等離子弧焊

1、1.1 等離子弧,等離子弧是如何形成的？,鎢極縮入噴嘴內(nèi)，在水冷噴嘴中通以一定壓力和流量的離子氣，強(qiáng)迫電弧通過(guò)噴嘴，以形成高溫、高能量密度的等離子弧 。,,等離子弧是一種通過(guò)外部拘束使自由電弧的弧柱被強(qiáng)烈壓縮所形成的電弧 。,1.等離子弧的形成及其特性,1.2 等離子弧形成原理,一、等離子弧的形成等離子弧是一種被壓縮的鎢極氬弧，具有很高的能量密度、溫度及電弧力。等離子弧是通過(guò)三種壓縮作用獲得的：1) 機(jī)械壓縮 弧柱受噴嘴孔徑的限制

2、，直徑不能自由擴(kuò)大()2) 熱壓縮 噴嘴中的冷卻水使噴嘴內(nèi)壁附近形成一層冷氣膜，進(jìn)一步減小了弧柱的有效導(dǎo)電面積，從而進(jìn)一步提高了電弧弧柱的能量密度及溫度，這種依靠水冷使弧柱溫度及能量密度進(jìn)一步提高的作用就是熱壓縮；3) 電磁壓縮 由于以上兩種壓縮效應(yīng)，使得電弧電流密度增大，電弧電流自身磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁收縮力增大，使電弧受到進(jìn)一步的壓縮，這就是電磁壓縮。,1.溫度高、能量密度大,1-24000~50000K 2-180

3、00~24000K 3-14000~18000K 4-10000~14000KGTAW：200A 15V PAW： 200A 30V (壓縮孔徑：2.4mm),普通鎢極氬弧的最高溫度為10000~24000K，能量密度在104w/cm2以下。等離子弧的最高溫度可達(dá)24000~50000K，能量密度可達(dá)105~l08w/cm2。,等離子弧的特點(diǎn),2 等離子弧的挺度好、沖力大,壓縮的等離子弧，其形態(tài)近似于圓

4、柱形，焰流速度大，可達(dá)300m/s以上，因此挺度和指向性明顯提高。噴射有力，其熔透能力強(qiáng)。,當(dāng)弧長(zhǎng)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，母材的加熱面積不會(huì)發(fā)生明顯變化。,等離子弧的特點(diǎn),一般的鎢極氬弧焊，電流在10A以下時(shí)，很難穩(wěn)定。而采用微束等離子弧，當(dāng)電流小至0.1A時(shí)，等離子弧仍可穩(wěn)定燃燒。這些特性在用小電流焊接極薄焊件時(shí)特別有利。,4 等離子弧的穩(wěn)定性好,等離子弧的電離度較鎢極氬弧更高，因此穩(wěn)定性好。外界氣流和磁場(chǎng)對(duì)等離子弧的影響較小，不易發(fā)生電弧偏吹和

5、漂移現(xiàn)象。,1.4 等離子弧的類型及應(yīng)用,,,按電源聯(lián)接方式和形成等離子弧的過(guò)程不同，等離子弧可分為非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型和混合型三種類型。,電源接于鎢極和噴嘴之間，電弧是在鎢極與噴嘴孔壁之間燃燒的，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰。,1.4.1 非轉(zhuǎn)移型等離子弧,,溫度、能量密度較其他等離子弧低，噴嘴受熱較多。,非轉(zhuǎn)移弧主要在等離子弧噴涂、焊接和切割較薄的金屬及非金屬時(shí)采用。,特點(diǎn)：,工件本身不通電，被間接加熱。因此熱的有

6、效利用率不高，約10%~20%。,應(yīng)用：,1.4.2 轉(zhuǎn)移型等離子弧,,引導(dǎo)?。ㄕT導(dǎo)?。合仍阪u極與噴嘴（噴嘴接正極）之間引燃電流較小的等離子弧，為工件和電極之間提供足夠的電離度。,主?。航油ㄦu極和工件之間的電路，使該電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與工件之間直接燃燒。,鎢極接電源的負(fù)極、焊件接電源的正極，等離子弧燃燒于鎢極與焊件之間。,主弧穩(wěn)定燃燒后，自動(dòng)切斷維弧電源,采用轉(zhuǎn)移弧工作時(shí)，等離子弧溫度高、能量密度大，焊件上獲得的熱量多，熱的有效利用率高

