浙江至德鋼業有限公司用等離子弧焊(han)焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧(ao)氏體不銹鋼筒體縱縫和環縫，所焊筒體直徑為300～1500mm，壁厚4mm（少量6～10mm），產品結構如圖3-84所示。
等離子弧焊（PAW）又稱高能密度焊接，它能量集中，電弧穩定，所需電流較小，對工件的熱輸入較小，熱影響區小，產生的焊接變化也小，同時還能提高焊縫抗晶間腐蝕能力。
小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)和(he)熔(rong)透型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，這(zhe)兩種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法(fa)，都適用于(yu)大(da)直徑(jing)筒體縱、環縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)可產(chan)生(sheng)(sheng)強有(you)(you)力的(de)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)束(shu)，與(yu)激光或電子(zi)(zi)束(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)一樣(yang)，它(ta)能夠在材(cai)料(liao)上(shang)產(chan)生(sheng)(sheng)充分(fen)的(de)熔(rong)融。施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時，壓縮(suo)的(de)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)焰(yan)流(liu)速度較快，電弧(hu)(hu)(hu)細長(chang)而(er)有(you)(you)力，為熔(rong)池前端穿透焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)而(er)形成(cheng)(cheng)一個小(xiao)(xiao)孔(kong)，焰(yan)流(liu)穿過母(mu)材(cai)而(er)噴出，稱之小(xiao)(xiao)孔(kong)效應。由于(yu)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)能量(liang)密度的(de)提高有(you)(you)一定限制。因(yin)此，小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)只(zhi)能在有(you)(you)限厚板(ban)上(shang)進行焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。當(dang)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)氣流(liu)量(liang)較小(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)柱壓縮(suo)程度較弱(ruo)時，此種等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)在焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程中只(zhi)熔(rong)化焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)而(er)不(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)小(xiao)(xiao)孔(kong)效應，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)(cheng)形原(yuan)理與(yu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)相(xiang)似，稱為熔(rong)透型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)或稱柔性等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，主要用于(yu)3mm以下薄板(ban)單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙(shuang)面成(cheng)(cheng)形及厚板(ban)的(de)多(duo)層焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)。
一、產(chan)品(pin)焊接時(shi)自動焊機裝備配置
配備(bei)(bei)了十字操作架、滾輪架、壓床及焊(han)接(jie)系統。縱縫(feng)、環縫(feng)用(yong)不同的工裝，共用(yong)一套焊(han)接(jie)系統。電源(yuan)配備(bei)(bei)是法(fa)國原裝等離子弧焊(han)電源(yuan)，可(ke)儲存參數，通過(guo)預(yu)先參數設置并修改后保存，焊(han)接(jie)時調用(yong)。可(ke)調送(song)絲(si)機構由直流電動機驅(qu)動，可(ke)輸送(song)φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)絲(si)。
1. 縱縫工裝
縱(zong)縫(feng)采用壓(ya)床工(gong)裝，氣動(dong)琴健壓(ya)板(ban)分別加壓(ya)固定(ding)工(gong)件，配(pei)備焊(han)(han)縫(feng)定(ding)位裝置。壓(ya)床上(shang)圓柱形芯軸頂端帶有凹槽(cao)銅墊(dian)(dian)，槽(cao)內通背面(mian)保護氣體。銅墊(dian)(dian)如圖3-85所示，凹槽(cao)寬(kuan)13mm，深19mm。焊(han)(han)接縱(zong)縫(feng)時采用引弧板(ban)和引出(chu)板(ban)，將(jiang)小孔(kong)起始區(qu)及(ji)收(shou)尾區(qu)引出(chu)筒(tong)體焊(han)(han)縫(feng)以外，以保證焊(han)(han)縫(feng)質量。
2. 環縫工裝
環(huan)縫(feng)(feng)焊(han)接(jie)通過流輪架(jia)轉動工件，操作架(jia)機頭在筒體(ti)(ti)(ti)頂端外(wai)側固定焊(han)接(jie)。環(huan)縫(feng)(feng)等離(li)子(zi)弧(hu)焊(han)時，環(huan)縫(feng)(feng)正面(mian)采(cai)用圓弧(hu)狀氣體(ti)(ti)(ti)保護拖罩，背面(mian)也采(cai)有圓弧(hu)狀氣體(ti)(ti)(ti)保護裝置，如圖3-86所示。采(cai)用電(dian)(dian)流及離(li)子(zi)氣量遞增(zeng)的(de)方(fang)(fang)式形成合適的(de)小(xiao)孔(kong)形成區；同樣采(cai)用電(dian)(dian)流及離(li)子(zi)氣量遞減的(de)方(fang)(fang)式獲得小(xiao)孔(kong)收尾區。
