等离子弧焊剖析
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焊接方法，利用等离子弧产生高温，将被焊接的材料熔化并连接在一起。
它具有焊接速度快、焊缝质量高、适用范围广等优点，在各个工业领域得到广泛应用。
2. 原理等离子弧焊接是利用电弧放电产生的高温等离子体来加热和熔化被焊接材料的方法。
通过电极和被焊件之间产生的电弧，使其产生的高温等离子体使被焊接材料熔化并连接在一起。
等离子弧焊接的原理包括以下几个方面：•电弧产生在等离子弧焊接过程中，通常使用直流电供电，通过正极、负极两个电极产生电弧放电。
正极电极通常为钨极，负极电极可以是钨、钼等高熔点金属。
•等离子体产生电弧放电产生的高温会使空气中的原子和分子离子化形成等离子体。
等离子体具有高温、高热量、高电导等特性。
•材料熔化和连接等离子体的高温可使被焊接材料迅速熔化。
通过控制电弧形成的热量和等离子体的速度，可使熔融材料与被焊件接触并融合在一起。
3. 设备和材料•等离子弧焊接设备–电源–控制系统–焊枪–气体供应系统•焊接材料–被焊件–焊条（焊丝）4. 焊接过程等离子弧焊接主要包括以下几个步骤：1.准备焊接材料–清洁被焊件表面，确保无杂质和油污。
–准备好所需的焊条或焊丝。
2.设置焊接参数–根据被焊件的材料和厚度，设置合适的电流和电压。
–设置气体流量和喷嘴的形状。
3.开始焊接–确保焊接区域没有杂散光线和易燃物。
–启动电源，使电极与被焊件接触，产生电弧。
4.控制焊接速度和角度–控制焊接速度，保证焊缝的均匀性。
–调整焊接角度，以获得所需的焊缝形状。
5.完成焊接–在焊接完成后，关闭电源。
–对焊缝进行清理和检查。
5. 应用领域等离子弧焊接在各个领域都有广泛应用，包括但不限于以下几个方面：•金属制造等离子弧焊接可用于焊接各种金属材料，如钢铁、铝合金、不锈钢等。
在汽车制造、造船、航空航天等领域具有重要地位。
•管道焊接等离子弧焊接可用于焊接各种管道，如石油管道、天然气管道、水管等。
它具有速度快、焊缝质量高等优点。
铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析
铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析铝合金得到广泛应用，尤其是在航空航天领域。
然而，铝合金的可焊性不高，焊接过程中容易出现裂纹、气孔等缺陷。
为了充分利用铝合金的性能，需要研究不同焊接方式对焊接质量的影响。
本文将探讨铝合金等离子弧焊池形态与成形机理。
一、铝合金等离子弧焊原理等离子弧焊是一种高能量密度的焊接方法，适用于焊接不同种类的金属。
其原理是将电极与工件连接，构成一条电路。
通过电弧放电，产生高温的等离子体。
等离子体的热量使金属表面熔化，形成液态池。
随着焊接过程的进行，液态池逐渐凝固，形成焊缝。
等离子弧焊焊缝的形态受到多种因素的影响，包括电弧参数、气体保护、焊接速度等。
铝合金等离子弧焊过程中，由于铝合金的导电性较好，电弧能量相对较高，容易产生气孔、熔穿等缺陷。
因此，选择合适的工艺参数和气体保护方式至关重要。
二、铝合金等离子弧焊池形态分析焊接池是等离子弧焊最基本的焊接元素之一。
焊接池的形态对焊接质量有很大影响。
铝合金等离子弧焊焊接过程中，焊接池形态与池内液态金属流动状态、池底形态、池壁形态密切相关。
1.池内液态金属流动状态铝合金等离子弧焊过程中，半径不断变化的液态池将液态金属从焊接池底部引入，并在电弧下方形成不稳定的金属气体边界（MGB）。
2.池底形态铝合金等离子弧焊过程中，由于铝熔点较低，电弧高温直接作用于金属表面，很容易使池底冷却，池底有较大的凸起。
3.池壁形态铝合金等离子弧焊过程中，池壁形态密切关联焊接速度和电弧电流。
当焊接速度较低时，液态金属在池内逐渐凝固，池壁形态平坦；当焊接速度较快时，液态金属无法完全凝固，池壁形态呈现波浪状。
三、铝合金等离子弧焊成形机理分析铝合金焊接过程中，电弧能量通过等离子体传输到工件表面，可以被视为一系列微小的体积加热模式。
每个加热模式可以进一步划分为多个加热子模式。
当体积加热基本完成时，体积凝固过程作为一种反应形成。
铝合金等离子弧焊成形过程可粗略地分为以下几个步骤：1.金属的电熔金属的电熔是等离子弧焊的第一个步骤。
等离子弧焊
等离子弧焊一、等离子弧及其形成等离子弧是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。
钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。
等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体——等离子弧。
