浙江至德鋼業有限公司用等(deng)離子弧(hu)焊焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧氏(shi)體不銹鋼筒體縱縫和環縫，所焊筒體直徑為300～1500mm，壁厚4mm（少量6～10mm），產品結構如圖3-84所示。
等離子弧焊（PAW）又稱高能密度焊接，它能量集中，電弧穩定，所需電流較小，對工件的熱輸入較小，熱影響區小，產生的焊接變化也小，同時還能提高焊縫抗晶間腐(fu)蝕能力。
小(xiao)(xiao)孔型和熔透(tou)型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，這兩(liang)種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)方法，都(dou)適用于大(da)直徑筒(tong)體縱、環縫的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)。小(xiao)(xiao)孔型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)可(ke)產(chan)(chan)生強(qiang)有(you)力的(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)束，與(yu)激(ji)光或電子(zi)(zi)束焊(han)(han)(han)接(jie)一(yi)樣，它(ta)能夠在(zai)材料上產(chan)(chan)生充分的(de)熔融。施焊(han)(han)(han)時，壓縮的(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)焰流速度(du)較(jiao)快(kuai)，電弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)細長(chang)而(er)有(you)力，為(wei)熔池前端穿(chuan)透(tou)焊(han)(han)(han)件而(er)形成一(yi)個(ge)小(xiao)(xiao)孔，焰流穿(chuan)過(guo)母材而(er)噴(pen)出，稱(cheng)之小(xiao)(xiao)孔效應。由于等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)能量密度(du)的(de)提高有(you)一(yi)定限(xian)制。因此，小(xiao)(xiao)孔型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)只能在(zai)有(you)限(xian)厚(hou)板上進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)。當等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)氣流量較(jiao)小(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)柱壓縮程度(du)較(jiao)弱時，此種(zhong)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)過(guo)程中只熔化焊(han)(han)(han)件而(er)不(bu)產(chan)(chan)生小(xiao)(xiao)孔效應，焊(han)(han)(han)縫成形原理與(yu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)相似，稱(cheng)為(wei)熔透(tou)型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)或稱(cheng)柔性(xing)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，主要用于3mm以(yi)下(xia)薄板單面(mian)焊(han)(han)(han)雙面(mian)成形及厚(hou)板的(de)多層(ceng)焊(han)(han)(han)。
一、產(chan)品(pin)焊接時(shi)自動(dong)焊機裝備配(pei)置
配(pei)備(bei)了(le)十字操作(zuo)架、滾輪架、壓床及焊接(jie)系統。縱(zong)縫、環(huan)縫用不同的工裝，共用一套焊接(jie)系統。電源配(pei)備(bei)是法國原裝等離(li)子(zi)弧焊電源，可儲存參數，通過(guo)預先參數設置并修改后(hou)保(bao)存，焊接(jie)時調(diao)(diao)用。可調(diao)(diao)送(song)絲機(ji)構由(you)直流電動機(ji)驅動，可輸送(song)φ0.8mm～φ1.6mm的焊絲。
1. 縱(zong)縫(feng)工裝
縱縫(feng)(feng)采(cai)用(yong)壓(ya)床工(gong)裝(zhuang)，氣動琴健壓(ya)板分別加壓(ya)固定(ding)工(gong)件，配備焊縫(feng)(feng)定(ding)位(wei)裝(zhuang)置。壓(ya)床上圓柱(zhu)形芯軸(zhou)頂端帶有凹槽(cao)銅(tong)墊(dian)，槽(cao)內通背面保護氣體(ti)。銅(tong)墊(dian)如圖3-85所示，凹槽(cao)寬13mm，深(shen)19mm。焊接(jie)縱縫(feng)(feng)時(shi)采(cai)用(yong)引(yin)弧板和引(yin)出板，將小孔起(qi)始區(qu)及收尾(wei)區(qu)引(yin)出筒(tong)體(ti)焊縫(feng)(feng)以(yi)外，以(yi)保證焊縫(feng)(feng)質量。
