等离子弧焊接.ppt

第六章等离子弧焊接§6-1 等离子弧特性及其发生器二、等离子弧的分类
（一）非转移型电弧
非转移型电弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水冷铜喷嘴，负极接钨极，工件不接到焊接回路上；依靠高速喷出的等离子气将电弧带出，这种电弧适用于焊接或切割较薄的金属及非金属。
（二）转移型电弧
转移型电弧直接燃烧在钨极与工件之间，焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转移到钨极与工件之间；在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中。这种电弧用于焊接较厚的金属。
（三）联合型电弧
转移弧及非转移弧同时存在的电弧为联合型电弧。混合型电弧在很小的电流下就能保持稳定，因此特别适合于薄板及超薄板的焊接。非转移三、等离子弧特性
（一）电弧静特性曲线与TIG电弧明显不同：
（1）E大，因此上移。平直段缩小、上升段斜率增大；
（2）联合电弧的下降段不明显；因此，小电流电弧非常稳定。
（二）电弧温度高24000K-50000K，功率密度大，能量密度105-106W/cm2。而TIG电弧分别为10000-24000K,小于104W/cm2。
（三）刚直性大，电弧集中系数大。
（四）弧柱热量的对工件的加热作用大三）、等离子弧焊的特点及应用
（一）特点
由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电弧焊相比，等离子电弧具有下列优点：
1)熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透810mm厚的不锈钢板；
2)焊缝质量对弧长的变化不敏感，这是由于电弧的形态接近圆柱形，且挺直度好，弧长变化对加热斑点面积的影响很小，易获得均匀的焊缝形状；
3)钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不会与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象；
4)等离子电弧的电离度较高，电流较小时仍很稳定，可焊接微型精密零件；等离子弧焊的缺点是：
1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；
2)焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很低；
3)焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高。
（二）应用
可用钨极氩弧焊焊接的金属，比如不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镍、铜、蒙耐尔合金等，均可用等离子弧焊焊接。这种焊接方法可用于航天、航空、核能、电子、造船及其它工业部门中。四、等离子弧生器最重要的喷嘴形状参数为压缩孔径及压缩孔道长度。
喷嘴孔径dn
dn决定了等离子弧的直径及能量密度。直径越小，对电弧的压缩作用越大，但太小时，等离子弧的稳定性下降，甚至导致双弧现象，烧坏喷嘴。通常应根据焊接电流大小及等离子气种类及流量来选择。
2) 喷嘴孔道长度l0
在一定的压缩孔径下，l0越长，对等离子弧的压缩作用越强，但l0太大时，等离子弧不稳定。通常要求孔道比l0/dn在一定的范围之内。转移弧一般为1.0-1.2。混合电弧为2-6
3)锥角
对等离子弧的压缩角影响不大，30180范围内均可，但最好与电极的端部形状配合，保证将阳极斑点稳定在电极的顶端。焊接时一般为6090喷嘴类型喷嘴材料一般为紫铜，直接水冷。
2、电极
1）材料
等离子弧焊接一般采用钍钨极或铈钨极，有时也采用锆钨极或锆电极。钨极一般需要进行水冷，小电流时采用间接水冷方式，钨极为棒状电极；大电流时，采用直接水冷，钨极为镶嵌式结构。
2）形状：
棒状电极端头一般磨成尖锥形或尖锥平台形，电流较大时还可磨成球形，以减少烧损。
五、双弧及其防止措施二）双弧产生机理
冷气膜击穿理论§6-2 离子弧焊接与切割穿孔型材料
（二）熔入型等离子弧焊接
采用较小的等离子气流量，等离子流力小，电弧穿透能力低。
特点
• 只能熔化工件，形不成小孔，与TIG焊相似。
• 适用于薄板、多层焊的盖面焊及角焊缝的焊接。

（三） 微束等离子弧焊接
一种小电流（通常小于30A）熔入型焊接工艺。
设备特点：
• 小孔径压缩喷嘴（0.6mm1.2mm）
• 联合型电弧。非转移弧起着引弧和维弧作用，使转移弧在 电流小至0.5A时仍非常稳定。
工艺特点：
1)可焊更薄的金属，最小可焊厚度为0.01mm;
2)弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并且电弧保持柱状；
3)焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。（四）脉冲等离子弧焊接
利用15Hz以下的脉冲电流代替稳定的直流。电弧更稳定，HAZ及变形更小。
（五）交流等离子焊接
一般采用方波电源，用来焊接铝合金。
（六）熔化极等离子电弧
实际上使熔化极电弧与等离子弧的组合，有两种形式：等离子弧在喷嘴与工件之间二）、 焊接工艺及参数
（一） 接头及坡口形式
接头形式根据板厚来选择，
• 厚度在0.05mm1.6mm之间时，通常采用下图中的接头形式，利用微束等离子弧进行焊接。
• 板厚大于1.6mm而小于表6-4中的板材时，通常不开坡口，利用穿孔法进行焊接。
• 板厚大于表6-4中的限值时，需要开V