两者在物理本质上没有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。
经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。
目前广泛应用压缩电弧的方法将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪的喷嘴内部，并在喷嘴中通入等离子气，强制电弧从喷嘴的孔道通过。
这样电弧就受到了三种压缩——机械压缩、冷收缩、弧柱磁收缩。
于是弧柱导电截面缩小，电流密度增大。
改变喷嘴孔径和孔道长度，可在一定范围内调节弧柱的压缩程度。
通入冷离子气的作用①作为产生等离子弧的气体介质②冷却电弧③使弧柱周围形成一层良好的电阻和热阻的“冷气壁”，使电弧稳定。
二、等离子弧特性与自由钨弧相比，有如下特点1、能量特性等离子弧的最大压降是在弧柱区，因为弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大。
因此等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属。
另外，等离子弧能量密度可达100000~1000000W/cm2，比自由钨弧高，其温度可达18000~24000K，比自由钨弧高很多。
2、静特性其静特性曲线接近U形。
在小电流时，等离子弧为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作点。
3、等离子弧形态等离子弧成圆柱形，扩散角约5度，焊接时，当弧长发生波动时，母材的加热面积不会发生明显变化。
4、等离子弧的挺直度由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故挺度比自由钨弧好，焰流速度大，可达每秒300米以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。
三、等离子弧的类型按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧有转移型、非转移型和联合型三种1、非转移型等离子弧电源接于钨极和喷嘴之间，在离子气流押送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。
工件本身不导电，而是被间接加热，因此热的有效利用率不高。
主要用于焊接金属薄板、喷涂和许多非金属材料的切割与焊接。
焊接中的等离子焊技术
焊接中的等离子焊技术焊接是与人们生活息息相关的一项技术，在制造业、建筑业等诸多领域都有广泛的应用。
而等离子焊则是焊接技术中非常重要的一种，它广泛应用于金属材料的连接与修复。
本文就从等离子焊的原理、特点、应用等方面入手，较详细地阐述等离子焊技术。
一、等离子焊的原理等离子是指气体分子或原子被能量激发后，电子从原子周层跃迁至中心核，中心核周围的电子云形成一个电离区域，这种电离区域就是等离子体。
在电弧发生时，电极之间的电流使气体分子发生电离，产生等离子体，从而形成电弧。
等离子焊就是利用这种电弧作为热源将工件加热，使其达到熔点，从而完成焊接。
等离子焊的主要特点就是高温、高速和高能量密度。
在等离子焊的过程中，电弧传热效率高，焊接速度快，所以可以用来焊接高导热系数的金属的薄板和薄壁管和其他结构件。
二、等离子焊技术的优势相较于其他焊接方法，等离子焊有很多优势。
1. 等离子焊的焊缝质量高，焊缝强度好。
等离子焊的焊接速度快，从而减少了热输入，焊缝的变形和气孔缺陷少，因此焊接质量比较高。
2. 等离子焊的焊接速度快。
由于等离子焊的热输入大，焊接速度快，从而可以提高工作效率和生产效率。
3. 等离子焊的生产环境整洁。
等离子焊使用气体作为保护气体，不产生明火和焦炭，不会污染环境，因此在生产环境整洁和卫生。
三、等离子焊的应用等离子焊在有色金属、合金材料、不锈钢、钢结构和硬质合金等材料的焊接方面有广泛的应用。
1. 有色金属和合金材料的焊接。
在精密电子仪器、航空航天等领域中，有色金属和合金材料的焊接是一种特殊的焊接方式，一般采用等离子焊。
2. 不锈钢的焊接。
等离子焊在不锈钢中的应用范围非常广泛，尤其在不锈钢的压力容器和管道中应用比较广泛，一般采用氩弧焊和等离子焊。
3. 钢结构焊接。
在钢结构中使用等离子焊，可以实现高速焊接，从而提高了工作效率和生产效率。
4. 硬质合金的焊接。
在硬质合金中使用等离子焊，可以实现高质量焊接，价格较为昂贵，因此一般都使用等离子焊进行连接。
浅析等离子弧技术
浅析等离子弧技术焊接在人们平时的生产生活当中应用非常广泛，小到两个螺丝帽的连接，大到三峡大坝发电用的齿轮的连接，都要用到焊接。
