第九章 等离子弧焊
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图7-14 双弧现象
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第二节
wenku.baidu.com
等离子弧焊接与喷涂
1、等离子弧焊接：两种类型： 1.1穿孔型等离子弧焊接：如图8-20所示； 利用“小孔效应”进行焊接，简称“小孔法” 小孔效应：随着等离子弧的向前移动，弧柱在熔 池的前缘穿透整个焊件厚度，形成一个小孔的 现象； 弧型：转移弧；
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特点：
穿透性强，速度快； 热影响区窄，焊接变形小，焊缝质量高； 成形好，不加垫板，不加填充金属，单面焊双 面成形； 应用范围： 板厚：2.5~12mm (I=100~300A); 材料：不锈钢、耐热钢、高强钢、Cu合金、Ti合 金及难熔金属，如：W、Mo等;
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要求： 此过程不能出现电弧； 冷却滑块：防止铁水外流、强迫成形； 2.3收尾： 加引出板，焊后切除； 3、应用： 材料：低碳钢、低合金钢、中合金钢、高合 金钢、铸铁、有色金属等； 板厚：大于50mm，一次焊成； 4、焊材： 4.1焊剂：焊剂170、焊剂252、焊剂360； 书P291表10-4; 4.2焊丝：H08Mn2Si、H10Mn2、 H08Mn2MoV；书P291表10-5； 21
5、特点： 5.1熔池中的气体、渣容易析出，所以不易产 生气孔、夹渣； 5.2冶金反应充分，焊缝的化学成份均匀； 5.3可以减小焊缝的淬火倾向，防止冷裂纹， 这对于中、高碳钢特别有利； 5.4热影响区宽，晶粒粗大，形成魏氏组织， 焊缝具有人字型结晶特点，形成交会角φ，交 会角φ越大，则会有偏析、夹杂在焊缝中间产 生，从而出现裂纹，为此应增大成形系数(ψ＝ B/H)，从而减小交会角φ ；如图10-5所示；
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5.5对熔池金属的保护作用好； 5.6可以一次焊成大厚件工件，不开坡口，并 且厚度越大，优越性越明显； 5.7成本低； 5.8熔合比小，一般为10~20%，可以方便的 通过焊丝调整焊缝成份； 5.9不需预热，但焊后需热处理来提高韧性； （一般需正火或回火）； 5.10渣池的热容量大，对电流的短时间变化不 敏感； 6、分类： 丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊、管极 电渣焊
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2、焊接：
2.1电弧过程： 首先在焊丝与引弧板之间产生电弧，电弧热使电 弧周围的焊剂熔化，当液态熔渣达到一定的深 度时，则提高送丝速度，降低电弧电压，使焊 丝插入熔池，电弧熄灭，转入下一过程； 2.2电渣过程： 当电流经过渣池流向工件时，靠渣池产生的电阻 热来熔化焊丝和工件，被熔化的金属靠自重大 于熔渣的密度而沉积在渣池的下部，形成熔池， 随着电极的不断熔化与送进，熔池与渣池不断 的上升，则远离热源的熔池底部金属冷却凝固 形成焊缝；
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3、气体的作用与选择：
3.1作用： 3.1.1向电弧提供气体介质，以便电离，维持电 弧的稳定燃烧； 3.1.2冷却作用：冷气膜形成隔离层，冷却喷嘴 内壁、电极等； 3.1.3向工件传递动能←等离子流力的冲击作用； 3.1.4向工件传递能量（热能）→ •对流传导 •辐射传导 3.1.5保护熔池金属； •在工件表面中 3.1.6压缩作用； 和放热
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1.2冷气流的散热造成的“热收缩效应” ←最 本质、最重要的原因； 1.3电磁收缩力； 2、等离子弧的特点： 2.1温度高、能量密度高。 （24000~50000K） 2.2离子气的喷射速度很高，冲击力高。 （V=300m/sec） 2.3挺度大，扩散角小（≈5°），加热方向准 确，而且稳定；如图8-3所示； 2.4应用面广，可用于焊接、切割、喷涂；
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3.2气体的选择：
