等離子弧焊接是借助于水冷噴嘴對電弧的拘束作用，從而獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。


等離子弧是通過以下(xia)三種壓縮作用獲得(de)的：


 ①. 機械(xie)壓縮，它利用水冷噴嘴孔道限制(zhi)弧(hu)柱(zhu)直徑，來提高弧(hu)柱(zhu)的能量密度(du)和溫(wen)度(du)。


 ②. 熱(re)收縮，由于水冷(leng)噴嘴溫(wen)度較低，從而在噴嘴內壁(bi)建立起一層冷(leng)氣膜(mo)，迫使弧(hu)柱導電(dian)斷面進(jin)一步減小，電(dian)流(liu)密度進(jin)一步提高，弧(hu)柱這(zhe)種收縮謂之(zhi)“熱(re)收縮”，也可叫做“熱(re)壓縮”。


 ③. 磁(ci)收縮，弧柱電流(liu)本身產生的(de)磁(ci)場對弧柱有(you)壓縮作用（即磁(ci)收縮效應）。電流(liu)密度愈，磁(ci)收縮作用愈強。


按電源(yuan)聯接(jie)方式，等離子弧有非轉移型、轉移型和聯合型三(san)種形式：


 ①. 非轉移型離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)，鎢極(ji)(ji)接(jie)電源(yuan)負極(ji)(ji)，噴嘴(zui)(zui)接(jie)電源(yuan)正極(ji)(ji)，等離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)體產生(sheng)在鎢極(ji)(ji)與噴嘴(zui)(zui)之間，在離(li)(li)子(zi)(zi)氣流壓送(song)下，弧(hu)焰從(cong)噴嘴(zui)(zui)中噴出，形成等離(li)(li)子(zi)(zi)焰（圖6-7a)


 ②. 轉移型等離(li)子弧，鎢(wu)極(ji)接(jie)(jie)電源(yuan)負極(ji)，工(gong)件接(jie)(jie)電源(yuan)正極(ji)，等離(li)子弧體產生(sheng)于鎢(wu)極(ji)與工(gong)件之(zhi)間（圖(tu)6-7b).轉移弧難以直接(jie)(jie)形成，必須先引(yin)燃非轉移弧，然后才能(neng)過(guo)渡到轉移弧，金屬焊接(jie)(jie)、切割幾乎(hu)都是采用轉移型弧，因為轉移弧能(neng)把更多的熱量傳遞給工(gong)件。


 ③. 聯合(he)型等離(li)子弧(hu)，工作時非轉移弧(hu)和轉移弧(hu)同時并存，則(ze)稱之謂(wei)聯合(he)型等離(li)子弧(hu)。主要用(yong)于微束等離(li)子弧(hu)焊和粉末(mo)堆焊等方面。


圖 7.jpg


 等離子弧(hu)焊(han)焊接原理見圖6-8.焊槍中的鎢極處于噴嘴的中心位置，形成電弧等離子體的是氬氣，外層保護氣體可用氬氣，也可用氬氣＋氫氣的混合氣。


圖 8.jpg


 等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)設備(bei)分(fen)為(wei)手工焊(han)(han)和(he)自動焊(han)(han)兩(liang)大(da)(da)類。手工焊(han)(han)設備(bei)由(you)焊(han)(han)接電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)、焊(han)(han)槍、控制(zhi)電(dian)(dian)路、氣路和(he)水路等(deng)部分(fen)組(zu)成。自動焊(han)(han)設備(bei)則由(you)焊(han)(han)接電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)、焊(han)(han)槍、焊(han)(han)接小(xiao)車（或轉動胎(tai)具）、控制(zhi)電(dian)(dian)路、氣路及水路等(deng)部分(fen)組(zu)成。按照焊(han)(han)接電(dian)(dian)流(liu)的大(da)(da)小(xiao)，等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)接設備(bei)又可分(fen)為(wei)大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)設備(bei)和(he)微束等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)設備(bei)兩(liang)大(da)(da)類。等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)的電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)采用具有(you)陡降(jiang)外特性的直流(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)。


等離子弧焊(han)接與鎢極氬弧焊(han)相(xiang)比具有下列特點：


 ①. 電(dian)弧(hu)(hu)能(neng)(neng)量集中(zhong)且溫度(du)高，焊接(jie)過(guo)程中(zhong)電(dian)弧(hu)(hu)穩定，焊接(jie)速度(du)快。可以縮小焊接(jie)接(jie)頭(tou)熱影(ying)響區且焊接(jie)變(bian)形(xing)小，還能(neng)(neng)提(ti)高焊縫內在(zai)和外(wai)部質量，使焊接(jie)頭(tou)力(li)學性能(neng)(neng)和耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)均優于鎢極氬弧(hu)(hu)焊。


 ②. 電弧呈圓柱(zhu)形(xing)且挺直性(xing)好，弧長變(bian)化對焊(han)(han)件表面加(jia)熱點的(de)(de)能量(liang)密(mi)度影響小；不(bu)(bu)會(hui)由(you)于弧長的(de)(de)改變(bian)而影響焊(han)(han)縫成形(xing)。等(deng)離子(zi)弧焊(han)(han)噴(pen)嘴到焊(han)(han)件之間距離高達(da)6.4mm,弧柱(zhu)仍不(bu)(bu)會(hui)飄移。