随着社会的发展，生产力水平的不断地提高，一些领域的焊接要求在不断提高，如在航空领域火箭的外壳焊接，常用的焊接方法如手弧焊，氩弧焊等很难达到要求，而等离子弧焊可以很好地进行焊接，满足这些焊件特殊的要求，现在在一些尖端领域中，等离子弧焊接技术已经应用比较广泛，比如军事和航空等。
为了满足实际需要，等离子弧焊接技术研究也有了明显进步。
标签：等离子弧形成；等离子弧应用；等离子弧分类若是没有对焊接电弧进行外界压缩，那么这种焊接电弧便是自由电弧，自由电弧没有充分的进行气体电离，能量也无法高度集中，并且弧柱随着功率的增加而增加，所以弧柱的电流密度几乎是常数，其温度大约是5000℃-7700℃。
若是强迫压缩自由电弧，那么能够得到导电截面收缩比较小，能量比较集中，弧柱气体电离比较彻底的电弧，这便是等离子弧。
在焊接时，将等离子弧作为热源进行焊接的方式便是等离子弧焊。
电弧加热能够离解气体，高速通过水冷喷嘴时，会受到压迫，让能量密度以及电离度更大，从而形成等离子弧。
等离子弧本身的温度、发热量以及稳定性都比一般电弧高，焊接时焊接速度以及溶透力都比较出色。
1 等离子弧的形成形成等离子弧需要通过电弧压缩的办法将钨机缩入到喷嘴的内部，并将压力、流量一定的离子气通入到水冷喷嘴中去，电弧被强迫通过喷嘴孔道之后，便会形成能量和温度都比较高的等离子弧，电弧受到以下三种压缩作用：（1）机械压缩作用。
电弧的弧柱被迫通过细孔道的喷嘴，使弧柱截面的压缩变细，而不能自由扩大。
（2）热收缩作用。
电弧通过水冷的喷嘴，同时又受到外部不断送来的高速气流（如氮气，氩气）的冷却，这样弧柱外围受到强烈的冷却作用，使外围的电离度大大减弱，电弧电流只能从弧柱中心通过，电弧弧柱近一步被压缩。
（3）磁收缩作用。
带电粒子在弧柱内的运动，可以看成是电流在一束平行的“导线”内移动，由于这些“导线”自身磁场所产生的电磁力，使这些”导线“相互吸引，从而产生磁收缩效应。
等离子弧焊接的名词解释
等离子弧焊接的名词解释等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术，它利用弧焊的原理和等离子体的特性来实现焊接。
1. 弧焊基本原理弧焊是一种利用焊接电弧热量将金属材料熔化并通过填充材料形成焊缝的方法。
在等离子弧焊接中，焊工通过两电极间的电弧放电，使气体或气体混合物在高温电弧热作用下形成等离子体，然后利用等离子体的高温和大能量来熔化金属材料并完成焊接过程。
2. 等离子体的特性等离子体是带电的气体，它的特点是高温、高能量、导电性强以及能在电磁场中受力等。
这些特性使得等离子体在焊接过程中发挥重要作用。
等离子弧焊接中，通过控制等离子体的形成和行为，可以实现高效率、高质量的焊接。
3. 等离子弧焊接的设备等离子弧焊接需要特殊的设备来产生和控制焊接过程中的等离子体。
主要设备包括焊接电源、焊接电极、等离子弧焊枪和保护气体供给系统等。
焊接电源负责提供适当的电流和电压来维持电弧的稳定，并为电弧供能。
焊接电极是产生电弧的工具，常见的有钨极、钼极等。
等离子弧焊枪通过控制电弧的形成和维持，将电弧聚焦在焊接区域。
保护气体供给系统则提供保护气体，从而保护电弧、熔化金属和熔化池免受空气中的氧气和其他杂质的污染。
4. 等离子弧焊接的应用等离子弧焊接广泛应用于各个领域，特别是在航空航天、汽车制造、石油化工、核工程等重要领域中，具有重要的地位。
其应用范围包括焊接厚板、薄板、管道、容器等各种结构件，能够满足不同材料（如碳钢、不锈钢、铝合金等）的焊接需求。
5. 等离子弧焊接的优点等离子弧焊接具有以下优点：（1）焊接速度快，高效率；（2）焊接质量高，焊缝质量好；（3）可焊接不同材料的金属；（4）操作简单、易学易用。
总结等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术，通过利用等离子体的特性和弧焊的原理来实现焊接。
它具有广泛的应用领域和重要的地位，能够满足不同材料的焊接需求。
通过控制等离子体的形成和行为，等离子弧焊接能够实现高效率、高质量的焊接。
等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式
