焊工工艺学第九章等离子弧焊接与切割探析.ppt

第九章 等离子弧焊接与切割;§ 9-1　等离子弧产生的原理及特点;一、等离子弧产生原理 1. 等离子弧 一般的焊接电弧未受到外界的压缩， 称为自由电弧。如果对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，就能获得导电截面较小而能量更加集中，弧柱中的气体几乎达到全部电离状态的电弧，这种电弧称为等离子弧。;2. 等离子弧的产生;二、等离子弧的特点 1. 温度高、能量高度集中 2. 电弧挺度好、燃烧稳定　 3. 具有很强的机械冲刷力　;三、等离子弧的类型及应用;§ 9-2　等离子弧切割;一、等离子弧切割的原理、特点及类型 1. 等离子弧切割的原理;2. 等离子弧切割的特点 （1）应用范围广 （2）切割速度快、生产率高 （3）切割质量高;3. 等离子弧切割的类型;二、等离子弧切割设备;1. 电源 等离子弧切割均采用具有陡降外特性的直流电源，并采用直流正接。要求具有较高的空载电压，一般空载电压在150 ~ 400Ｖ之间。电源类型有两种：一种是专用弧焊整流器电源； 另一种可用两台以上普通弧焊发电机或弧焊整流器串联。;2. 控制系统;3. 水路系统 由于等离子弧切割的割炬在1000℃以上的高温下工作，为保持正常切割必须通水冷却，冷却水流量应大于3L/min，水压为0.15~0.2MPa。 4. 气路系统 气路系统由气瓶、减压器、流量器及电磁气阀组成。;5. 割炬 割炬（也称割枪）是产生等离子弧的装置， 也是直接进行切割的工具。等离子弧割炬主要由本体、电极组件、喷嘴和压帽等部分组成。 其中喷嘴是割炬的核心部分，其结构形式和几何尺寸对等离子弧的压缩和稳定有重要影响。;三、等离子弧切割工艺 1. 电极与工作气体 等离子弧切割的电极材料一般采用铈钨极，空气等离子弧切割一般采用纯锆或纯铪电极，等离子弧切割的工作气体是氮、氩、氢以及它们的混合气体。;2. 切割参数 （1）切割电流和切割电压 （2）切割速度 （3）气体流量 （4）喷嘴与割件的距离;（5）电极端部与喷嘴的距离;四、空气等离子弧切割 1. 空气等离子弧切割的特点 （1）用压缩空气作为工作气体， 来源广， 价格低廉，可大大降低成本。 （2）空气等离子弧能量大，切割速度快，生产率高。 （3）压缩空气中的氧极易使电极氧化烧损，使电极寿命大大缩短，故不能采用纯钨极或含氧化物的钨极。;2. 空气等离子弧切割设备;（1）电源 空气等离子切割电源一般为陡降外特性的直流电源，目前大多采用晶闸管整流或逆变直流电源。 （2）气源 空气等离子切割设备的气源是压缩空气，大多企业都有压缩空气站，使用时只需接通压缩空气管路即可。;（3）割炬;3. 空气等离子弧切割工艺;§ 9-3　等离子弧焊;一、等离子弧焊接的原理及特点 1. 等离子弧焊接的原理;2. 等离子弧焊接的特点 等离子弧焊与钨极氩弧焊相比有下列特点： （1）由于等离子弧的温度高，能量密度大（即能量集中），熔透能力强， 对于8mm或更厚的金属焊接可不开坡口， 不加填充金属， 可用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度施焊。 （2）由于等离子弧的形态近似于圆柱形，挺直性好，几乎在整个弧长上都具有高温。;（3）由于等离子弧的稳定性好， 特别是用联合型等离子弧时，使用很小（大于0.1Ａ）的焊接电流，也能保持稳定的焊接过程，因此其可焊接超薄的工件。 （4）由于等离子弧焊接的钨级是内缩在喷嘴里面的， 焊接时不会与焊件接触。 因此，不仅可减少钨极损耗，还可防止焊缝金属产生夹钨等缺欠。;二、等离子弧焊接设备;1. 焊接电源 等离子弧焊接一般采用具有陡降或垂直下降外特性的直流弧焊电源。 2. 焊枪 等离子弧焊焊枪是等离子弧焊设备中的关键组成部分，主要由上枪体、下枪体、压缩喷嘴、中间绝缘体及冷却套等组成。 3. 控制系统 等离子弧焊设备的控制系统一般包括高频引弧电路、拖动控制电路、延时电路和程序控制电路等部分。;4. 气路系统;5. 水路系统 由于等离子弧的温度在10000℃ 以上，为了防止烧坏喷嘴并增加对电弧的压缩作用， 必须对电极及喷嘴进行有效的水冷却。冷却水的流量应不小于3 L/min， 水压不小于0.15~ 0.2MPa，水路中应设有水压开关， 在水压达不到要求时，切断供电回路。;三、等离子弧焊接工艺 1. 接头形式和坡口;2. 等离子弧焊极性、电极及工作气体 等离子弧焊一般采用直流正接， 焊接镁、铝薄件时可采用直流反接， 焊接镁、铝厚件时可采用交流电源。 等离子弧焊的电极材料一般采用铈钨极或钍钨极。等离子弧焊的工作气体分为离子气和保护气，均为氩、氮或其与氢的混合气体。;3. 等离子弧焊接方法 （1）穿透型等离子弧焊;（2）熔透型等离子弧焊 焊接过程中只熔透焊件，但不产生小孔效应的等离子弧焊接方法， 称为熔透型焊接法， 简称熔透法。 它采用较小的焊接电流（30 ~100Ａ）和较低的离子气流量，