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1、等离子焊 根据电源的要求，主电路包括2个部分：一是在切割工作模式下为 割炬提供0-200 V电压、0-30A电流，或在焊接工作模式下为焊枪提供 0-80V电压、0-60V电流的直流电源电路；二是为触发电路和控制电路 提供+15V、-15V、+24V 和+5V 电压的直流电源电路。其中第一部 分包含变压、整流、滤波、高频引弧、保护回路等几个子电路；在第二 部分中包含了变压、整流、滤波、稳压等子电路，其中整流输出主要由 7815、7915、7824和7805三端集成稳压器实现主电路工作时， 380V三相交流电经过隔离变压器（电源变压器）由2个抽头分别得到 切割抽头（148V）和焊接抽头（60V）的
2、交流电，然后经过晶闸管可 控桥式整流电路、滤波电路后得到直流电。空载时切割电压为200V， 焊接电压为80V；工作时在高频引弧电路中产生250kHz/2500V的高 频电压耦合到割炬或焊枪，电离空气，进行切割或焊接。当主机申请响 应后输出信号使继电器闭合接通带电，接通高频回路，高频振荡器产生 的高频高压信号耦合到割矩或焊枪上，从而击穿空气形成等离子弧。当 切割或焊接完毕后，回路电流为零，电流传感器输出0信号，在程序的 控制下电路延时几十秒后自动断开气阀；压力控制器触点断开，主接触 器断电停止工作，主电路输出电压为零。 优点 由于等离子电弧具有较高的能量密度，温度及刚直性（能量密度可达 1000
3、0到100000w/平方厘米，弧柱中心温度可达1800024000K 以上，焰流速度可达300m/s以上），因此与一般电弧焊相比，等离子 电弧具有下列优点： 1.能量密度大，电弧方向性强，融透能力强，在不开坡口，不加填充焊 丝的情况下可一次焊透8至10mm厚的不锈钢板，与钨极氩弧焊相比， 在相同的焊缝熔深情况下，等离子焊接速度要快得多。 2.焊缝质量对弧长的变化不敏感。这是由于等离子弧的形态接近圆柱 形，发散角很小（约5度），且挺直性好，弧长变化对加热斑点的面积 影响很小，因此容易获得均匀的焊缝形状。若按钨极氩弧焊的扩散角为 90度，等离子焊扩散角为5度计算，电弧断面变化20%时，钨极氩弧 焊
4、的焊炬高度只允许变化0.12mm,而等离子焊则可变化1.2mm,这 对保证焊缝成形和焊缝均匀性都十分有益。 3.钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不可能与工件接触，因此可有效避免焊缝 金属产生夹钨现象。另外，电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池内 气体的释放。 4.等离子电弧由于压缩效应及热电离度较高，电流较小时仍很稳定。配 用新型的电子电源，焊接电流可以小到0.1A，这样小的电流也能达到 电弧稳定燃烧，因此特别适合焊接微型紧密零件。 5.焊缝的深宽比大，热影响区小，适合焊接某些可焊性差的材料和双金 属等。 6.可以产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊的时候可以获得 良好的单面焊双面成型。 7.焊
5、接成本低，与一般氩弧焊相比，可省电1/31/2,省气1/2 2/3，且在焊接厚度较小的情况下，无需填丝。 3钛及钛合金的等离子弧焊接 等离子弧焊能量密度高、线能量大、效率高。厚度25 15mm的钛及钛合金板材采用小孔型方法可一次焊透，并可有效地 防止产生气孔，熔透型方法适于各种板厚，但一次焊透的厚度较 小，3mm以上一般需开坡口。 钛的弹性模量仅相当于铁的12，因此在应力相同的条件下， 钛及钛合金焊接接头将发生比较显著的变形。等离子弧的能量密度 介于钨极氩弧和电子束之间，用等离子弧焊接钛及钛合金时，热影 响区较窄，焊接变形也较易控制。目前微束等离子弧焊已经成功地 应用于薄板的焊接。采用310A
6、的焊接电流可以焊接厚度为0.08 0.6mm的板材。 由于液态钛的密度较小，表面张力较大，利用等离子弧的小孔 效应可以单道焊接厚度较大的钛和钛合金，保证不致发生熔池坍 塌，焊缝成形良好。通常单道钨极氩弧焊时工件的最大厚度不超过 3mm，并且因为钨极距离熔池较近，可能发生钨极熔蚀，使焊缝渗 入钨夹杂物。等离子弧焊接时，不开坡口就可焊透厚度达15mm的 接头，不可能出现焊缝渗钨现象。 钛板等离子弧焊接的工艺参数见表1-4。TC4钛合金等离子弧焊 和TIG焊接接头的力学性能见表1-5。 焊接航天工程中应用的TC4钛合金高压气瓶的研究结果表明， 等离子弧焊接头强度与氩弧焊相当，强度系数均为90，但塑性
7、指 标比氩弧焊接头高，可达到母材的75。根据30万吨合成氨成套设 备的生产经验，用等离子弧焊接厚度10mm的TAl工业纯钛板材，生 产率可比钨极氩弧焊提高56倍，对操作的熟练程度要求也较低。 纯钛等离子弧焊的气体保护方式与钨极氩弧焊相似，可采用氩 弧焊拖罩，但随着板厚的增加、焊速的提高，拖罩要加长，使处于 350以上的金属得到良好保护。背面垫板上的沟槽尺寸一般宽度和 深度各为2.03.0mm，同时背面保护气体的流量也要增加。厚度 15mm以上的钛板焊接时，开68mm钝边的V形或U形坡口，用小 孔型等离子弧焊封底，然后用熔透型等离子弧填满坡口。用等离 子弧封底可以减少焊道层数，减少填丝量和焊接角变形，提高生产 率。熔透型多用于厚度3mm以下薄件的焊接，比钨极氩弧焊容易 保证焊接质量。 4银与铂的微束等离子弧焊接 银与铂都属于贵金属，价格昂贵。银与铂可制成板材、带材、 线材等常用于微电子,仪器仪表、医药等特殊产品或军工产品。 银与铂电子器件的微束等离子弧接的工艺要点如下： a焊前将银与铂的接头处清理干净； b将两种金属预热到400500， c采用微束脉冲等离子弧，维弧电流为24A； d保护气体流量为6L/min，离子气流量为0.5L/min。 银与铂电子器件微束等离子弧焊接的工艺参数见表1-6