等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式第一篇：等离子弧焊接的材料、装配、工艺与缺陷形式焊接资料(1)母材凡氩弧焊可以焊接的资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,其他资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金桥电焊条.直流正接等离子弧单道可焊资料厚度范围普通为0.3m6.4mm.交流变极性等离子弧单道可焊铝合金厚度可达12.7mm(小孔法).等离子弧焊接的冶金过程与氩弧焊相同,只是由等离子弧具有较小的弧柱直径,焊接时母材凝结量少,所以焊缝深宽比大、热影响区窄.每一种母材金属焊接时对预热、后热以及气体维护等工艺请求与氩弧焊相同.(2)填充金属与氩弧焊一样,等离子弧焊工艺能够运用填充金属.填充金属普通制成光焊丝或者光焊条.自动焊运用光焊丝作填充金属,手工焊则用光焊条作填充金属.填充金属的主要成分与被焊母材相同.(3)气体等离子焊枪有两层气体,即从喷嘴流出的离子气及从维护气罩流出的维护气.有时为了加强维护,还需运用维护拖罩及通气的反面垫板以扩展维护气的维护范围.对钨极应该是惰性的;以免钨极烧;护气对母材普通是惰性的,但假如类取决于被焊金属,可供选择的气体有:1)Ar气Ar气用于焊接碳钢、高强度钢及活性金属,如钛、钽及锆合金.焊接这些金属所用的气体中,即便含有极小量的H,也可能招致焊缝产生气孔、裂纹或降低力学性能.2)Ar-H2混合气焊接奥氏体不锈钢、镍合金及铜镍合金时,允许运用Ar-H2混合气体.Ar气中填加H2气可进步电弧温度及电弧电场强度,可以更有效地将电弧热量传送给工件,在给定的电流条件下能够得到较高的焊接速度.同时,H2具有复原性,运用Ar-H2混合气体能够取得更光亮的焊缝外观.但H2含量过多焊缝易呈现气孔及裂纹,普通p(H2)限制在7.5%以下.但是,在小孔焊接工艺中,由于气体以充沛逸出,加p(H2)范围为5%一15%,工件越薄,允许H2的比例越大.如小孔法焊6.4mm不锈钢时,加p(H2)为5%;而停止3.8mm不锈钢管道高速焊时,允许加p(H2)达15%."运用Ar-H2混合气体作离.混合气体作离子气时,由于电弧温度较高,应降低喷嘴孔径的额定电流.3)Ar-He混合气He气也是m种惰性气体,当被焊工件不允许运用Ar-H2混合气时,可思索运用Ar-He混合气.在Ar-He混合气体中,p甲(He)超越40%以上电弧热量才干有明显的变化.p(He)超越75%时,其性能根本与纯He相同,通常在Ar气中参加p(He)=50%~75%停止钛、铝及其合金的小孔焊及在一切金属资料上熔敷焊道.4)He气采用纯He 作离子气时,由于弧柱温度较高,会降低喷嘴的热负载,会降低喷嘴的运用寿命及承载电流的才能,另外He气密度较小,在合理的离子气流量下难以构成小孔.所以,纯He仅用于熔透法焊接,如焊接铜.5)Ar-C02混合气由于维护气体不与钨极接触,在小电流焊接低碳钢及低合金钢时,允许在维护气中添加适性气体,其流量在10~15L/min之内.如在Ar中加甲(C02)为25%作维护气焊接死心叠片.典型大电流焊接及小电流焊接条件下的气体选择分别见表1及表2.表1 大电流等离子弧焊接用气体选择表2 小电流等离子弧焊接用气体选择焊接工装(1)接头方式用于等离子弧焊接的通用接头方式为:I形坡口、单面V 形和U形坡口以及双面V形和U形坡口.这些坡口方式用于从一侧或两侧停止对接接头的单道焊或多道焊,除对接接头外,等离子弧焊也合适于焊接角焊缝和T形接头,而且具有良好的熔透性.厚度大于1.6mm但小于表3所列厚度值的工件,可不开坡口,采用小孔法单面一次焊成.关于厚度较大的工件,需求开坡口对接焊时,与钨极氩弧焊相比,可采用较大的钝边和较小的坡口角度.第一道焊缝采用小孔法焊接,填充焊道则采用熔透法完成.图1为两种焊接办法所需V形坡口几何外形的比拟.图1 等离子弧焊和钨极氩弧焊V形坡口外形的比照hh钨极氩弧焊mm等离子弧焊焊件厚度假如在0.05~1.6mm之间,通常运用熔透法焊接.常用接头型式如图2所示.图2 薄板焊接接头方式a)I形对接接头b)卷边对接接头 d)卷边角接接头 d)端接接头tm板厚(0.025~1mm)hm卷边高度=(2~5)表3 一次焊透的厚度(单位:mm)(2)装配与夹紧小电流等离子弧焊对接头的装配请求和钨极氩弧焊相同.引弧处坡口边缘必需严密接触,间隙不应超越金属厚度的10%,难以坚持上述公差时必需添加填充金属.关于厚度不大于0.8mm的金属,焊接接头的装配和夹紧请求如表4、图3和图4所示.表4 厚度<0.8mm的薄板对接接头装配请求①反面用Ar或He维护.②板厚小于0,25mm的对接接头引荐采用卷边焊缝.图4 厚度小于0.8mm的薄板对接接头图5 厚度小于0.8mm的薄板端面接头装配请求a)间隙 b)错边 c)夹紧间隔图4给出了接头间隙和错边的允许偏向、压板间距以及垫板凹槽等的尺寸.允许偏向与板厚成比例,I形坡口对接接头允许的最大间隙为0.2t.图5给出了端接接头的装配和夹紧的允许偏向.端接接头的允许偏向比对接接头大得多.所以端接接头是金属箔片较便当的衔接接头.