等離子弧焊接是借助(zhu)于水冷噴嘴(zui)對(dui)電弧的拘束(shu)作(zuo)用,從而獲得較高(gao)能量(liang)密(mi)度的等離子弧進行焊接的方法。


 等(deng)離子(zi)弧焊鎢極氬弧焊(han)相比具有下列特點:


   1. 電弧(hu)能量集(ji)中(zhong)且(qie)溫度高(gao),焊(han)接(jie)(jie)(jie)過程中(zhong)電弧(hu)穩(wen)定,焊(han)接(jie)(jie)(jie)速度快。可(ke)以縮小(xiao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭熱影響區(qu)且(qie)焊(han)接(jie)(jie)(jie)變形(xing)小(xiao),還能提高(gao)焊(han)縫內(nei)在和外部質量,使焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭力學性能和耐蝕性均(jun)優于鎢極氬弧(hu)焊(han)。


   2. 電弧(hu)呈圓(yuan)柱(zhu)形且(qie)挺直(zhi)性好,弧(hu)長變化對(dui)焊(han)件表面加熱點的能(neng)量密度影(ying)響小,不(bu)會由于弧(hu)長的改(gai)變而影(ying)響焊(han)縫(feng)成(cheng)形。等(deng)離子弧(hu)焊(han)噴嘴到焊(han)件之間距離高達6.4mm,弧(hu)柱(zhu)仍不(bu)會飄(piao)移。


   3. 當焊接電(dian)流減(jian)小到0.1A時,電(dian)弧仍能穩定燃燒,并保持良(liang)好(hao)的挺度和方向性。


   4. 鎢極(ji)縮于噴嘴內,可減少鎢極(ji)對(dui)焊(han)縫的污染(ran)。


   5. 穿透性等離子(zi)弧(hu)焊(han)接時,焊(han)件(jian)不(bu)開坡(po)口,背面(mian)無(wu)襯墊(dian),可實現(xian)單面(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形(xing)。但此時不(bu)適宜手工操作,靈活性不(bu)如手工鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)。


   6. 設備(bei)較復雜,工(gong)藝(yi)參數多(duo),匹配要求(qiu)較嚴(yan)格,噴嘴使用壽命較短(duan)且(qie)氣(qi)體耗量較大,只(zhi)宜(yi)在(zai)室內焊接。


  等離子弧(hu)(hu)焊(han)與(yu)鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)一樣,有(you)手(shou)工(gong)操(cao)(cao)作(zuo)和機械操(cao)(cao)作(zuo)之分(fen);也有(you)不加填(tian)充焊(han)絲與(yu)加填(tian)充焊(han)絲之分(fen)。



 等離子弧焊接(jie)按焊縫成形機理,可(ke)分為:


1. 大電流等離(li)子弧焊接


 大電(dian)流(liu)等(deng)離子弧焊接分穿透型(xing)和熔透型(xing)兩種(zhong)方(fang)法:


  a. 穿透型等(deng)離子弧焊(han) 


    它是以電弧(hu)在熔(rong)池前穿透工件形(xing)成小孔,隨著(zhu)熱源移動(dong)在小孔后形(xing)成焊道的一種(zhong)焊接方法,又稱穿孔焊或鎖孔焊。


    在焊(han)接厚(hou)度(du)大于(yu)2.0mm以(yi)上的(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼焊(han)件(jian)時(shi),利用(yong)高(gao)溫等離(li)子弧將焊(han)件(jian)待(dai)焊(han)處(chu)加熱熔化至燒穿(chuan),如(ru)果(guo)焊(han)接參數調(diao)節適當,可以(yi)穿(chuan)透工件(jian)形成(cheng)小(xiao)(xiao)孔(kong)。此小(xiao)(xiao)孔(kong)面積較小(xiao)(xiao),熔化金屬靠表面張力(li)托住而不至于(yu)從小(xiao)(xiao)孔(kong)中(zhong)跌落,這就是等離(li)子弧焊(han)接小(xiao)(xiao)孔(kong)效(xiao)應。在焊(han)接厚(hou)2.5~8.0mm的(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼板時(shi),可以(yi)不開(kai)坡口,不留(liu)間隙(xi)或(huo)留(liu)間隙(xi)小(xiao)(xiao)于(yu)0.5mm,依(yi)靠小(xiao)(xiao)孔(kong)效(xiao)應實現(xian)單面焊(han)雙(shuang)面成(cheng)形。這種焊(han)接方法(fa),目前只適用(yong)平焊(han)位置對接焊(han)。待(dai)焊(han)處(chu)的(de)正、反(fan)面均(jun)通保護氣體(ti),收弧時(shi)要填(tian)(tian)滿(man)小(xiao)(xiao)孔(kong)。填(tian)(tian)滿(man)小(xiao)(xiao)孔(kong)主要靠焊(han)接電流和離(li)子流氣流同時(shi)衰減或(huo)先后(hou)衰減,才(cai)能消(xiao)除弧坑和下凹(ao)坑。


