等离子弧焊接等离子弧焊接一、基本要求一、基本要求1、掌握等离子弧的产生原理及特点2、了解等离子弧发生器的结构3掌握等离子弧焊接的几种主要的工艺形式及特点三、重点三、重点1、等离子弧的热源特点、等离子弧的静特性；2、等离子弧的焊接工艺参数的选择；第一节第一节等离子弧焊接特点等离子弧焊接特点一）、等离子弧的形成一）、等离子弧的形成等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧，具有很高的能量密度、温度及电弧力等离子弧是通过三种压缩作用获得的：1)机械压缩水冷铜喷嘴孔径限制弧柱截面积的自由扩大，这种拘束作用就是机械压缩；2)热压缩喷嘴中的冷却水使喷嘴内壁附近形成一层冷气膜，进一步减小了弧柱的有效导电面积，从而进一步提高了电弧弧柱的能量密度及温度，这种依靠水冷使弧柱温度及能量密度进一步提高的作用就是热压缩；3)电磁压缩 由于以上两种压缩效应，使得电弧电流密度增大，电弧电流自身磁场产生的电磁收缩力增大，使电弧受到进一步的压缩，这就是电磁压缩二）、等离子弧的类型二）、等离子弧的类型（一）非转移型电弧非转移型电弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水冷铜喷嘴，负极接钨极，工件不接到焊接回路上；依靠高速喷出的等离子气将电弧带出，这种电弧适用于焊接或切割较薄的金属及非金属。
二）转移型电弧转移型电弧直接燃烧在钨极与工件之间，焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转移到钨极与工件之间；在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中这种电弧用于焊接较厚的金属三）联合型电弧转移弧及非转移弧同时存在的电弧为联合型电弧混合型电弧在很小的电流下就能保持稳定，因此特别适合于薄板及超薄板的焊接非转移转移联合等离子焊与氩弧焊的比较等离子焊与氩弧焊的比较:通过水冷喷嘴压缩电弧电弧集中热影响区小通过水冷喷嘴压缩电弧电弧集中热影响区小3-10mm的板不用开坡口可以焊的板不用开坡口可以焊接穿空效应接穿空效应焊接速度快，焊件变形小，焊缝成型美观焊接速度快，焊件变形小，焊缝成型美观单面焊接无需打底，不需复杂的焊前准备单面焊接无需打底，不需复杂的焊前准备三）、等离子弧焊的特点及应用三）、等离子弧焊的特点及应用（一）特点（一）特点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电弧焊相比，等离子电弧具有下列优点：1)熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透810mm厚的不锈钢板；2)焊缝质量对弧长的变化不敏感，这是由于电弧的形态接近圆柱形，且挺直度好，弧长变化对加热斑点面积的影响很小，易获得均匀的焊缝形状；3)钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不会与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象；4)等离子电弧的电离度较高，电流较小时仍很稳定，可焊接微型精密零件；5)可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。
等离子弧焊的缺点是：1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；2)焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很低；3)焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高二）应用（二）应用可用钨极氩弧焊焊接的金属，比如不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镍、铜、蒙耐尔合金等，均可用等离子弧焊焊接这种焊接方法可用于航天、航空、核能、电子、造船及其它工业部门中等离子弧生器等离子弧生器一、分类：等离子弧焊枪、割枪、喷枪二、组成主要由电极、电极夹头、压缩喷嘴、中间绝缘体、上枪体、下枪体及冷却套等组成最关键的部件为喷嘴及电极1、喷嘴如图1-7-4所示分类按喷嘴孔道的数量，可分为单孔型和三孔型两种三孔型喷嘴除了中心主孔外，主孔左右还有两个小孔从这两个小孔中喷出的等离子气对等离子弧有一附加压缩作用，使等离子弧的截面变为椭圆形当椭圆的长轴平行于焊接方向时，可显著提高焊接速度，减小焊接热影响区的宽度按孔道的形状，可分为圆柱型及收敛扩散型等两种通常采用圆柱形压缩孔道，而收敛扩散型压缩孔道有利于电弧的稳定最重要的喷嘴形状参数为压缩孔径及压缩孔道长度1)喷嘴孔径dn2)dn决定了等离子弧的直径及能量密度通常应根据焊接电流大小及等离子气种类及流量来选择。