焊接如壁厚0.1~0.2mm的金属薄片时,焊口左近微小的热量动摇都可能使消融焊道别离,致使无法得到连续的焊缝.因而请求夹具在整个焊接过程中年工件严密接触,应用夹具对焊件的良好散热作用稳定焊缝成形以及降低焊接变形.如普通夹具压紧箔件效果不好,司思索运用气动琴键夹具或弹簧琴键夹具.图6是焊接lmm以下不锈钢对接接头的工装参数曲线.焊接夹具普通分为压板和带凹槽的垫板(图6).当采用熔透法焊接时,垫板与氩弧焊时相同,启齿凹槽的垫板用以支撑熔池,但采用小孔法焊接时,熔池是由外表张力支撑的,凝结的铁水不与垫板凹槽相接触.小孔法焊接用的典型垫板如图7所示,凹槽通常宽13mm,深19mm,这样的凹槽不只可以包容反面维护气,还为等离子射流提供一个穿出的空间.图6 小电流焊接不锈钢对接接头的工装参数曲线虚线示例:T=板厚,0.5 mmC=压板间距,3.5 mmD=垫板槽宽,2.0 mmI=焊接电流,9A图7 小孔法等离子弧焊接用的典型垫板1m焊枪2m等离子射流3m工件4m反面维护气5m垫板(3)焊枪定位与氩弧焊一样,等离子弧能够停止全位置焊接.由于等离子弧指向性强,弧柱直径小,所以请求焊接时焊枪可以更准确地对准焊缝,即严厉地限制焊枪喷嘴轴线沿焊缝中心线的横向摆动.等离子电弧对弧长不敏感,所以焊枪喷嘴至工件的间隔不像氩弧焊时请求那么严厉.焊接工艺(1)熔透法能够选择手工及自动两种方式停止熔透法焊接.1)手工熔透法手工熔透法焊接的最佳电流范围是0.1~50A.当电流超越50A,运用于工氩弧焊更为经济.运用等离子弧焊设备的过程是先引燃维弧,开端焊接时再引燃主弧.如m段时间内需焊接多段焊缝或多个焊点,在完成一段焊缝或一个焊点时,能够只熄灭主弧,保管维弧.这样,在下m次焊接时,便能够便当地引燃主弧,而不像氩弧焊那样重复地运用高频引弧.而且,等离子弧长偏向+/-1mm对焊缝质量无影响,所以手工等离子弧特别合适焊接需求重复引燃主弧,而又无法准确控制弧长的焊接工艺,如焊接丝网.2)自动熔透法自动熔透法焊接工艺应用普遍,特别是焊接小型精细元件如医疗设备元件、光学仪器元件、精细仪器元件、丝材、膜盒或波纹管等.在许多焊接应用中,熔透法等离子弧应用微程序控制焊接参数.如控制起弧电流、电流上升、脉冲电流、电流衰减及引弧电流.由于高频引弧器仅用来引燃维弧,焊接时无需再用高频引弧器便能够顺利地在工件与电极之间树立起转移弧.因而,等离子弧设备工作时不会损坏四周其他的电子设备.这种特性使等离子弧设备能够在电子检测设备、机器人、计算机四周运用而无需对这些设备加以隔离或防护.熔透型等离子弧焊接工艺参数参考值见表5及6.(2)小孔法小孔法只能采用自动焊.小孔法焊接需求准确地控制起弧与-收弧、离子气流量、焊接电流、焊接速度等工艺参数.1)起弧与收弧板厚小于3mm时,能够直接在焊件上起弧及收弧.板厚大于3mm时,关于纵缝,能够采用引弧板及引出板,将小孔起始区及收尾区扫除在焊缝之外.环缝焊接时,须采用电流及离子气量递增的方式构成适宜的小孔构成区,而采用电流及离子气量递加的方式取得小孔收尾区.图8是小孔焊时电流及离子弧气流量斜率控制曲线.有的等离子弧设备装备了先进的流量控制器,能够在焊接过程中准确地控制离子气流量.表5熔透型等离子弧焊接工艺参数参考值表6 微束等离子弧焊接不锈钢的焊接工艺参数参考值注:1.维护气:95%Ar-5%H2、流量10L/min.2.反面维护气:Ar,流量5L/min.①离子气:Ar.②填充丝:310不锈钢,砂1.1mm.③填充丝:310不锈钢,p1.4mm.图8 厚板环缝小孔焊时焊接电流及离子气流量斜率控制曲线2)离子气流量离子气流量增加,可使等离子流力和熔透才能增大,在其他条件不变时,为了构成小孔,必需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,喷嘴孔径肯定后,离子气流量大藐视焊接电流和焊接速度而定,亦即离子气流量、焊接电流和焊接速度这三者之间m要有恰当的匹配.3)焊接电流焊接电流增加等离子弧穿透才能增加,和其他电弧焊办法一样,焊接电流总是依据板厚或熔透请求来选定的,电流过小,不能构成小孔,电流过大,又将因小孔直径过大而使熔池金属坠落.此外,电流过大还可能惹起双弧现象.为此,在喷嘴构造肯定后,为了取得稳定的小孔焊接过程,焊接电流只能被限定在某一个适宜的范围内,而且这个范围与离子气的流量有关.图9a为喷嘴构造、板厚和其他工艺参数给定时,用实验办法在8mm厚不锈钢板上测定的小孔型焊接电流和离子气流量的匹配关系.图中1为普通圆柱型喷嘴,2为收敛扩散型喷嘴,后者降低了喷嘴紧缩水平,因此扩展了电流范围,即在较高的电流mF也不会呈现双弧.由于电流上限的进步,因而采用这种喷嘴可进步工件厚度和焊接速度.图9 小孔型焊接工艺参数匹配4)焊接速度焊接速度也是影响小孔效应的一个重要工艺参数.