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。


等離(li)子(zi)弧是通過(guo)以下三種壓縮作(zuo)用獲得的：


 ①. 機械壓縮，它利(li)用水冷噴嘴孔道限制(zhi)弧柱直徑，來提高弧柱的能量(liang)密度(du)和溫度(du)。


 ②. 熱收(shou)縮，由于(yu)水冷(leng)噴嘴(zui)溫度較低，從而在噴嘴(zui)內壁建(jian)立起(qi)一(yi)層(ceng)冷(leng)氣膜，迫(po)使弧(hu)柱(zhu)導電斷面進(jin)一(yi)步(bu)減(jian)小，電流密度進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高，弧(hu)柱(zhu)這(zhe)種收(shou)縮謂之“熱收(shou)縮”，也可叫做(zuo)“熱壓縮”。


 ③. 磁(ci)收(shou)縮，弧柱(zhu)電流(liu)本身產生的磁(ci)場對弧柱(zhu)有壓縮作用(yong)（即(ji)磁(ci)收(shou)縮效應）。電流(liu)密度愈，磁(ci)收(shou)縮作用(yong)愈強。


按電源聯接方式，等離子弧有非轉移型(xing)、轉移型(xing)和聯合型(xing)三種形式：


 ①. 非(fei)轉移型(xing)離(li)(li)子弧，鎢極接電源(yuan)負極，噴(pen)嘴接電源(yuan)正極，等(deng)離(li)(li)子弧體(ti)產(chan)生在鎢極與噴(pen)嘴之(zhi)間，在離(li)(li)子氣流壓送下，弧焰從噴(pen)嘴中噴(pen)出，形(xing)成等(deng)離(li)(li)子焰（圖6-7a)


 ②. 轉(zhuan)移型等離子弧(hu)(hu)(hu)，鎢極接電源負極，工(gong)(gong)件(jian)接電源正極，等離子弧(hu)(hu)(hu)體產生于(yu)鎢極與工(gong)(gong)件(jian)之間（圖6-7b).轉(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)難以直接形成，必須先(xian)引燃非轉(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)，然(ran)后才能過渡到轉(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)，金屬焊接、切割幾乎都是(shi)采用轉(zhuan)移型弧(hu)(hu)(hu)，因為(wei)轉(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)能把更多的熱量(liang)傳遞(di)給工(gong)(gong)件(jian)。


 ③. 聯(lian)合型(xing)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)，工作時非轉移弧(hu)和轉移弧(hu)同時并存，則(ze)稱之(zhi)謂聯(lian)合型(xing)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)。主要(yao)用于微束等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)焊和粉末(mo)堆(dui)焊等(deng)(deng)方面。


圖 7.jpg


 等(deng)離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(li)(li)子(zi)弧焊(han)(han)設備(bei)(bei)分為手(shou)工焊(han)(han)和(he)自(zi)動焊(han)(han)兩(liang)大(da)類。手(shou)工焊(han)(han)設備(bei)(bei)由(you)(you)焊(han)(han)接(jie)電(dian)源(yuan)、焊(han)(han)槍、控制電(dian)路(lu)、氣(qi)路(lu)和(he)水路(lu)等(deng)部分組成。自(zi)動焊(han)(han)設備(bei)(bei)則由(you)(you)焊(han)(han)接(jie)電(dian)源(yuan)、焊(han)(han)槍、焊(han)(han)接(jie)小車(che)（或轉(zhuan)動胎具）、控制電(dian)路(lu)、氣(qi)路(lu)及(ji)水路(lu)等(deng)部分組成。按照焊(han)(han)接(jie)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小，等(deng)離(li)(li)子(zi)弧焊(han)(han)接(jie)設備(bei)(bei)又可(ke)分為大(da)電(dian)流(liu)等(deng)離(li)(li)子(zi)弧焊(han)(han)設備(bei)(bei)和(he)微束等(deng)離(li)(li)子(zi)弧焊(han)(han)設備(bei)(bei)兩(liang)大(da)類。等(deng)離(li)(li)子(zi)弧焊(han)(han)的(de)電(dian)源(yuan)采用具有陡降外特性的(de)直流(liu)電(dian)源(yuan)。


等(deng)離(li)子(zi)弧焊接(jie)與鎢極氬弧焊相比(bi)具有下列特點：


 ①. 電(dian)弧(hu)能量集中且溫度高(gao)，焊(han)接過程中電(dian)弧(hu)穩定，焊(han)接速(su)度快。可(ke)以(yi)縮小焊(han)接接頭熱影響區(qu)且焊(han)接變形小，還能提高(gao)焊(han)縫內在(zai)和外部質量，使焊(han)接頭力學性(xing)能和耐腐(fu)蝕性(xing)能均優于鎢極氬弧(hu)焊(han)。


 ②. 電弧(hu)(hu)呈圓柱形(xing)且挺(ting)直性好，弧(hu)(hu)長變(bian)化對(dui)焊件(jian)表(biao)面(mian)加熱點(dian)的能(neng)量(liang)密(mi)度影響小(xiao)；不(bu)會(hui)由于弧(hu)(hu)長的改變(bian)而影響焊縫成形(xing)。等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊噴嘴到焊件(jian)之間距離(li)高達6.4mm,弧(hu)(hu)柱仍(reng)不(bu)會(hui)飄移。


 ③. 當焊接電(dian)流小到0.1A時，電(dian)弧仍能穩定燃燒，并(bing)保持良好(hao)的挺(ting)度和(he)方(fang)向性。


 ④. 鎢(wu)極(ji)縮于噴(pen)嘴內，可(ke)減少鎢(wu)極(ji)對焊縫的污(wu)染。


 ⑤. 穿透性等離(li)子弧焊接時，焊件不(bu)開坡(po)口，背面(mian)無(wu)襯墊，可實現單面(mian)焊雙面(mian)成形。但此時不(bu)適宜手工(gong)操作，靈活性不(bu)如手工(gong)鎢極氬(ya)弧焊。