焊接与喷涂：富氩气氛； (保护效果好，电弧稳定) 切割：N2、N2+H2、N2+Ar以及水蒸气、空 气等；（冲击力大，电弧的携热性好） 4、电源与极性： 直流正接、陡降的电源外特性、利用高频引弧； 5、等离子弧的类型： 转移弧和非转移弧，如图所示； 5.1转移弧（直接弧）：先在电极与喷嘴之间激 发小弧，作为引导电弧，然后将电弧转移到电 极与焊件之间；
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思考题： 1、等离子弧的形成需要哪些条件？ 2、等离子弧中，气体起到哪些作用？ 3、等离子弧焊接应采用什么类型的电源极性 和外特性？ 4、等离子弧在焊接、喷涂、切割、堆焊等工 艺中，各采用什么样的气体和弧型最合适？ 5、为何电渣焊必须从下向上焊？还要装引弧 板、引出板和水冷滑块？ 6、电渣焊有何工艺特点？ 7、电渣焊的焊接过程有何特点？
第九章
等离子弧焊及其应用
第一节 等离子弧的形成与特点： 等离子弧：在TIG焊的基础上，利用等离子弧焊 炬，将阴极（钨极）和阳极之间的自由电弧压 缩成高温、高电离度、高能量密度的电弧，叫 做等离子弧； 1、形成条件：书P217图8-1所示； 压缩而成； 1.1喷嘴和气流对电弧的机械压缩作用；←前提 条件；
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工艺特点：焊缝有气孔的可能；
1.2微弧等离子弧焊： 利用小电流（I＜30A），形成联合型微小等离 子弧（即转移弧与非转移弧同时存在）进行焊接， 一般用于板厚小于0.4mm以下的金属箔的焊接；
除以上两种外，还有熔入型、脉冲、熔化极以及 变极性等离子弧焊；
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2、等离子弧堆焊：
利用等离子弧作为热源的堆焊方法； 分为：粉末等离子弧堆焊、热丝等离子弧堆 焊、冷丝等离子弧堆焊； 弧型：非转移、转移弧； 3、等离子弧喷涂： 热喷涂：以一定形式的热源，将粉状、丝状和 棒状的喷涂材料加热至熔化状态或局部熔化 状态，同时用喷射气流使其雾化，喷射在经 过预处理的表面上，形成喷涂层的一种方法；
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a) 非转移型
b) 转移型
1-焊件 2-等离子弧 3-冷却水 4-工作气体（离子气） 5-电极 6-喷嘴
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特点：冲击力大、挺度大、能量高、直接将能 量作用给工件，适用于焊接与切割； 5.2非转移弧（间接弧）：焊件不接入焊接回 路，只在电极与喷嘴之间建立的不向焊件转移 的等离子弧，也叫等离子焰； 特点：冲击力小、能量小、温度低，适用于喷 涂或焊、切薄件，或用于非金属材料的加工； 6、稳定性：—双弧现象，如图所示； 6.1现象：除正常的转移弧外，又形成了一个 燃烧于钨极、喷嘴、工件之间的串联电弧； 6.2危害：喷嘴容易烧坏、主弧的电流减小， 等离子弧会中断；
2.1.3切割速度快，生产效率高，成本低； 2.1.4切割的厚度大，并可进行多层切割； 2.2缺点： 2.2.1切厚件时，切口上宽下窄； 2.2.2有噪音及烟尘；
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第十章
电渣焊
第一节 概述 1、电渣焊的基本原理： 利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接 的一种熔化焊方法；如图10-6所示； 2、工艺过程： 2.1焊前准备： 装配：间隙：20~40mm(30~50mm); 引弧板、引出板； 工件立放（焊缝垂直于地面） 在焊缝的两侧加强制成形装置—冷却滑块
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•喷涂层与基体之间以及喷涂层颗粒之间形成 的是机械结合或微区冶金结合（注意不是熔 合）。 3.1等离子喷涂：以等离子弧作为热源的，以 Ar、N2或其它气体为喷射气体的热喷涂； 目的：在工件表面喷涂一层较薄（0.5~4mm） 的具有特殊性能的金属或合金； 弧型：非转移弧； 预处理: (喷涂前2~3小时进行) •去除氧化膜、油污及其它杂质； •形成粗糙的新鲜表面； •对喷涂表面进行预热（80~200℃）
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第三节
等离子弧切割
1、原理： 利用等离子弧的高温，将金属局部熔化，同时借 助其强而集中的冲击力将熔化的金属快速吹除 形成切口； 2、特点： 2.1优点： 2.1.1几乎可以切割所有的金属和合金。（如： 碳钢、铸铁、钨、Mo以及高合金钢及有色金 属等）
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2.1.2切口平直、光滑、热影响区窄；