其他条件一定时,焊速增加,焊缝热输入减小,小孔直径亦随之减小,最后消逝.反之,假如焊速太低,母材过热,反面焊缝会呈现下陷以至熔池走漏等缺陷.焊接速度确实定,取决于离子气流量和焊接电流,这三个工艺参数互相匹配关系见图9b.由图可见,为了取得平滑r的小孔焊接焊缝,随着焊速的进步,必需同时进步焊接电流,假如焊接电流一定,增大离子气流量就要增大焊速,若焊速一定时,增加离子气流量应相应减小电流.5)喷嘴间隔间隔过大,熔透才能降低:间隔过小则形成喷嘴被飞溅物粘污.普通取3m8mm,和钨极氩弧焊相比,喷嘴间隔变化对焊接质量的影响不太敏感.6)维护气体流量维护气体流量应与离子气流量有一个恰当的比例,离子气流量不大而维护气体流.量太大时会招致气流的紊乱,将影响电弧稳定性和维护效果.小孔型焊接维护气体流量普通在15~30L/min范围内.常用四类金属(碳钢和低合金钢、不锈钢、钛合金、铜和黄铜)小孔型焊接的工艺参考值见表7.表7 小孔型等离子弧焊接工艺参数参考值①碳钢和低合金焊接时喷嘴高度为1.2mm:焊接其它金属时.为4.8mm~采用多孔喷嘴;②预热到316~C~焊后加热至399~C:保温1h;③焊缝反面须用维护气体维护.④60.V形坡口,钝边高度4.8mm:⑤直径1.1mm的填充金属丝,送丝速度152cm/min.⑥请求采用维护焊缝反面的气体维护安装和带后拖的气体维护安装:⑦30.V形坡口,钝边高度9.5mm:⑧采用普通常用的凝结技术和石墨支撑衬垫.焊接缺陷等离子弧焊常见特征缺陷有:咬边、气孔等.(1)咬边不加填充丝时最易呈现咬边,产生咬边的缘由为:1)离子气流量过大,电流过大及焊速过高.2)焊枪向一侧倾斜.3)装配错边,坡口两侧边缘上下不平,则高位置一边咬边.4)电极与紧缩喷嘴不同心.5)采用多孔喷嘴时,两侧辅助孔位置偏斜.6)焊接磁性资料时,电缆衔接位置不当,招致磁偏吹,形成单边咬边.(2)气孔等离子弧焊的气孔常见于焊缝根部,惹起气孔的缘由是:第二篇：管子的装配工艺及焊接工艺要求管子的装配工艺及焊接工艺要求ⅠⅡ级管子的装配要求：(1)对接管端要开V形破口，破口角度为30°角（正负差为0.5°）。
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。
第一节等离子弧焊接的特点及应用详解
一）、等离子弧的形成
等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧，具有很高的能量密 度、温度及电弧力。等离子弧是通过三种压缩作用获得的：
1) 机械压缩水冷铜喷嘴孔径限制弧柱截面积的自由扩大，这 种拘束作用就是机械压缩；
2) 热压缩 喷嘴中的冷却水使喷嘴内壁附近形成一层 冷气膜，进一步减小了弧柱的有效导电面积，从而进一步提高 了电弧弧柱的能量密度及温度，这种依靠水冷使弧柱温度及能 量密度进一步提高的作用就是热压缩；
3) 钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不会与工件接触，因此可避免 焊缝金属产生夹钨现象；
4) 等离子电弧的电离度较高，电流较小时仍很稳定，可焊接 微型精密零件；
5) 可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获 得良好的单面焊双面成形。
等离子弧焊的缺点是：
1) 可焊厚度有限，一般在25mm以下； 2) 焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很 低； 3) 焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平 要求较高。
3．焊枪
• 等离子弧焊枪的设计应保证 等离子弧燃烧稳定，引弧及 转弧可靠，电弧压缩性好， 绝缘、通气及冷却可靠，更 换电极方便，喷嘴和电极对 中好。焊枪主要由电极、喷 嘴、上、下枪体、保护罩、 水路、气路、馈电体等组成， 如图
等离子弧生器
一、分类：等离子弧焊枪、割枪、喷枪。 二、组成 主要由电极、电极夹头、压缩喷嘴、中间绝缘体、上枪体、下 枪体及冷却套等组成。最关键的部件为喷嘴及电极。 1、 喷嘴。 分类 •按喷嘴孔道的数量，可分为单孔型和三孔型两种。
第七章 等离子弧焊接与切割
第一节 等离子弧焊接的基本原理及设备
• 等离子弧 • 借助水冷铜喷嘴的外部
拘束作用，使弧柱的横截面 受到限制而不能自由扩大时， 就可使电弧的温度、能量密 度和等离子体流速都显著增 大。这种用外部拘束作用使 弧柱受到压缩的电弧就是通 常所称的等离子弧。等离子 弧是电弧的一种特殊形式， 是自由电弧被压缩后形成的。 从本质上讲，它仍然是一种 气体放电的导电现象。
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。
