等離子弧焊接是借助于水冷噴嘴對電弧的拘束作用，從而獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。


等(deng)離子(zi)弧是通(tong)過以(yi)下三種壓(ya)縮(suo)作用獲(huo)得的(de)：


 ①. 機械壓縮，它利用水冷噴嘴孔道限制弧柱(zhu)直徑，來提(ti)高弧柱(zhu)的能(neng)量密度(du)和(he)溫度(du)。


 ②. 熱(re)收(shou)縮(suo)，由于水冷噴嘴溫度較低，從(cong)而在噴嘴內壁建立起(qi)一層冷氣膜，迫(po)使(shi)弧柱導電(dian)斷面進一步減小，電(dian)流密度進一步提(ti)高，弧柱這(zhe)種收(shou)縮(suo)謂(wei)之“熱(re)收(shou)縮(suo)”，也可(ke)叫做“熱(re)壓縮(suo)”。


 ③. 磁收(shou)縮，弧柱電流本身產生的磁場對弧柱有壓縮作用(yong)（即磁收(shou)縮效應）。電流密度愈，磁收(shou)縮作用(yong)愈強。


按電源(yuan)聯接(jie)方(fang)式(shi)，等離子弧(hu)有非(fei)轉移型、轉移型和(he)聯合(he)型三種形式(shi)：


 ①. 非轉移型離子(zi)弧，鎢(wu)極(ji)接(jie)電源負(fu)極(ji)，噴(pen)嘴接(jie)電源正(zheng)極(ji)，等(deng)離子(zi)弧體產生在(zai)鎢(wu)極(ji)與噴(pen)嘴之間，在(zai)離子(zi)氣流壓送下(xia)，弧焰(yan)從噴(pen)嘴中噴(pen)出，形成(cheng)等(deng)離子(zi)焰(yan)（圖6-7a)


 ②. 轉移(yi)型等離子弧(hu)，鎢極(ji)(ji)接(jie)(jie)(jie)電源負極(ji)(ji)，工件(jian)接(jie)(jie)(jie)電源正極(ji)(ji)，等離子弧(hu)體(ti)產生于鎢極(ji)(ji)與(yu)工件(jian)之間(jian)（圖6-7b).轉移(yi)弧(hu)難以直接(jie)(jie)(jie)形(xing)成，必須(xu)先(xian)引燃非轉移(yi)弧(hu)，然后才能過渡到轉移(yi)弧(hu)，金屬焊接(jie)(jie)(jie)、切割幾(ji)乎都是采用轉移(yi)型弧(hu)，因為轉移(yi)弧(hu)能把更多的熱量(liang)傳遞(di)給(gei)工件(jian)。


 ③. 聯(lian)合型(xing)等(deng)離(li)(li)子弧(hu)，工作時(shi)非轉移(yi)弧(hu)和(he)轉移(yi)弧(hu)同(tong)時(shi)并存，則稱之謂聯(lian)合型(xing)等(deng)離(li)(li)子弧(hu)。主要用于微束等(deng)離(li)(li)子弧(hu)焊和(he)粉(fen)末堆焊等(deng)方面。


圖 7.jpg


 等離(li)子弧焊焊接原理見圖6-8.焊槍中的鎢極處于噴嘴的中心位置，形成電弧等離子體的是氬氣，外層保護氣體可用氬氣，也可用氬氣＋氫氣的混合氣。


圖 8.jpg


 等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)設備(bei)分為(wei)手工(gong)焊(han)(han)和(he)自(zi)動(dong)焊(han)(han)兩大(da)(da)類。手工(gong)焊(han)(han)設備(bei)由焊(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源、焊(han)(han)槍、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路、氣(qi)路和(he)水(shui)路等(deng)部(bu)分組成(cheng)。自(zi)動(dong)焊(han)(han)設備(bei)則由焊(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源、焊(han)(han)槍、焊(han)(han)接小(xiao)(xiao)車（或(huo)轉動(dong)胎具(ju)(ju)）、控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路、氣(qi)路及(ji)水(shui)路等(deng)部(bu)分組成(cheng)。按(an)照焊(han)(han)接電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)(xiao)，等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)接設備(bei)又可分為(wei)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)設備(bei)和(he)微(wei)束等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)設備(bei)兩大(da)(da)類。等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源采用具(ju)(ju)有陡降(jiang)外特性(xing)的(de)(de)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源。


等離子弧(hu)焊(han)接與鎢極氬弧(hu)焊(han)相(xiang)比具有下列(lie)特點(dian)：


 ①. 電(dian)弧能(neng)量(liang)集(ji)中且溫度高，焊接過程(cheng)中電(dian)弧穩定，焊接速度快。可以(yi)縮小(xiao)焊接接頭(tou)熱影響區且焊接變形小(xiao)，還能(neng)提高焊縫(feng)內(nei)在和(he)外部(bu)質(zhi)量(liang)，使(shi)焊接頭(tou)力學性能(neng)和(he)耐腐蝕性能(neng)均優于鎢極氬弧焊。


 ②. 電弧(hu)(hu)呈(cheng)圓柱形且挺直性好，弧(hu)(hu)長變化(hua)對焊件表面加熱點的能(neng)量密(mi)度影(ying)響(xiang)小；不會由于弧(hu)(hu)長的改變而影(ying)響(xiang)焊縫(feng)成形。等離子弧(hu)(hu)焊噴嘴(zui)到焊件之間距(ju)離高(gao)達6.4mm,弧(hu)(hu)柱仍不會飄移(yi)。


 ③. 當(dang)焊接電流(liu)小到0.1A時，電弧(hu)仍能(neng)穩定(ding)燃燒(shao)，并保持(chi)良好(hao)的挺度和方(fang)向性(xing)。