 ③. 當焊接電流小到0.1A時，電弧仍能穩定燃(ran)燒，并(bing)保持良好的挺(ting)度和方向性。


 ④. 鎢極(ji)縮于噴嘴(zui)內，可減少鎢極(ji)對(dui)焊縫的污染。


 ⑤. 穿透性等離子(zi)弧焊(han)(han)接時(shi)，焊(han)(han)件不開坡(po)口，背面無襯墊，可(ke)實現(xian)單面焊(han)(han)雙面成形。但此(ci)時(shi)不適宜手(shou)工操(cao)作，靈活性不如(ru)手(shou)工鎢極氬弧焊(han)(han)。


 ⑥. 設備較(jiao)復雜，工(gong)藝參(can)數因(yin)素多，匹配要求較(jiao)嚴格，噴嘴使用壽命較(jiao)短(duan)且氣體耗量較(jiao)大，只宜在室內(nei)焊接。等(deng)離子弧(hu)焊與鎢極氬弧(hu)焊一樣，有手(shou)工(gong)操作和機械化(hua)操作之分(fen)；也有不加填充焊絲與加填充焊絲之分(fen)。


大(da)電(dian)流等離子(zi)弧焊(han)(han)接按焊(han)(han)縫成形機理，可分(fen)為(wei)：


 ①. 穿透型等(deng)離(li)子弧(hu)焊


 它(ta)是(shi)以電(dian)弧在(zai)熔池前穿(chuan)透工件形(xing)成(cheng)小孔，隨(sui)著熱源移(yi)動(dong)在(zai)小孔后形(xing)成(cheng)焊(han)(han)(han)(han)道的(de)一種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)，又稱穿(chuan)孔焊(han)(han)(han)(han)或鎖孔焊(han)(han)(han)(han)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)厚為2.5~8.0mm的(de)奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)時(shi)，可以不(bu)開坡口，不(bu)留間隙(xi)或留間隙(xi)小于(yu)0.5mm,依靠小孔效應實現單面(mian)焊(han)(han)(han)(han)雙面(mian)成(cheng)形(xing)。這種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)，目前只適用于(yu)平焊(han)(han)(han)(han)位置對接(jie)焊(han)(han)(han)(han)。待焊(han)(han)(han)(han)處(chu)的(de)正、反兩面(mian)均通以保護氣體(ti)，收弧時(shi)要填(tian)滿小孔。


 ②. 熔透型等離子弧焊


 是(shi)指這(zhe)種(zhong)等離(li)子(zi)弧在焊(han)接過(guo)程中只熔(rong)化(hua)焊(han)件而不(bu)產生(sheng)小孔效應，焊(han)縫(feng)成形機理與鎢極氬弧焊(han)類(lei)似。有人又稱這(zhe)種(zhong)方法(fa)為熔(rong)入式或熔(rong)融法(fa)等離(li)子(zi)弧焊(han)。這(zhe)種(zhong)焊(han)接方法(fa)主(zhu)要用于薄板單(dan)面焊(han)雙面成形的焊(han)縫(feng)或者厚板的多層焊(han)。


 大電流(liu)(liu)(liu)等離子弧焊(han)(han)接時，焊(han)(han)接參數比鎢極(ji)氬弧焊(han)(han)多，焊(han)(han)接參數除了焊(han)(han)接電流(liu)(liu)(liu)、電弧電壓外，還有等離子氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)、保護(hu)氣(qi)(qi)體的成(cheng)(cheng)分(fen)、氣(qi)(qi)體流(liu)(liu)(liu)量(liang)以及(ji)噴(pen)嘴形(xing)狀(zhuang)和孔(kong)徑、長度以及(ji)噴(pen)嘴到焊(han)(han)件距離等。其中(zhong)焊(han)(han)接電流(liu)(liu)(liu)、焊(han)(han)接速度和等離子氣(qi)(qi)體流(liu)(liu)(liu)量(liang)的匹(pi)配尤為重要，直(zhi)接影響焊(han)(han)接接頭(tou)的成(cheng)(cheng)形(xing)和焊(han)(han)縫表面的質量(liang)。


 焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(liu)小(xiao)(xiao)于30A的(de)(de)熔(rong)透型等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)稱為微束等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)。20世紀70年代(dai)以來，開始用(yong)小(xiao)(xiao)電(dian)流(liu)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)接(jie)(jie)超(chao)(chao)薄(bo)(bo)壁(bi)件(jian)和細絲(si)鋼(gang)件(jian)等(deng)，焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(liu)可(ke)小(xiao)(xiao)到(dao)0.2A,焊(han)(han)接(jie)(jie)奧氏體型不銹鋼(gang)件(jian)最薄(bo)(bo)的(de)(de)厚(hou)度可(ke)達0.01mm.微束等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)特點是通過電(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)壓縮，導電(dian)弧(hu)(hu)(hu)柱(zhu)集中(zhong)為一條細線，雖然焊(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流(liu)很小(xiao)(xiao)，電(dian)弧(hu)(hu)(hu)仍十分穩定，熔(rong)池(chi)很小(xiao)(xiao)，熱影響區很窄，它不利用(yong)小(xiao)(xiao)孔效(xiao)應，就能夠對超(chao)(chao)薄(bo)(bo)件(jian)實現快(kuai)速(su)焊(han)(han)接(jie)(jie)。微束等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)接(jie)(jie)可(ke)以采用(yong)手工操(cao)作，但為了(le)保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)質量，應盡可(ke)能地采用(yong)機械操(cao)作。


 為了使焊接(jie)薄壁件及(ji)超薄壁件的質量更(geng)有保(bao)證(zheng)，目前發展到采用脈(mo)沖等離(li)子弧焊接(jie)。它與前面所述(shu)的脈沖(chong)氣體保護焊一樣，可以調節基值電流、脈沖(chong)電流、脈沖(chong)寬度(du)和頻率等(deng)工藝(yi)參數(shu)。