直径越小，对电弧的压缩作用越大，但太小时，等离子弧的稳定性下降，甚至导致双弧现象，烧坏喷嘴2) 喷嘴孔道长度l0在一定的压缩孔径下，l0越长，对等离子弧的压缩作用越强，但l0太大时，等离子弧不稳定通常要求孔道比l0 /dn在一定的范围之内，3)锥角 对等离子弧的压缩角影响不大，30180范围内均可，但最好与电极的端部形状配合，保证将阳极斑点稳定在电极的顶端喷嘴类型2、电极等离子弧焊接一般采用钍钨极或铈钨极，有时也采用锆钨极或锆电极钨极一般需要进行水冷，小电流时采用间接水冷方式，钨极为棒状电极；大电流时，采用直接水冷，钨极为镶嵌式结构棒状电极端头一般磨成尖锥形或尖锥平台形，电流较大时还可磨成球形，以减少烧损与TIG焊不同，等离子焊时，钨极一般内缩到压缩喷嘴之内，从喷嘴外表面至钨极尖端的距离被称为内缩长度lr为了保证电弧稳定，不产生双弧，钨极应与喷嘴保持同心，而且钨极的内缩长度lr要合适（lr=l0）双弧及其防止措施双弧及其防止措施一）双弧一）双弧正常条件下，转移型电弧在钨极与工件之间产生，在某些异常情况下，会产生一个与正常电弧并联的燃烧在钨极喷嘴以及喷嘴-工件之间的串弧，这种现象叫双弧二）双弧产生的原因及防止措施二）双弧产生的原因及防止措施序号原因措施1在电流一定的条件下，喷嘴孔径太小或压缩孔道的长度过大应匹配正确规格的喷嘴2等离子气体的流量过小应适当增大等离子气体的流量3钨极轴线与喷嘴轴线之间的偏差过大；使钨极轴线与喷嘴轴线对正4金属飞溅物堵塞喷嘴清理喷嘴5电源的外特性不正确选择陡降外特性的电源离子弧焊接工艺离子弧焊接工艺一）、等离子弧焊的基本方法一）、等离子弧焊的基本方法有三种方法：穿孔型、熔入型及微束等离子弧焊。
一）穿孔型等离子弧焊采用较大的焊接电流及等离子流，使等离子弧具有较大的能量密度及等离子流力，工件完全熔透并在等离子流力的作用下形成一个贯穿工件的小孔，而熔化金属被排挤在小孔周围随着等离子弧在焊接方向移动，熔化金属沿电弧周围熔池壁向熔池后方移动并结晶成焊缝，而小孔随着等离子弧向前移动适用于单面焊双面成形，并且也只能进行单面焊双面成形焊接较薄的工件时，可不开坡口、不加垫板、不加填充金属，一次实现双面成形小孔的产生依赖于等离子弧的能量密度，板厚越大，要求的能量密度越大，对于厚度更大的板材，穿孔型等离子弧焊只能进行第一道焊缝的焊接穿孔型材料不锈钢钛及钛合金镍及镍合金低合金钢低碳钢焊接厚度限值/mm812678表表8-1（二）（二）熔入型等离子弧焊接熔入型等离子弧焊接采用较小的等离子气流量，等离子流力小，电弧穿透能力低特点特点只能熔化工件，形不成小孔，与TIG焊相似适用于薄板、多层焊的盖面焊及角焊缝的焊接三）（三）微束等离子弧焊接微束等离子弧焊接一种小电流（通常小于一种小电流（通常小于30A）熔入型焊接工艺熔入型焊接工艺设备特点：设备特点：小孔径压缩喷嘴（0.6mm1.2mm）联合型电弧非转移弧起着引弧和维弧作用，使转移弧在电流小至A时仍非常稳定。
工艺特点：工艺特点：1)可焊更薄的金属，最小可焊厚度为mm;2)弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并且电弧保持柱状；3)焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小二）、二）、焊接工艺及参数焊接工艺及参数（一）（一）接头及坡口形式接头及坡口形式接头形式根据板厚来选择，厚度在0.05mm1.6mm之间时，通常采用图1-7-8中的接头形式2，利用微束等离子弧进行焊接板厚大于1.6mm而小于表8-1中的板材时，通常不开坡口，利用穿孔法进行焊接板厚大于表8-1中的限值时，需要开V形或U形坡口，进行多层焊与TIG焊相比，可采用较大的坡口角度及钝边钝边的最大允许值等于穿孔法的最大焊接厚度第一层用穿孔法进行焊接，其他各层用熔入法或其他焊接方法焊接二）焊接电流（二）焊接电流焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大但电流过大会引起双弧，损伤喷嘴并破坏焊接过程的稳定性，而且，熔池金属会因小孔直径过大而坠落因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关三）等离子气（三）等离子气等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。