 ④. 鎢(wu)極縮于噴嘴內，可減少鎢(wu)極對焊(han)縫的污染。


 ⑤. 穿透性等離子弧焊接時(shi)，焊件不(bu)開坡口，背面(mian)無襯墊，可(ke)實現單(dan)面(mian)焊雙(shuang)面(mian)成(cheng)形(xing)。但此(ci)時(shi)不(bu)適宜手工(gong)操作，靈活性不(bu)如手工(gong)鎢(wu)極氬弧焊。


 ⑥. 設備較(jiao)復雜，工藝參(can)數因素多(duo)，匹配要(yao)求(qiu)較(jiao)嚴格，噴嘴使用壽(shou)命較(jiao)短且氣體(ti)耗量較(jiao)大，只宜(yi)在室(shi)內焊(han)接。等離子弧焊(han)與鎢極氬(ya)弧焊(han)一樣，有手工操(cao)作和機械化操(cao)作之分；也有不加填(tian)充焊(han)絲與加填(tian)充焊(han)絲之分。


大電(dian)流等離子(zi)弧焊接按焊縫成形機理(li)，可分為：


 ①. 穿(chuan)透型等離(li)子(zi)弧焊


 它是以(yi)(yi)電弧在(zai)熔池前穿透工件形成(cheng)小(xiao)孔，隨著熱(re)源移動在(zai)小(xiao)孔后形成(cheng)焊(han)道的一種焊(han)接(jie)方(fang)法(fa)，又(you)稱穿孔焊(han)或鎖孔焊(han)。在(zai)焊(han)接(jie)厚為2.5~8.0mm的奧(ao)氏體型(xing)不銹(xiu)鋼時(shi)(shi)，可以(yi)(yi)不開坡口，不留間(jian)隙或留間(jian)隙小(xiao)于(yu)0.5mm,依靠小(xiao)孔效應(ying)實現單面(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形。這種焊(han)接(jie)方(fang)法(fa)，目前只(zhi)適用于(yu)平焊(han)位置對接(jie)焊(han)。待焊(han)處的正、反兩面(mian)均通以(yi)(yi)保護氣體，收弧時(shi)(shi)要填滿小(xiao)孔。


 ②. 熔(rong)透型等離(li)子弧焊


 是指這(zhe)種等(deng)離子(zi)弧(hu)在焊接過程(cheng)中(zhong)只(zhi)熔(rong)化焊件而不產(chan)生小孔效應，焊縫(feng)成形(xing)機(ji)理與鎢(wu)極氬弧(hu)焊類(lei)似。有人又稱(cheng)這(zhe)種方(fang)法(fa)為(wei)熔(rong)入式或(huo)熔(rong)融法(fa)等(deng)離子(zi)弧(hu)焊。這(zhe)種焊接方(fang)法(fa)主要用于(yu)薄板單面焊雙面成形(xing)的焊縫(feng)或(huo)者厚板的多層焊。


 大電(dian)流(liu)(liu)等離(li)子弧(hu)焊(han)(han)接(jie)時，焊(han)(han)接(jie)參數比鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)多，焊(han)(han)接(jie)參數除了焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)、電(dian)弧(hu)電(dian)壓外，還有等離(li)子氣(qi)流(liu)(liu)、保(bao)護氣(qi)體的成分(fen)、氣(qi)體流(liu)(liu)量(liang)以及噴嘴形狀(zhuang)和孔徑、長度(du)以及噴嘴到焊(han)(han)件距離(li)等。其中焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)(liu)、焊(han)(han)接(jie)速度(du)和等離(li)子氣(qi)體流(liu)(liu)量(liang)的匹配尤(you)為(wei)重要(yao)，直接(jie)影(ying)響(xiang)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的成形和焊(han)(han)縫表(biao)面的質量(liang)。


 焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)30A的熔(rong)透型等(deng)離子弧焊(han)稱為(wei)微束等(deng)離子弧焊(han)。20世(shi)紀70年代以來，開始用(yong)小(xiao)(xiao)(xiao)電(dian)(dian)流(liu)等(deng)離子弧焊(han)接(jie)超薄壁(bi)件(jian)和細(xi)絲(si)鋼(gang)件(jian)等(deng)，焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)可小(xiao)(xiao)(xiao)到(dao)0.2A,焊(han)接(jie)奧氏體型不銹鋼(gang)件(jian)最薄的厚度可達0.01mm.微束等(deng)離子弧焊(han)接(jie)的特點是通過電(dian)(dian)弧的壓縮，導電(dian)(dian)弧柱集中為(wei)一條細(xi)線，雖然焊(han)接(jie)電(dian)(dian)流(liu)很(hen)(hen)小(xiao)(xiao)(xiao)，電(dian)(dian)弧仍十分穩定，熔(rong)池很(hen)(hen)小(xiao)(xiao)(xiao)，熱影響區很(hen)(hen)窄(zhai)，它(ta)不利用(yong)小(xiao)(xiao)(xiao)孔效應，就能(neng)夠(gou)對超薄件(jian)實現(xian)快速焊(han)接(jie)。微束等(deng)離子弧焊(han)接(jie)可以采用(yong)手(shou)工操作(zuo)，但為(wei)了保證(zheng)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的質量，應盡可能(neng)地采用(yong)機械操作(zuo)。


 為了(le)使焊(han)(han)接薄壁件(jian)及(ji)超薄壁件(jian)的(de)質量更有(you)保證，目(mu)前(qian)發(fa)展到采用脈沖等離子(zi)弧(hu)焊(han)(han)接。它與前(qian)面所述的脈沖氣體保護焊一樣，可以調節(jie)基值(zhi)電(dian)流、脈沖電(dian)流、脈沖寬度(du)和(he)頻率等工藝(yi)參數。