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1、设备构成等离子弧焊设备分为手工焊和机械化焊两大类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。机械化焊设备由焊接电源、焊枪、焊接小车(或转动胎具）、控制电路、气路及水路等部分组成。 按照焊接电流的大小，等离子弧设备可分为大电流等离子弧设备和微束等离子弧设备两大类。 大电流等离子弧的引燃方法是在焊接回路中叠加一个高频振荡器，依靠高频火花在钨极与喷嘴之间引燃非转移弧。 微束等离子弧的引燃方法有两种：一种是借助焊枪上的钨极移动机构向前推进钨极，直至钨极端部与压缩喷嘴相接触，然后回抽钨极引燃非转移弧；另一种是采用高频振荡器。 等离子弧焊机的型号有：自动等离子弧焊机LH-300、熔化极气
2、体保护等离子弧焊机LUR2-400；微束等离子弧焊机LH6、LH-16A、LH-20、LH-30。等离子焊优点等离子是指在标准大气压下温度超过3000的气体，在温度谱上可以把其看作为继固 态、液态、气态之后的第四种物质状态。等离子是由被激活的高子、电子、原子或分子组 成。例如：它可通过自然界中的闪电产生。从1960年以后，等离子这个词获得了新的含义， 那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而形成的高能量状态，此原理现在被广泛用于钢铁、化工 及机械工程工业。等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。钨极氩弧焊使用的热 源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧
3、压缩强化 之后而获得电离度更高的电弧等离子体，称等离子弧，又称压缩电弧。两者在物理本质上没 有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。等离子弧的最大电压降是在弧柱区里，这是由于弧柱被强烈压缩，使电场强度明显；增 大的缘故。因此，等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属，而自由钨弧是利用两 电极区产生的热来加热母材和电极金属。等离子弧的特性等离子弧能量密度可达10000-100000Wcm2，比自由钨弧(约10000Wcm2以下)高，其 温度可达1800024000K，也高于自由钨弧(约50008000K)很多。等离子弧的挺直度非常好。由于等离子弧是自由钨
4、弧经压缩而成，故其挺度比自由钨弧 好，焰流速度大，可达300ms以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。由于等离子弧的压缩效应及热电离充分，所以电弧工作稳定，特别当联合型等离子弧在 小电流(01A)焊时，仍具有较平的静特性,配用恒流(垂降)电源，能保证焊接过程 非常稳定，故可以焊接超薄构件。 由于钨极内缩到喷嘴孔道里，可以避免钨极与工件接触，消除了焊缝夹钨缺陷。同时喷 嘴至工件距离可以变长，焊丝进入熔池容易。 采用小孔焊接技术，能实现单面焊双面成形焊接工艺。借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法，叫等离子弧焊。 等离子弧焊是钨极氩弧焊的继续延伸。所用电极仍是
5、铈钨极和钍钨极，一般均采用直流正接，电源外特性为下降或垂直下降特性，焊接电流上限一般不超过1000A，但下限可减小至12A以下。为了焊接铝及铝合金等有色金属，可以采用变极性的方波交流电源。 与钨极氩弧焊相比较，等离子弧焊具有如下特点： 1、弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。 2、等离子弧工作稳定，焊接参数调节范围宽，可焊接极薄的金属。但当金属厚度超过89mm时，成本较高。 3、热影响区窄，焊接变形小。 4、由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以在焊缝内产生夹钨。 缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的25倍，焊接参数的调节匹配较复杂，喷嘴