2. 環縫(feng)工(gong)裝
環縫焊(han)接通過(guo)流(liu)輪(lun)架(jia)轉動工件，操作架(jia)機頭在(zai)筒體頂(ding)端(duan)外側固(gu)定焊(han)接。環縫等離子(zi)弧焊(han)時，環縫正(zheng)面采用圓(yuan)弧狀氣體保護拖(tuo)罩(zhao)，背(bei)面也采有圓(yuan)弧狀氣體保護裝置(zhi)，如圖3-86所示。采用電流(liu)及離子(zi)氣量遞增的(de)(de)方式(shi)形(xing)成合適的(de)(de)小孔形(xing)成區；同樣(yang)采用電流(liu)及離子(zi)氣量遞減的(de)(de)方式(shi)獲得小孔收尾(wei)區。
二、焊接(jie)工藝評定后的焊接(jie)工藝要點
1. 焊(han)前準備
a. 坡口選(xuan)擇
焊接厚4～8mm板(ban)可不開坡(po)口(kou)，但厚度＞8mm的板(ban)最好略開坡(po)口(kou)，鈍(dun)邊(bian)留5～6mm，如圖3-87。第一道焊縫采用(yong)小孔法焊接（可不加絲），填充焊道則采用(yong)柔性等(deng)離子弧(hu)熔透法完成(cheng)，這樣可使焊縫表面成(cheng)形美觀。
b. 裝配好(hao)鎢極
調整好鎢極(ji)內縮(suo)量及鎢極(ji)與噴(pen)嘴(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)孔的同心度(du)(du)，同心度(du)(du)調節要視高頻火(huo)花分布情況(kuang)而定，一般在看到高頻火(huo)花均勻分布在鎢極(ji)四(si)周75％～80％以(yi)上時即可(ke)。噴(pen)嘴(zui)(zui)分收(shou)斂(lian)擴散型和普通圓柱(zhu)型。收(shou)斂(lian)擴散型噴(pen)嘴(zui)(zui)減(jian)弱噴(pen)嘴(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)程度(du)(du)，但(dan)是可(ke)以(yi)采用更大焊接(jie)電流而不產(chan)生雙弧，這(zhe)樣(yang)可(ke)加大工件(jian)厚度(du)(du)和焊接(jie)速度(du)(du)。當鎢極(ji)伸出噴(pen)嘴(zui)(zui)時，電弧變為自由電弧，無壓(ya)縮(suo)效(xiao)果。
c. 控制筒體間隙和錯邊(bian)量
焊(han)前(qian)要控(kong)制筒(tong)體間(jian)隙和錯邊量小(xiao)于1mm。如果錯邊量略(lve)大(da)，可以通(tong)過加(jia)大(da)焊(han)接參數(shu)來補償。裝配(pei)工件時采(cai)用手工TIG焊(han)焊(han)接定位焊(han)點，每隔150mm焊(han)接一個定位焊(han)縫，長度以4～5mm為宜。
特(te)別提(ti)示：焊前要(yao)確保焊槍噴嘴與焊縫中心(xin)同心(xin)，以避免背面局(ju)部未熔合。
2. 焊接過程的(de)控制
a. 引弧
首先接(jie)通鎢極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)之間(jian)的(de)(de)電(dian)路，引燃(ran)(ran)鎢極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)之間(jian)的(de)(de)電(dian)弧(hu)(hu)；然后(hou)迅速接(jie)通鎢極(ji)(ji)(ji)和焊(han)件(jian)之間(jian)電(dian)路，使電(dian)弧(hu)(hu)轉(zhuan)(zhuan)移到(dao)鎢極(ji)(ji)(ji)和焊(han)件(jian)之間(jian)直(zhi)接(jie)燃(ran)(ran)燒；同時切斷鎢極(ji)(ji)(ji)和噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)之間(jian)的(de)(de)電(dian)路，轉(zhuan)(zhuan)移型(xing)等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)就正(zheng)(zheng)(zheng)式(shi)建立。在(zai)(zai)正(zheng)(zheng)(zheng)常工作狀態下，噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)不帶電(dian)，在(zai)(zai)開始引弧(hu)(hu)時產生(sheng)的(de)(de)等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)只(zhi)作為(wei)建立轉(zhuan)(zhuan)移弧(hu)(hu)的(de)(de)中間(jian)媒(mei)介(jie)。正(zheng)(zheng)(zheng)常的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)移弧(hu)(hu)應建立在(zai)(zai)電(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)焊(han)件(jian)之間(jian)，但對于(yu)某(mou)一(yi)個(ge)噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)，若離(li)子(zi)氣(qi)流(liu)量過(guo)小、電(dian)流(liu)過(guo)大或者噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)與(yu)焊(han)件(jian)接(jie)觸，噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)內壁(bi)表(biao)面的(de)(de)冷(leng)氣(qi)膜便容易被擊穿(chuan)而(er)形成串聯雙弧(hu)(hu)。