 ⑥. 設備較復雜，工藝參數因素多(duo)，匹配要求較嚴(yan)格，噴(pen)嘴使用壽(shou)命較短且氣體耗量(liang)較大，只宜在室(shi)內焊(han)(han)接(jie)。等離子弧焊(han)(han)與鎢極氬弧焊(han)(han)一樣，有(you)手(shou)工操作和機(ji)械化(hua)操作之(zhi)分；也有(you)不加(jia)(jia)填(tian)充焊(han)(han)絲(si)與加(jia)(jia)填(tian)充焊(han)(han)絲(si)之(zhi)分。


大電流等離(li)子弧焊接(jie)按焊縫成形機理(li)，可分(fen)為：


 ①. 穿透型等離子弧(hu)焊


 它(ta)是以(yi)電弧(hu)在(zai)熔池前(qian)(qian)穿透工件(jian)形(xing)成(cheng)小(xiao)孔(kong)(kong)，隨著熱源移(yi)動在(zai)小(xiao)孔(kong)(kong)后形(xing)成(cheng)焊(han)道的一種(zhong)焊(han)接方(fang)法，又稱穿孔(kong)(kong)焊(han)或鎖孔(kong)(kong)焊(han)。在(zai)焊(han)接厚為2.5~8.0mm的奧氏體型不(bu)銹鋼時，可以(yi)不(bu)開坡口，不(bu)留間隙或留間隙小(xiao)于(yu)0.5mm,依靠小(xiao)孔(kong)(kong)效(xiao)應實現單面(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形(xing)。這種(zhong)焊(han)接方(fang)法，目(mu)前(qian)(qian)只適用于(yu)平焊(han)位置對接焊(han)。待焊(han)處(chu)的正、反兩面(mian)均通以(yi)保(bao)護氣體，收弧(hu)時要填滿小(xiao)孔(kong)(kong)。


 ②. 熔透型等離子(zi)弧(hu)焊


 是指這(zhe)種(zhong)等離(li)子弧(hu)在焊(han)(han)接過程中(zhong)只熔(rong)化(hua)焊(han)(han)件而(er)不產生小孔(kong)效應，焊(han)(han)縫成形(xing)機(ji)理(li)與(yu)鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)類似(si)。有人又(you)稱這(zhe)種(zhong)方法為熔(rong)入式或(huo)熔(rong)融法等離(li)子弧(hu)焊(han)(han)。這(zhe)種(zhong)焊(han)(han)接方法主要(yao)用(yong)于薄板單(dan)面(mian)焊(han)(han)雙面(mian)成形(xing)的(de)焊(han)(han)縫或(huo)者厚板的(de)多(duo)層焊(han)(han)。


 大電流(liu)(liu)(liu)(liu)等離(li)子弧焊(han)接(jie)時，焊(han)接(jie)參(can)數比鎢極(ji)氬弧焊(han)多，焊(han)接(jie)參(can)數除(chu)了焊(han)接(jie)電流(liu)(liu)(liu)(liu)、電弧電壓外(wai)，還有(you)等離(li)子氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)、保護氣(qi)體的(de)成(cheng)分(fen)、氣(qi)體流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)以及(ji)噴(pen)嘴(zui)形(xing)狀和(he)孔徑(jing)、長度以及(ji)噴(pen)嘴(zui)到焊(han)件距離(li)等。其中焊(han)接(jie)電流(liu)(liu)(liu)(liu)、焊(han)接(jie)速度和(he)等離(li)子氣(qi)體流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)的(de)匹配尤(you)為重要(yao)，直接(jie)影(ying)響(xiang)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)成(cheng)形(xing)和(he)焊(han)縫表(biao)面的(de)質(zhi)量(liang)。


 焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流(liu)小于30A的熔透型等(deng)離子弧焊(han)稱為(wei)微束等(deng)離子弧焊(han)。20世紀(ji)70年代(dai)以來，開(kai)始用(yong)(yong)小電(dian)(dian)流(liu)等(deng)離子弧焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)超薄壁件(jian)和(he)細絲鋼件(jian)等(deng)，焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流(liu)可(ke)(ke)小到0.2A,焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)奧氏體型不銹鋼件(jian)最薄的厚度可(ke)(ke)達0.01mm.微束等(deng)離子弧焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的特點是通過電(dian)(dian)弧的壓縮(suo)，導電(dian)(dian)弧柱集中為(wei)一(yi)條(tiao)細線(xian)，雖然焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流(liu)很小，電(dian)(dian)弧仍(reng)十分穩定，熔池(chi)很小，熱(re)影響(xiang)區很窄(zhai)，它不利用(yong)(yong)小孔效(xiao)應(ying)(ying)，就能夠對超薄件(jian)實現快(kuai)速焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。微束等(deng)離子弧焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)可(ke)(ke)以采(cai)用(yong)(yong)手工操作，但為(wei)了保證(zheng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的質(zhi)量，應(ying)(ying)盡(jin)可(ke)(ke)能地采(cai)用(yong)(yong)機械操作。


 為了使焊(han)(han)接薄壁(bi)件(jian)及(ji)超薄壁(bi)件(jian)的質量更有保(bao)證，目前發展到(dao)采用脈沖等離子弧焊(han)(han)接。它與前面所述的脈(mo)沖(chong)氣體(ti)保(bao)護(hu)焊(han)一樣，可以調節基值電(dian)流(liu)(liu)、脈(mo)沖(chong)電(dian)流(liu)(liu)、脈(mo)沖(chong)寬(kuan)度和頻率等工藝參(can)數(shu)。