7、，達(dá)60%~75％。,常用于金屬材料的等離子弧切割、等離子弧焊接和等離子弧堆焊和噴涂等工藝方法中。,特點(diǎn)：,應(yīng)用：,1.4.2 轉(zhuǎn)移型等離子弧,1.4.3 聯(lián)合型（混合型）,非轉(zhuǎn)移?。ňS?。┰诠ぷ髦衅鹧a(bǔ)充加熱和穩(wěn)定電弧作用；,非轉(zhuǎn)移型等離子弧和轉(zhuǎn)移型等離子弧在工作過(guò)程中同時(shí)存在。,轉(zhuǎn)移?。ㄖ骰。┲饕糜诤附訒r(shí)加熱焊件和填充金屬。,聯(lián)合型等離子弧穩(wěn)定性好，電流很小時(shí)也能保持電弧穩(wěn)定，主要用于小電流（微束）等離子弧焊接和粉末堆焊等工藝方法

8、中。,特點(diǎn)及應(yīng)用：,2. 等離子弧焊接（PAW ）,等離子弧焊是借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。,,按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：,其他類型：脈沖等離子弧焊、交流等離子弧焊、變極性等離子弧焊等。,穿孔型等離子弧焊,熔透型等離子弧焊,微束等離子弧焊,2.1 等離子弧焊的基本方法及應(yīng)用,,2.1.1 穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）,該焊法可實(shí)現(xiàn)一定厚度范圍內(nèi)的金屬單面焊雙面成形。,

9、利用等離子弧能量密度大和等離子流吹力大的特點(diǎn)，將工件完全熔透，并在熔池上產(chǎn)生一個(gè)貫穿焊件的小孔。,等離子弧通過(guò)小孔從背面噴出，被熔化的金屬在電弧吹力、液體金屬重力和表面張力相互作用下保持平衡。,焊接過(guò)程：,焊件太薄 由于小孔不能被液體金屬完全封閉，故不 能實(shí)現(xiàn)小孔焊接法。,焊件太厚 受到等離子弧能量密度的限制，形成小孔困難。會(huì)因熔化金屬多，液體金屬的質(zhì)量大于表面張力的承托能力而流失，不能保持熔池金屬平衡，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)

10、形成小孔空腔而造成切割現(xiàn)象。,等離子弧焊（小孔技術(shù)）一次焊透的厚度,2.1.1 穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）,,采用較小的焊接電流（30~100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。,2.2 熔透型等離子弧焊（熔入型焊接法）,,在焊接過(guò)程中不形成小孔效應(yīng)，焊件背面無(wú)“尾焰”。液態(tài)金屬熔池在弧柱的下面，靠熔池金屬的熱傳導(dǎo)作用熔透母材，實(shí)現(xiàn)焊透。,工藝特點(diǎn)：,,,主要用于薄板（0.5~2.5mm）的焊接。厚板多層焊

11、的第二層及以后各層的焊接。,焊件厚度：,焊接速度快，焊縫美觀，焊縫質(zhì)量好，成本低，等離子焊接已廣泛運(yùn)用于設(shè)備制造業(yè)中對(duì)各種型式的接頭進(jìn)行焊接、醫(yī)療設(shè)備、真空裝置、薄板加工、波紋管、儀表、傳感器、汽車部件、化工密封件等。,應(yīng) 用,微束等離子焊更是在實(shí)際運(yùn)用中顯露出巨大的優(yōu)勢(shì)，其焊縫質(zhì)量可與激光焊比美。,在小電流（小于10A）時(shí)幫助和維持轉(zhuǎn)移弧工作。 當(dāng)維弧電流大于2A時(shí)，轉(zhuǎn)移型等離子弧在小至0.1A焊接電流下仍可穩(wěn)定燃燒，因此小電流時(shí)