6、的使用寿命短。等离子弧焊设备可以当作氩弧焊设备使用吗?【摘要】：正可以。用等离子弧设备实施氩弧焊工艺时,只需将焊枪喷嘴孔径开得大于钨极直径,让钨极尖端伸出喷嘴之外。当电弧引燃后,便不再受喷嘴的压缩,成为自由电弧,就与氩弧焊的电弧相同了。应该指出,用等离子设备实施氩弧焊工艺是不经济1 何谓等离子弧？ 等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度及高能量密度的电弧。等离子枪的作用有些像消防水管前端的喷头，如没有这个喷头，喷出的水流速低，扬程小，加上喷头便极大地增大水的流速与扬程。等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊和切割。2 等离子弧是如何产生的？ 钨极氩弧焊所使用的电
7、弧为自由电弧，利用等离子枪将自由电弧进一步压缩便形成等离子弧。焊枪的组成部分及术语如图1所示。图1中压缩喷嘴是等离子弧焊枪的关键部件，一般需要水冷。喷嘴内通的气体为离子气。一旦电弧引燃，中性的离子气便被电离。电离了的离子气从喷嘴孔径流出时受到喷嘴孔径的限制，使弧柱截面变小，电流密度增加。如电流不变，弧柱电场强度及电弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧的电弧功率及温度明显高于自由电弧。在如图2所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30%，电弧功率高100%。3 有几种类型的等离子弧？ 等离子弧按电源的供电方式有3种类型，分别是非转移型弧、转移型弧及联合型弧，这3种电弧见图3a，b，c
8、。其中非转移型弧和转移型弧是基本的等离子弧形式。 非转移型弧建立在电极与喷嘴之间，离子气强迫等离子弧从喷嘴孔径喷出，也称等离子焰。非转移型弧用于非金属材料的焊接与切割，也用于等离子喷涂。 转移型弧建立在电极与工件之间。一般要先引燃非转移弧，然后再将电弧转移到电极与工件之间，这时工作成为另一个电极，所以转移型弧能把较多的热量传递给工件。金属材料的焊接与切割一般多采用转移型弧。 非转移型弧与转移型弧同时存在的等离子弧称联合型弧。联合型弧需用两个独立电源供电，主要用于30A以下的微束等离子弧焊接。 4 有几种等离子弧焊接方法？ 按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法：穿透型等离子弧焊及熔透型等离
9、子弧焊，其中30A以下的熔透型等离子弧焊又可称为微束等离子弧焊，穿透型等离子弧焊也称小孔型等离子弧焊。进行穿透型等离子弧焊时电弧在熔池前将工件穿透形成一个小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道，主要用于厚度1.69mm工件的单道焊接。熔透法焊接成形原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。5 何谓穿透型焊接，其应用特点是什么？ 利用小孔效应实现等离子弧焊的方法称穿透型等离子焊接，亦称小孔焊接法。其原理是：焊接时适当地配合电流、离子气流及焊接速度3个工艺参数，等离子弧将会穿透整个工件厚度，形成一个贯穿工件的小孔，焊枪前进时，在小孔后边并逐渐凝固成焊缝，如图4所示。穿透型等离子弧焊的主要优点在于
10、可以单道焊接厚板，板厚范围：1.69mm。穿透型等离子弧焊一般仅限于平焊，然而，对于某种类型的材料，采取必要的工艺措施，用穿透型等离子弧焊可以实现全位置焊接。6 穿透型等离子弧焊接的主要优缺点是什么？优点是：1）气孔少。2）由于穿透型等离子弧焊产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。3）由于电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接。4）不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少。缺点是：1）焊接可变参数多，参数区间窄。2）厚板焊接是运载操作者的技术水平要求较高，并且穿透型等离子弧焊仅限于自动焊接。3）焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短。4）除铝合金外，大多数穿透型等离子弧焊仍限于平焊位置。7 何谓熔透