图7-14 双弧现象
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第二节
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等离子弧焊接与喷涂
1、等离子弧焊接：两种类型： 1.1穿孔型等离子弧焊接：如图8-20所示； 利用“小孔效应”进行焊接，简称“小孔法” 小孔效应：随着等离子弧的向前移动，弧柱在熔 池的前缘穿透整个焊件厚度，形成一个小孔的 现象； 弧型：转移弧；
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特点：
穿透性强，速度快； 热影响区窄，焊接变形小，焊缝质量高； 成形好，不加垫板，不加填充金属，单面焊双 面成形； 应用范围： 板厚：2.5~12mm (I=100~300A); 材料：不锈钢、耐热钢、高强钢、Cu合金、Ti合 金及难熔金属，如：W、Mo等;
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要求： 此过程不能出现电弧； 冷却滑块：防止铁水外流、强迫成形； 2.3收尾： 加引出板，焊后切除； 3、应用： 材料：低碳钢、低合金钢、中合金钢、高合 金钢、铸铁、有色金属等； 板厚：大于50mm，一次焊成； 4、焊材： 4.1焊剂：焊剂170、焊剂252、焊剂360； 书P291表10-4; 4.2焊丝：H08Mn2Si、H10Mn2、 H08Mn2MoV；书P291表10-5； 21
5、特点： 5.1熔池中的气体、渣容易析出，所以不易产 生气孔、夹渣； 5.2冶金反应充分，焊缝的化学成份均匀； 5.3可以减小焊缝的淬火倾向，防止冷裂纹， 这对于中、高碳钢特别有利； 5.4热影响区宽，晶粒粗大，形成魏氏组织， 焊缝具有人字型结晶特点，形成交会角φ，交 会角φ越大，则会有偏析、夹杂在焊缝中间产 生，从而出现裂纹，为此应增大成形系数(ψ＝ B/H)，从而减小交会角φ ；如图10-5所示；
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5.5对熔池金属的保护作用好； 5.6可以一次焊成大厚件工件，不开坡口，并 且厚度越大，优越性越明显； 5.7成本低； 5.8熔合比小，一般为10~20%，可以方便的 通过焊丝调整焊缝成份； 5.9不需预热，但焊后需热处理来提高韧性； （一般需正火或回火）； 5.10渣池的热容量大，对电流的短时间变化不 敏感； 6、分类： 丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊、管极 电渣焊
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2、焊接：
2.1电弧过程： 首先在焊丝与引弧板之间产生电弧，电弧热使电 弧周围的焊剂熔化，当液态熔渣达到一定的深 度时，则提高送丝速度，降低电弧电压，使焊 丝插入熔池，电弧熄灭，转入下一过程； 2.2电渣过程： 当电流经过渣池流向工件时，靠渣池产生的电阻 热来熔化焊丝和工件，被熔化的金属靠自重大 于熔渣的密度而沉积在渣池的下部，形成熔池， 随着电极的不断熔化与送进，熔池与渣池不断 的上升，则远离热源的熔池底部金属冷却凝固 形成焊缝；
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3、气体的作用与选择：
3.1作用： 3.1.1向电弧提供气体介质，以便电离，维持电 弧的稳定燃烧； 3.1.2冷却作用：冷气膜形成隔离层，冷却喷嘴 内壁、电极等； 3.1.3向工件传递动能←等离子流力的冲击作用； 3.1.4向工件传递能量（热能）→ •对流传导 •辐射传导 3.1.5保护熔池金属； •在工件表面中 3.1.6压缩作用； 和放热
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1.2冷气流的散热造成的“热收缩效应” ←最 本质、最重要的原因； 1.3电磁收缩力； 2、等离子弧的特点： 2.1温度高、能量密度高。 （24000~50000K） 2.2离子气的喷射速度很高，冲击力高。 （V=300m/sec） 2.3挺度大，扩散角小（≈5°），加热方向准 确，而且稳定；如图8-3所示； 2.4应用面广，可用于焊接、切割、喷涂；
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3.2气体的选择：
焊接与喷涂：富氩气氛； (保护效果好，电弧稳定) 切割：N2、N2+H2、N2+Ar以及水蒸气、空 气等；（冲击力大，电弧的携热性好） 4、电源与极性： 直流正接、陡降的电源外特性、利用高频引弧； 5、等离子弧的类型： 转移弧和非转移弧，如图所示； 5.1转移弧（直接弧）：先在电极与喷嘴之间激 发小弧，作为引导电弧，然后将电弧转移到电 极与焊件之间；