大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采用相同的气体，否则电弧的稳定性将变差表8-2列出了大电流等离子弧焊焊接各种金属时所采用的典型气体小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气作等离子气这是因为氩气的电离电压较低，可保证电弧引燃容易金属厚度/mm焊接技术穿孔法熔透法碳钢（铝镇静钢）3.2Ar25%Ar+75%He低合金钢3.2Ar25%Ar+75%He不锈钢3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He活性金属6.4Ar+（50%70%）He25%Ar+75%He离子气流量直接决定了等离子流力和熔透能力等离子气的流量越大，熔透能力越大但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形因此，应根据喷嘴直径、等离子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量利用熔入法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力四）焊接速度（四）焊接速度焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择其它条件一定时，如果焊速增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减小，直至消失如果焊速太低，母材过热，熔池金属容易坠落因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配。
五）喷嘴离工件的距离（五）喷嘴离工件的距离距离过大，熔透能力降低；距离过小则造成喷嘴堵塞一般取38mm和钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感六）保护气体流量（六）保护气体流量保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择在一定的离子气流量下，保护气体流量太大会导致气流的紊乱，影响电弧稳定性和保护效果而保护气流量太小，保护效果也不好，因此，保护气体流量应与等离子气流量保持适当的比例小孔型焊接保护气体流量一般在1530L/min范围内金属厚度/mm焊接工艺穿孔法熔透法铝1.6HeHe碳钢（铝镇静钢）1.6Ar或25%Ar+75%HeAr或25%Ar+75%He低合金钢1.625%Ar+75%He或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2不锈钢所有厚度Ar，25%Ar+75%He或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2（五）引弧及收弧（五）引弧及收弧利用穿孔法焊接厚板时，引弧及熄弧处容易产生气孔、下凹等缺陷对于直缝，采用引弧板及熄弧板来，先在引弧板上形成小孔，然后再过渡到工件上去；最后将小孔闭合在熄弧板上但环缝无法用引弧板及熄弧板，必须采用焊接电流、离子气流量递增控制法在工件上起弧，利用电流和离子气流量衰减法来闭合小孔。
三）、三）、焊接缺陷焊接缺陷等离子弧焊的常见缺陷如表8-4所示表8-4常见缺陷及消除措施缺陷类型产生原因预防措施单侧咬边1.焊炬偏向焊缝一侧2.电极与喷嘴不同心3.两铺助孔编斜4.接头错边量太大5.磁偏吹1改正焊炬对中位置2调整同心度3调整辅助孔位置4加填充丝5改变地线位置两侧咬边1.焊接速度太快2.焊接电流太小1降低焊接速度2加大焊接电流气孔1.焊前清理不当2.焊丝不干净3.焊接电流太小4.填充丝送进太快5.焊接速度太快1除净焊接区的油锈及污物2清洗焊丝3加大焊接电流4降低送丝速度5降低焊接速度热裂纹1.焊材或母材含硫量太高2.焊缝熔深、熔宽较大，熔池太长3工件刚度太大1选用含硫低的焊丝2调整焊接工艺参数3预热、缓冷第四节第四节 等离子弧切割原理等离子弧切割原理4/28/20224/28/20223333等离子弧切割设备等离子弧切割设备3434等离子弧切割设备等离子弧切割设备等离子弧其他切割方法等离子弧其他切割方法等离子弧其他切割方法等离子弧其。