于被方波交流电流取代。
4）变极性方波交流变极性方波交流电流是正反接极性电流及正、负半周时间均可调的交流方形波电流。
用变极性方波交流等离子弧焊铝、镁合金时可获得较大的焊缝深宽比及较少的钨极烧损。
焊接方法按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法：小孔型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊，其中30A以下的熔透型等离子弧焊又可称为微束等离子弧焊。
（1）小孔型等离子弧焊利用小孔效应实现等离子弧焊的方法称小孔型等离子弧焊，亦称穿透性焊接法。
1）小孔法原理在对一定厚度范围内的金属进行焊接时，适当地配合电流、离子气流及焊接速度三个工艺参数，等离子弧将会穿透整个工件厚度，形成一个贯穿工件的小孔，如图5。
小孔周围的液体金属在电弧吹力、液体金属重力与表面张力作用下保持平衡。
焊枪前进时，在小孔前沿的熔化金属沿着等离子弧柱流到小孔后面并遂渐凝固成焊缝。
小孔法焊接的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚范围：1.6~9mm。
小孔法一般仅限于平焊；然而，对于某些种类的材料，采取必要的工艺措施，用小孔法可实现全位置焊接。
2）焊接特点小孔法焊接所具有的优点是：a、孔隙率低。
b、由于小孔法产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。
c、由于电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接。
d、不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少。
小孔法的缺点是：a、焊接可变参数多，规范区间窄。
b、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。
c、焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短。
d、除铝合金外，大多数小孔焊工艺仍限于平焊位置。
（2）熔透型等离子弧焊焊接过程过程中，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子弧焊方法，又称熔透型焊接法。
1）熔透法原理当离子气流量较小，弧柱受压缩程度较弱时，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，焊缝成形原理与氩弧焊类似。
主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
2）微束等离子弧焊微束等离子通常采用如图3c所示的联合弧。
由于非转移弧的存在，焊接电流小至1A以下电弧仍具有较好的稳定性，能够焊接细丝及箔材。
这时的非转移弧又称维弧，而用于焊接的转移弧又称主弧。
3）焊接特点与GTA W焊相比，熔透法等离子弧焊具有优点是：a、电弧能量集中，因此焊接工艺具有焊接速度快；焊缝深宽比大，截面积小；薄板焊接变形小，厚板焊接缩孔倾向小及热影响区窄等优点。
b、电弧稳定性好。
由于微束等离子弧焊接采用联合弧，电流小至0.1A时电弧仍能稳定燃烧，因此可焊超薄件，如厚度0.1mm不锈钢片。
c、电弧挺直性好。
以焊接电流10A为例，等离子弧焊喷嘴高度（喷嘴到工件表面的距离）达6.4mm时，弧柱仍较挺直，而钨极氩弧焊的弧长仅能采用0.6mm（弧长大于0.6mm后稳定性变差）。
钨极氩弧的扩散角约450，呈圆锥形（见图6a），工件上的加热面积与弧长成平方关系，只要电弧长度有很小变化将引起单位面积上输入热量的较大变化。
而等离子弧的扩散角仅50左右（见图6b）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。
d、由于等离子弧焊的钨极内缩在喷嘴之内，电极不可能与工件相接触，因而没有焊缝夹钨的问题。
与GTA W焊相比，熔缝法的主要缺点是：a、由于电弧直径小，要求焊枪喷嘴轴线更准确地对中焊缝。
b、焊枪结构复杂，加工精度高。
焊枪喷嘴对焊接质量有着直接影响，必需定期检查、维修，及时更换。
焊接材料1、母材凡氩弧焊能够焊接的材料均可用等离子弧焊接，如碳钢、耐热钢、蒙乃力<合金、可伐合金、钛合金、铜合金、铝合金以及镁合金等。
除铝、镁及其合金外，其余材料均采用直流正接法焊接：铝、镁及其合金采用交流或直流反接法焊接。