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思考题： 1、等离子弧的形成需要哪些条件？ 2、等离子弧中，气体起到哪些作用？ 3、等离子弧焊接应采用什么类型的电源极性 和外特性？ 4、等离子弧在焊接、喷涂、切割、堆焊等工 艺中，各采用什么样的气体和弧型最合适？ 5、为何电渣焊必须从下向上焊？还要装引弧 板、引出板和水冷滑块？ 6、电渣焊有何工艺特点？ 7、电渣焊的焊接过程有何特点？
第九章
等离子弧焊及其应用
第一节 等离子弧的形成与特点： 等离子弧：在TIG焊的基础上，利用等离子弧焊 炬，将阴极（钨极）和阳极之间的自由电弧压 缩成高温、高电离度、高能量密度的电弧，叫 做等离子弧； 1、形成条件：书P217图8-1所示； 压缩而成； 1.1喷嘴和气流对电弧的机械压缩作用；←前提 条件；
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工艺特点：焊缝有气孔的可能；
1.2微弧等离子弧焊： 利用小电流（I＜30A），形成联合型微小等离 子弧（即转移弧与非转移弧同时存在）进行焊接， 一般用于板厚小于0.4mm以下的金属箔的焊接；
除以上两种外，还有熔入型、脉冲、熔化极以及 变极性等离子弧焊；
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2、等离子弧堆焊：
利用等离子弧作为热源的堆焊方法； 分为：粉末等离子弧堆焊、热丝等离子弧堆 焊、冷丝等离子弧堆焊； 弧型：非转移、转移弧； 3、等离子弧喷涂： 热喷涂：以一定形式的热源，将粉状、丝状和 棒状的喷涂材料加热至熔化状态或局部熔化 状态，同时用喷射气流使其雾化，喷射在经 过预处理的表面上，形成喷涂层的一种方法；
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a) 非转移型
b) 转移型
1-焊件 2-等离子弧 3-冷却水 4-工作气体（离子气） 5-电极 6-喷嘴
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特点：冲击力大、挺度大、能量高、直接将能 量作用给工件，适用于焊接与切割； 5.2非转移弧（间接弧）：焊件不接入焊接回 路，只在电极与喷嘴之间建立的不向焊件转移 的等离子弧，也叫等离子焰； 特点：冲击力小、能量小、温度低，适用于喷 涂或焊、切薄件，或用于非金属材料的加工； 6、稳定性：—双弧现象，如图所示； 6.1现象：除正常的转移弧外，又形成了一个 燃烧于钨极、喷嘴、工件之间的串联电弧； 6.2危害：喷嘴容易烧坏、主弧的电流减小， 等离子弧会中断；
2.1.3切割速度快，生产效率高，成本低； 2.1.4切割的厚度大，并可进行多层切割； 2.2缺点： 2.2.1切厚件时，切口上宽下窄； 2.2.2有噪音及烟尘；
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第十章
电渣焊
第一节 概述 1、电渣焊的基本原理： 利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接 的一种熔化焊方法；如图10-6所示； 2、工艺过程： 2.1焊前准备： 装配：间隙：20~40mm(30~50mm); 引弧板、引出板； 工件立放（焊缝垂直于地面） 在焊缝的两侧加强制成形装置—冷却滑块
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•喷涂层与基体之间以及喷涂层颗粒之间形成 的是机械结合或微区冶金结合（注意不是熔 合）。 3.1等离子喷涂：以等离子弧作为热源的，以 Ar、N2或其它气体为喷射气体的热喷涂； 目的：在工件表面喷涂一层较薄（0.5~4mm） 的具有特殊性能的金属或合金； 弧型：非转移弧； 预处理: (喷涂前2~3小时进行) •去除氧化膜、油污及其它杂质； •形成粗糙的新鲜表面； •对喷涂表面进行预热（80~200℃）
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第三节
等离子弧切割
1、原理： 利用等离子弧的高温，将金属局部熔化，同时借 助其强而集中的冲击力将熔化的金属快速吹除 形成切口； 2、特点： 2.1优点： 2.1.1几乎可以切割所有的金属和合金。（如： 碳钢、铸铁、钨、Mo以及高合金钢及有色金 属等）
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2.1.2切口平直、光滑、热影响区窄；