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，強迫電弧通過噴嘴，以形成高溫、高能量密度的等離子弧 。,,等離子弧是一種通過外部拘束使自由電弧的弧柱被強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。等離子弧是通過三種壓縮作用獲得的：1) 機械壓縮 弧柱受噴嘴孔徑的限制

2、，直徑不能自由擴大()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，進一步減小了弧柱的有效導(dǎo)電面積，從而進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，電弧電流自身磁場產(chǎn)生的電磁收縮力增大，使電弧受到進一步的壓縮，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,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。,當(dāng)弧長發(fā)生波動時，母材的加熱面積不會發(fā)生明顯變化。,等離子弧的特點,一般的鎢極氬弧焊，電流在10A以下時，很難穩(wěn)定。而采用微束等離子弧，當(dāng)電流小至0.1A時，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。外界氣流和磁場對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采用。,特點：,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。,主弧：接通鎢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，自動切斷維弧電源,采用轉(zhuǎn)移弧工作時，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：,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程中同時存在。,轉(zhuǎn)移弧（主?。┲饕糜诤附訒r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電弧的拘束作用，獲得高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。,,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，將工件完全熔透，并在熔池上產(chǎn)生一個貫穿焊件的小孔。,等離子弧通過小孔從背面噴出，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。,焊接過程：,焊件太薄 由于小孔不能被液體金屬完全封閉，故不 能實現(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)重時將會

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）,,在焊接過程中不形成小孔效應(yīng)，焊件背面無“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，實現(xiàn)焊透。,工藝特點：,,,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用于設(shè)備制造業(yè)中對各種型式的接頭進行焊接、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際運用中顯露出巨大的優(yōu)勢，其焊縫質(zhì)量可與激光焊比美。,在小電流（小于10A）時幫助和維持轉(zhuǎn)移弧工作。 當(dāng)維弧電流大于2A時，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