  b. 熔透型等離子弧焊 


    這種(zhong)等(deng)離子弧在焊(han)接過程中只熔(rong)化焊(han)件而不產生小孔效應,焊(han)縫成形機(ji)理與(yu)鎢極(ji)氬弧焊(han)類似。有人(ren)稱這種(zhong)方法為熔(rong)入(ru)式或(huo)熔(rong)融(rong)式等(deng)離子弧焊(han)。


    這種焊接方法主要用于薄板單面焊雙面成形(xing)的焊縫或者厚板多層(ceng)焊。


  大電(dian)流等(deng)離(li)子弧焊(han)接(jie)(jie)時(shi),焊(han)接(jie)(jie)參(can)數(shu)比鎢極氬弧焊(han)多(duo),焊(han)接(jie)(jie)參(can)數(shu)除了(le)焊(han)接(jie)(jie)電(dian)流、電(dian)弧電(dian)壓外,還(huan)有(you)等(deng)離(li)子氣(qi)流、保護氣(qi)體的成(cheng)分、氣(qi)體流量(liang)以(yi)及噴嘴(zui)形狀和(he)孔(kong)徑、長(chang)度以(yi)及噴嘴(zui)到(dao)焊(han)件距(ju)離(li)等(deng)。其中(zhong),焊(han)接(jie)(jie)電(dian)流、焊(han)接(jie)(jie)速度和(he)等(deng)離(li)子氣(qi)體流量(liang)的匹配尤為(wei)重(zhong)要,直接(jie)(jie)影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的成(cheng)形和(he)焊(han)縫(feng)表面(mian)的質(zhi)量(liang)。


  表3-40、表3-41為穿透型和熔透型等離子弧焊接奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的焊接參數。




2. 微束等離子弧焊接及脈沖等離子弧焊接


   焊接電流小于30A的熔透型等離子弧焊稱為微束等離子弧焊。從20世紀70年代開始用小電流等離子弧焊接超薄壁件和細絲鋼等,焊接電流可小到0.2A,焊接奧氏體型不銹鋼件最薄的厚度為0.01mm。微束等離子弧焊接的特點是通過電弧的壓縮,導致電弧柱集中為一條細線,雖然焊接電流很小,電弧仍十分穩定,熔池很小,熱影響區很窄,它不利用小孔效應,就能夠對超薄件實現快速焊接。


  與大電流等離子弧焊一樣,微束等離子電弧也是靠水冷式焊槍(即等離子弧發生器)產生的。焊槍是關鍵部件,電極和噴嘴的孔都很細小,所用離子氣流較小,一般均用純氬。焊接奧氏體型不銹鋼時,保護氣體有氬加氫[φ(H2)=2%~8%]的混合氣體,這對防止金屬的氧化有很好的效果,同時也提高熱效率,并使弧柱收縮得更細。


  微束等離(li)子(zi)弧(hu)焊接可以(yi)采(cai)(cai)用(yong)手工(gong)操作,但為(wei)了保證焊接接的質量,應盡可能地采(cai)(cai)用(yong)機械操作。厚度(du)小(xiao)于0.8mm的焊接接頭設計(ji)與裝配要求(qiu)如圖3-46所示和(he)見表3-43。表3-44為(wei)微束等離(li)子(zi)弧(hu)焊接奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼的焊接參(can)數,僅供(gong)參(can)考(kao)。

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  為了使(shi)焊(han)(han)接薄壁件及超薄壁件的質量更有保證,目前發展到采用脈(mo)沖等離子弧焊(han)(han)接。它(ta)與(yu)前面所(suo)述的脈(mo)沖氣體保護焊(han)(han)一樣,可以調節(jie)基(ji)值電流、脈(mo)沖電流、脈(mo)沖寬度和頻率等焊(han)(han)接參數(shu)。