第八章 等离子弧焊
（3）喷嘴与电极之间要绝缘――便于在钨极和喷咀间产生非转移弧
（4）能导入离子气流和保护气流。
(５)便于加工和装配，特别是喷嘴要易于更换。
（6）尽可能轻巧并使用时便于观察。
２、焊枪、割枪、粉末堆焊枪、喷堆枪结构
３、喷咀
喷嘴是等离子弧发生器中的关键零件，其结构是否合理，对等离子弧的应用性能具有决定性的作用。
厚度大于上述范围，可采用V形坡口，但钝边可↑5㎜，是一种值得推广的厚板单面焊打底方法
※不锈钢及钛合金焊接要加背面保护
※穿孔等离子弧焊接时装配间隙和错边要严加控制。
第三节等离子弧切割
一、基本方法和参数选择
等离子弧切割:利用高温、高速的等离子弧射流，把切口金屈局部熔化，并随即吹除而形成狭窄切口。
1．离子气种类与流量
电压↑－切割厚度↑但一般超过空载电压的2／3时，电弧的稳定性↓
3．切割速度功率不变，切割速度↑－切口变窄，热影响区HAZ↓。
但切割速度过快时，不能割穿工件；
切割速度太慢――生产率低，切口表面粗糙不平、底部熔瘤增
多、清除困难，HAZ和切口宽度↑
在保证切透的前提下尽量选择大的切割速度。
4．喷咀高度8－12mm
过高时：电弧电压↑――使电弧功率↑，但弧柱散热量↑，有效热量不会提高――等离子流力↓――切口底部熔瘤增多；
过低时：导致喷咀过热和短路
P237，表8－6不同材料等离子切割的工艺参数
二、提高切割质量的途径
1．切口宽度和平（垂）直度
小电流等离子弧切割切口和平直度质量较高
2．切口熔瘤消除方法
不锈钢切割时，熔化金属的流动性差，切口熔渣不易从切口中排除;导热性差，切口底部易过热使切口内残留的熔化金属和切口底部熔合成一体，冷却后难以除去熔瘤或毛刺，成为不锈钢等离子弧切割时的一个关键难题
等离子弧焊接
等离子弧焊接
等离子弧焊接是一种高能量密度焊接技术，它是利用等离子体弧来加
热和熔化金属材料，实现材料的连接。
等离子体是一种高温、高能量
密度的气态物质，由电离气体中自由电子和正离子组成。
在等离子弧
焊接过程中，电极产生的电弧在工件表面形成一个等离子体区域，该
区域中的温度可以达到几千摄氏度，并且具有足够的能量来熔化金属
材料。
等离子弧焊接具有以下优点：
1. 焊缝质量高：等离子弧焊接可以实现较小的热影响区域，从而减少
了变形和应力集中，并且可以得到较高的焊缝质量。
2. 适用于多种金属：等离子弧焊接适用于多种金属材料的连接，包括钢、铝、铜、镁和钛等。
3. 焊接速度快：由于等离子体具有高能量密度，因此可以实现较快的
焊接速度。
4. 易于自动化：由于等离子弧焊接可以实现较高的焊接速度和稳定性，因此易于自动化。
等离子弧焊接的缺点包括：
1. 设备成本高：等离子弧焊接设备成本较高，需要专门的设备和技术。
2. 操作难度大：由于等离子弧焊接需要精确控制电弧和等离子体的位
置和形状，因此操作难度较大。
3. 对环境要求高：等离子弧焊接过程中会产生大量的气体、光线和热量，对环境要求较高。
总之，等离子弧焊接是一种高能量密度、高质量、适用于多种金属材
料的连接技术。
虽然它具有一些缺点，但在某些情况下仍然是最优选择。
常见等离子弧焊的焊接缺陷
常见等离子弧焊的焊接缺陷
1.气孔：由于焊接时未完全排除焊缝处的气体或其它原因，导致在焊
缝内部产生的小孔状缺陷。
2.溅渣：由于焊接时，焊枪或溶池表面的金属在高温下熔化，飞溅或
飞散出来的小金属颗粒沉积在焊缝上，影响焊缝的外观和质量。
3.裂纹：焊接过程中，焊缝处受到较大的拉伸或扭曲力，导致玻璃状
态下的铁素体产生裂纹。
4.未熔合：在焊接时，由于电弧能量或电极位置不正确，使得焊缝中
出现深度不足的区域。
5.焊道变窄：由于焊接时焊缝侧缘的金属受到过多的熔化或顶部甩尖，导致焊道宽度不均匀。
6.脱焊：焊接后，焊缝与母材之间出现接触不良或接触面积不足等问题，导致焊缝与母材之间分层或者脱离。
7.肉眼可见的缺陷：包括焊缝弯曲、塞口、开裂等，通常会影响焊接
的质量和性能。
焊工工艺学 第九章 等离子弧焊接与切割
源。 等离子弧焊的电极材料一般采用铈钨极或钍钨极。
等离子弧焊的工作气体分为离子气和保护气，均为氩、
氮或其与氢的混合气体。
3. 等离子弧焊接方法
（1）穿透型等离子弧焊
（2）熔透型等离子弧焊 焊接过程中只熔透焊件，但不产生小孔效应的等 离子弧焊接方法， 称为熔透型焊接法， 简称熔透法。 它采用较小的焊接电流（30 ~100Ａ）和较低的离子气 流量，主要用于薄板（厚度为0.5~ 2.5mm）焊接及厚 板多层焊盖面等。
四、空气等离子弧切割
1. 空气等离子弧切割的特点
（1）用压缩空气作为工作气体， 来源广， 价格低廉， 可大大降低成本。
（2）空气等离子弧能量大，切割速度快，生产率高。
