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等离子弧焊接 朱军 内容概要 原理 特点 PAW焊设备的构成 焊接方法 先进焊接技术 原理 原理及特点： 原理及分类： 三种工作形式： 转移型等离子弧 喷嘴内电极与被加工工件间产生等离子弧 等离子焰流(非转移性) 在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧 合型等离子弧 特性：电弧静特性 形状: U形 特点 电弧电压明显提高 中平特性区不明显 上升特性区斜率增加 喷嘴孔径小－平特性区间窄－上升特性区的斜率大（弧柱的场强大） 弧柱气对电场强度影响大 特性：电弧静特性 5.混合式等离子弧中的小弧电流对转移弧特性有明显影响，小弧电流值增加，有利于降低转移弧电压，这在小电流电弧(主弧)中表现最显著 特性－－热源特性 等离子弧的产生 条件： 机械压缩 喷嘴孔 原因：热压缩水冷喷嘴的冷壁使弧柱周围产生电离度趋近于0的冷气膜，弧柱有效截面减少，电流密度提高。 导致：电压缩 电流密度提高 ，弧柱电流线之间的电磁收缩作用增强，弧柱温度和能量密度再提高。  等离子弧应用 等离子弧焊设备 焊接电源 电源特性：钨极等离子焊接采用陡降特性或恒流特性 单电源工作和双电源工作 等离子弧焊设备 等离子弧焊接需要使用专用的等离子弧焊炬设备。该设备与钨极氩弧焊的设备相似，不同之处主要是等离子弧焊接电源需要更高的空载电压。供气系统应能分别供给离子气和保护气。 焊接设备－焊枪和喷嘴 材料：紫铜，2-2.5mm 喷嘴孔径 喷嘴孔道长度 内腔锥角 压缩孔道形状 钨极内缩和同心度（避免双弧） 双弧现象－燃烧于钨极、喷嘴和工件间的串联电弧 焊接设备－送气方式 等离子焊枪 焊接方法 按焊缝成形原理，等离子弧焊有下列三种基本方法 小孔型PAW－－穿透型等离子焊接 熔入型等离子焊接 微束等离子弧焊 上述三种等离子弧焊方法均可采用脉冲电流－－脉冲等离子弧焊 提高焊接过程的稳定性。 脉冲等离子弧焊易于控制热输入和熔池，适于全位置焊接． 并且其焊接热影响区和焊接变形都更小。 尤其是脉冲微束等离子狐焊，特点更突出，因面应用较广。 交流等离子弧焊具有阴极清理作用，主要用来焊接铝．镁及其合金． 熔化极等离子弧焊用途不多 等离子弧焊接 小孔型PAW (keyhole)－等离子气流量大， 工件熔透，形成小孔，熔化的金属排挤在周围，随着等离子弧在焊接方向的移动，熔池金属沿电弧周围向后方移动，冷却后，形成焊缝。 厚度大于3mm; 100A 无需背面支撑 用在自动化焊接中 一次焊透可达10mm碳钢, 通常限制在6mm 效率高，通常填丝防止咬边 Ar保护，不用He 小孔型PAW（穿透型等离子弧焊） 小孔型PAW－焊接参数 离子气流量 焊接电流 焊接速度 喷嘴高度 保护气流量 保护气与离子气 大电流等离子弧焊时保护气与离子气成分应相同．否则会影响等离子弧的稳定性． 小电流等离子弧焊时，离子气与保护气成分可以相同，也可以不同，因为此时气体成分对等离子弧的稳定性影响不大 保护气流量应与离子气流量有一个适当的比例．如果保护气流量过大．则会造成气流紊乱，影响等离子弧稳定性和保护效果。穿透法焊按时，保护气流量15-30L/min. 形成的小孔： 采用穿透型焊接法时．要保证焊件完全熔透且正反面部能成形，关键是能形成穿透性的小孔，并精确控制小孔尺寸。保持熔池金属平衡的要求。 小孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。板厚增加时所需的能量密度也增加，而等离子弧的能量密度难以再进一步提高；焊件太薄时．由于小孔不能被液体金属完全封闭，故不能实现小孔焊接法。因此，穿透型焊接法只能在一定的板厚条件下才能实现。 小孔型PAW－填丝 等离子弧焊接 熔入型焊接(传导型)－等离子气流量减小，穿孔效应消失 厚度小于3mm；15-200A 熔池与TIG相似，电流小，薄板 等离子弧焊接 －－熔入型焊接 微束等离子弧焊接 焊接电流15-30A以下的熔入型等离子弧焊通常称微束等离子弧焊。 使用很小的喷嘴孔径 得到针状细小的等离子电弧 用于焊接厚度1mm以下的超薄．超小精密的焊件． 微束离子弧焊通常采用混合型等离子弧，采用二个独立焊接电源； 先进焊接技术 变极性等离子弧焊VPPA 等离子弧焊和TIG的复合焊接 变极性焊接研究 随着交流方波电源的发展，可以在电流反向的瞬间得到一个很大的电压和电流维弧和稳弧 交流方波反极性优缺点 可以提供好的清理效果 焊枪过热，电极寿命缩短 焊接能量利用率低 变极性焊接研究 交流方波向变极性发展 变极性电源可任意调制频率、振幅、脉宽等 变极性焊接优势 直流焊接时间加大，可增加熔深和焊