這時，一(yi)個(ge)電(dian)弧(hu)(hu)產生(sheng)在(zai)(zai)電(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)之間(jian)，另一(yi)個(ge)電(dian)弧(hu)(hu)產生(sheng)在(zai)(zai)噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)與(yu)焊(han)件(jian)之間(jian)，出現雙弧(hu)(hu)將會破壞(huai)正(zheng)(zheng)(zheng)常的(de)(de)焊(han)接(jie)，嚴重時還會燒毀噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)。
b. 焊(han)接中工藝參(can)數的選擇(ze)
①. 焊接電流：板厚和(he)噴嘴(zui)結構確定后，選定穩定形成小孔(kong)效(xiao)應的合適電流，且(qie)與(yu)離子(zi)氣流量有關。
②. 焊接速度：焊接速度是影響小孔效應的一個重要參數。其他條件一定時，焊速增大，焊接熱輸入減小，小孔直徑亦隨之減小，最后消失；反之如果焊速太低，母材過熱，背面焊縫會出現下陷，甚至燒穿。
③. 離子氣流量：離子氣流量增大，可使等離子流力度和熔透能力增大，在其他條件不變時，為了形成小孔效應，必須要有足夠的離子氣流量；但離子氣流量過大也不好，會使小孔直徑過大而不能保證焊縫成形。總之，噴嘴孔徑確定后，離子氣流量、焊接電流和焊接速度這三者之間要有機地匹配，才能獲得滿意的焊縫。
c. 其他參(can)數的選擇
①. 噴嘴距離一般取3～8mm。
②. 等離子弧焊槍有兩層氣體，即從噴嘴流出的離子氣和從保護氣罩流出的保護氣，保護氣體流量一般在15～30L／min。有時為了加強保護，還需使用保護拖罩及通氣的背面墊板以擴大保護氣的保護范圍。
③. 小孔效應的等離子氣流為4.0～6.5L／min；熔透性的等離子氣流量應小些，范圍在1.5～2.0L／min。
三、焊(han)接工藝(yi)評定后的焊(han)接參數
1. 小孔(kong)等(deng)離子弧焊(han)焊(han)接參數（不開坡口）（見表3-77）。
注：焊槍保(bao)護(hu)(hu)氣(qi)流量(liang)(liang)(liang)20～25L／min；拖罩氣(qi)體流量(liang)(liang)(liang)20～25L／min；背面保(bao)護(hu)(hu)氣(qi)體流量(liang)(liang)(liang)10～15L／min；送絲(si)速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等(deng)離子(zi)弧焊打底，熔透型等(deng)離子(zi)弧蓋面(mian)的(de)焊接(jie)參數。
注：1．第1層小(xiao)孔離子(zi)氣Ar流量(liang)6.7L／min；第2層熔透型(xing)離子(zi)氣Ar流量(liang)1.3L／min。
2．保(bao)護氣(qi)（氣(qi)體分數）：Ar95％＋He5％，流量(liang)20L／min；Ar拖罩(zhao)氣(qi)體流量(liang)20L／min；Ar背面氣(qi)體流量(liang)8L／min。
3. 表3-79為小孔等(deng)離子弧焊進(jin)行打(da)底(di)、焊條電弧焊（SMAW）蓋面的焊接參數。
注：離子氣(qi)Ar流(liu)量(liang)6.7L／min；保(bao)護(hu)氣(qi)（氣(qi)體(ti)分數）：A195％＋He5％，流(liu)量(liang)20L／min；Ar拖罩氣(qi)20L／min；Ar背(bei)氣(qi)8L／min。
可(ke)以認為：對于(yu)板厚8～10mm時開(kai)Y形(xing)坡口可(ke)以多道(dao)焊(han)完成，也可(ke)以采用(yong)小孔等離子(zi)弧焊(han)打底，而后再用(yong)焊(han)條(tiao)電弧焊(han)或熔(rong)化極氣體保護組合焊(han)完成。
四(si)、焊接接頭質量評估
經焊(han)接工藝(yi)評定后(hou)檢(jian)查：
1. 焊(han)縫表面無氣孔(kong)有(you)深度不(bu)大于0.5mm的(de)咬邊，開(kai)坡(po)口(kou)比不(bu)開(kai)坡(po)口(kou)焊(han)縫成形更美觀。
2. 進行100％X射線檢測(ce)，無(wu)缺(que)陷。
3. 力學性能檢查：抗拉(la)強度和彎曲試驗均(jun)合格，符(fu)合ASME IX標(biao)準，厚度范圍為1.6~20mm。
五、制造(zao)能(neng)力
該(gai)廠除了完成此產(chan)(chan)品(pin)(pin)外，還(huan)用該(gai)自動(dong)焊接(jie)裝置成功(gong)地在消聲器產(chan)(chan)品(pin)(pin)中(zhong)對(dui)不銹鋼筒體的縱焊縫，管道縱、環(huan)縫（管道長(chang)度一般為6m）進行了焊接(jie)，產(chan)(chan)品(pin)(pin)焊接(jie)質量穩定(ding)且(qie)提高(gao)了生產(chan)(chan)效(xiao)率。