（3）压缩空气中的氧极易使电极氧化烧损，使电极 寿命大大缩短，故不能采用纯钨极或含氧化物的钨极。
2. 空气等离子弧切割设备
空气等离子弧切割机及切割设备 ａ) 切割机 ｂ) 切割设备 1—电源 2—空气压缩机 3—割炬 4—工件 5—接工件电缆 6—电源开关 7—过滤减压阀
1. 电极与工作气体
等离子弧切割的电极材料一般采用铈钨极，空气等 离子弧切割一般采用纯锆或纯铪电极，等离子弧切割 的工作气体是氮、氩、氢以及它们的混合气体。
2. 切割参数
（1）切割电流和切割电压 （2）切割速度 （3）气体流量 （4）喷嘴与割件的距离
（5）电极端部与喷嘴的距离
电极内缩量示意图 １—电极 ２—喷嘴 ３—割件 H—喷嘴与割件的距离 Ly—电极内缩量
进行有效的水冷却。冷却水的流量应不小于3 L/min，
水压不小于0.15~ 0.2MPa，水路中应设有水压开关， 在水压达不到要求时，切断供电回路。
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应用
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四、PAW＋TIG
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五、PAW＋MIG
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3
2. 工作形式
（1）转移性等离子弧
4
（2）等离子焰流
钨极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧，保护气通过该 区域时被加热成等离子焰流。
（3）混合型等离子弧
引燃弧和转移电弧同时存在，要两套电源供电。
5
二、等离子弧特性及用途
1.电弧静特性
—形状：U特性 —特点
2. 热源特性
—温度：50,000k —能量密度高 —扩散角小：6度
流； （5）便于装配和更换喷嘴； （6）尽可能灵巧，便于观察。
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典型焊枪的结构
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2 焊枪喷嘴 焊枪喷嘴的结构： （1）喷嘴直径d
（2）喷嘴孔道长度l （3）内腔锥角α （4）压缩孔道形状
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3电极内缩和同心度
Lg<1时等离子弧稳定 电极和喷嘴保持同心痕重要
4 送气方式
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第三节 等离子弧焊接
一、基本型
❖ 熔入型（传导型）
—厚度小于3mm，15-200A —与TIG焊相似，薄板焊接
❖ 小孔型（Keyhole）
—在熔池中心形成小孔； —中、厚板，大电流； —高熔深； —效率高，自动焊；
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❖ 小孔型的优点
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二、微束等离子弧焊
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焊接参数
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三、变极性等离子弧焊接VPPA
第四章
等离子弧焊接
Chapter 4 Plasma Arc Welding
1
第一节 等离子弧的产生及其特性
自由电 弧的弧柱被强烈压缩所 形成的电弧。 又称拘束电弧或压缩电 弧。
2
TIG和PAW的电弧比较
和TIG电弧相比，PAW电弧的能量、能量密度、 等离子流速都明显增加。
对工件的加热主要来自于弧柱的传导或辐射，而非斑点或极区。
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3. 应用
焊接：金属焊接，表面改性 堆焊：粉末喷涂、堆焊 切割：等离子弧切割
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第二节 等离子弧焊接设备
一、焊接电源
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9
二、等离子弧焊枪 1 焊枪的基本要求
（1）钨极和喷嘴的位置可调； （2）钨极和喷嘴之间要绝缘； （3）要对钨极和喷嘴冷却； （4）能导入离子气流和保护气