11、型焊接，其应用特点是什么？焊接过程中，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子弧焊方法，又称熔透型焊接。熔透法要比穿透型等离子弧焊容易掌握，当离子气流量较小，弧柱压缩较弱时，等离子弧的穿透能力下降，弧柱只能熔化工件而不能产生小孔效应，焊缝盛开过程与氩弧焊类似，但焊接质量及焊接速度要优于氩弧焊。熔透法主要用于薄板焊接及厚板多层焊。8 进行等离子弧焊接时需要配备哪些设备？按操作方式，等离子弧焊接工艺可分为手工操作及自动操作两类。进行手工操作时需配备等离子弧焊机、供气装置及冷却循环水装置。等离子弧焊机包括电源及焊枪。等离子弧焊机是以电流划分等级的，如20A、63A、200A等，用户可根据需要从市场购买。
12、供气装置需为等离子弧焊枪提供离子气及保护气，在大多数焊接情况下，离子气与保护气的成分及流量不同，所以供气装置需有两套独立的供气系统，分别提供离子气及保护气。现多采用瓶装的高压气体作为供气气源。高压气源出口接减压流量计，将减压后的气体经气管输送到焊枪，调节流量计的旋钮可控制气流量的大小。减压流量计采用医用氧气减压流量计即可。冷却循环水装置为焊枪提供冷却水，由水泵及蓄水箱组成，为防止焊枪被水垢堵塞，最好采用去离子水（蒸馏水）。有的焊机自备冷却水装置，无须用户另行配备。手工操作设备输出电流范围是0.1225A。由于大电流焊接时弧光很强，焊枪也很烫，所以大电流焊接时需使用自动操作设备，自动操作设备的许
13、用电流可高达500A。自动操作与手工操作的区别在于焊枪不是人工操作而是将其固定在焊枪支架或者行走小车之上。如焊缝有填丝要求，自动操作设备还应增加送丝机。图5是手工操作等离子弧焊接用的典型设备，其焊枪也可以固定在焊枪支架或者行走小车之上进行自动操作。9 大电流等离子弧焊设备与微束等离子弧焊设备有何区别？ 按照焊接电流大小，等离子弧焊设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备。大电流等离子弧焊设备常采用转移弧，设备中只有一套电源供电，而微束等离子弧焊设备常采用联合弧，需两套电源供电。图6及图7分别为大电流等离子及微束等离子弧焊接系统示意图。10 如何挑选等离子弧焊接设备？ 挑选等离子弧焊
14、接设备应从以下几个方面考虑： 被焊材料的性质。如被焊材料不是铝、镁及其合金，应选择直流等离子弧焊机。直流等离子弧焊机是指焊机的电源是直流的，焊接时电流的正极接工件，负极接焊枪中的钨电极，这种接法称直流正极性接法，是焊接工艺中应用最多的一种接线方法。 如果被焊材料是铝、镁及其合金，最好选用交流等离子弧焊机，交流等离子弧焊机的输出电流时交变的。当输出电流的正极与钨极相连，负极与工件相连时，此时的极性称为反极性。反极性电流能够有效地清除铝、镁及其合金表面的氧化膜，只是焊缝熔深较浅。当输出电流转为正极性时，熔缝熔深增大。所以，使用交流等离子弧焊接铝、镁及其合金的目的是：利用正极性电流获得大熔深，利用反
15、极性电流清除工件表面氧化膜。如使用直流等离子弧焊机采用直流反极性电流焊接铝、镁及其合金也是可以的，只是焊接时钨极烧损严重，焊缝成形差（熔深浅，熔宽大），所以只限于焊接薄板，电流不超过70A。11 如何正确使用等离子弧焊接设备？ 在购进等离子弧焊机时，应先仔细阅读厂商提供的使用说明书，按说明书的要求正确地连接电路、气路及水路。 电路包括焊机与电网的连线及焊机与焊枪的连线。在与电网连接时，应注意焊机的输入电压是380V还是220V，接错电网电压很容易烧毁焊机。使用大电流等离子弧焊机时，焊枪上的导线一端与钨极连接，另一端与焊机连接，如果是直流焊机，采用直流正极性工艺时应与焊机的负极连接。使用直流微束等离子弧焊机时，焊枪上有两根导线，其中一根导线与焊枪喷嘴连接，该导线的另一端与焊机维弧电源连接；而另一根导线的连接方式与大电流等离子弧焊机相同。 等离子弧焊接需要两路气，离子气及保护气，气路要将这两路气的气源与焊枪接通。由于焊机中有电磁阀控制气路的通断，所以在高压气瓶的减压阀与焊机的进气口之间以及焊机的出气口与焊枪之间要分别接通输气管。 焊枪需要循环水冷却，水路连通水源与焊枪，焊枪上有两根水管，分别接循环水的进水和出水。焊枪在不通冷却水的条件下容易被烧毁，所以有的焊机中有水流量控制开关，当水流量