二、焊接工(gong)藝評定后(hou)的焊接工(gong)藝要點
1. 焊前準(zhun)備
a. 坡口選擇
焊(han)接(jie)厚4～8mm板(ban)可不開坡(po)口(kou)(kou)，但厚度(du)＞8mm的板(ban)最好略開坡(po)口(kou)(kou)，鈍邊(bian)留5～6mm，如圖(tu)3-87。第一道焊(han)縫(feng)采用小孔法焊(han)接(jie)（可不加絲(si)），填充焊(han)道則采用柔性等離(li)子弧熔透法完成(cheng)(cheng)，這樣(yang)可使焊(han)縫(feng)表面成(cheng)(cheng)形美(mei)觀。
b. 裝配好(hao)鎢極
調(diao)整好(hao)鎢極(ji)(ji)內(nei)縮量及鎢極(ji)(ji)與(yu)噴嘴(zui)(zui)壓縮孔的同心度，同心度調(diao)節要(yao)視(shi)高(gao)頻火(huo)花分布情況而定，一般在(zai)看到(dao)高(gao)頻火(huo)花均(jun)勻分布在(zai)鎢極(ji)(ji)四(si)周75％～80％以上時即可(ke)。噴嘴(zui)(zui)分收斂擴散(san)型和(he)普通(tong)圓柱型。收斂擴散(san)型噴嘴(zui)(zui)減弱噴嘴(zui)(zui)壓縮程度，但是可(ke)以采用更大焊接電(dian)流而不產生雙弧，這樣可(ke)加大工(gong)件厚度和(he)焊接速度。當鎢極(ji)(ji)伸出噴嘴(zui)(zui)時，電(dian)弧變為自由電(dian)弧，無壓縮效果。
c. 控制筒體間隙(xi)和錯邊量
焊(han)前要控制筒體間(jian)隙和錯邊(bian)量(liang)小于1mm。如果(guo)錯邊(bian)量(liang)略大(da)，可以通過加大(da)焊(han)接參數來(lai)補(bu)償。裝配(pei)工件時采用手(shou)工TIG焊(han)焊(han)接定位(wei)焊(han)點(dian)，每隔(ge)150mm焊(han)接一(yi)個定位(wei)焊(han)縫(feng)，長度以4～5mm為宜。
特(te)別提示：焊前要確保焊槍(qiang)噴嘴與焊縫(feng)中心(xin)同心(xin)，以避免背面局部(bu)未熔合。
2. 焊接(jie)過(guo)程的控制(zhi)
a. 引弧
首先接(jie)(jie)通(tong)(tong)鎢極(ji)(ji)與(yu)(yu)噴嘴(zui)(zui)(zui)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)路，引燃(ran)鎢極(ji)(ji)與(yu)(yu)噴嘴(zui)(zui)(zui)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)；然后迅(xun)速接(jie)(jie)通(tong)(tong)鎢極(ji)(ji)和(he)焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)路，使(shi)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)轉移(yi)(yi)到鎢極(ji)(ji)和(he)焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)直接(jie)(jie)燃(ran)燒；同時(shi)切斷(duan)鎢極(ji)(ji)和(he)噴嘴(zui)(zui)(zui)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)路，轉移(yi)(yi)型等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)就正式建(jian)立(li)。在正常工(gong)作狀態(tai)下，噴嘴(zui)(zui)(zui)不帶電(dian)(dian)(dian)，在開始引弧(hu)(hu)時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)只作為建(jian)立(li)轉移(yi)(yi)弧(hu)(hu)的(de)中間(jian)(jian)媒介。正常的(de)轉移(yi)(yi)弧(hu)(hu)應建(jian)立(li)在電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)，但對于某一(yi)個噴嘴(zui)(zui)(zui)，若離(li)子(zi)(zi)氣流量(liang)過(guo)小、電(dian)(dian)(dian)流過(guo)大或者噴嘴(zui)(zui)(zui)與(yu)(yu)焊(han)(han)件(jian)接(jie)(jie)觸，噴嘴(zui)(zui)(zui)內壁(bi)表面的(de)冷氣膜便(bian)容易(yi)被擊穿(chuan)而形成(cheng)串聯雙弧(hu)(hu)。這(zhe)時(shi)，一(yi)個電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)在電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)噴嘴(zui)(zui)(zui)之(zhi)間(jian)(jian)，另一(yi)個電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)在噴嘴(zui)(zui)(zui)與(yu)(yu)焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)，出現雙弧(hu)(hu)將(jiang)會(hui)破壞正常的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)，嚴重時(shi)還會(hui)燒毀噴嘴(zui)(zui)(zui)。
b. 焊接中(zhong)工藝參數(shu)的選擇
①. 焊接電(dian)流(liu)：板厚和(he)噴嘴結構確定后，選定穩定形成小孔效(xiao)應的合(he)適電(dian)流(liu)，且與離(li)子氣(qi)流(liu)量有(you)關(guan)。
②. 焊接速度：焊接速度是影響小孔效應的一個重要參數。其他條件一定時，焊速增大，焊接熱輸入減小，小孔直徑亦隨之減小，最后消失；反之如果焊速太低，母材過熱，背面焊縫會出現下陷，甚至燒穿。
③. 離子氣流量：離子氣流量增大，可使等離子流力度和熔透能力增大，在其他條件不變時，為了形成小孔效應，必須要有足夠的離子氣流量；但離子氣流量過大也不好，會使小孔直徑過大而不能保證焊縫成形。總之，噴嘴孔徑確定后，離子氣流量、焊接電流和焊接速度這三者之間要有機地匹配，才能獲得滿意的焊縫。
c. 其他參數的選擇
①. 噴嘴距離一般取3～8mm。
②. 等離子弧焊槍有兩層氣體，即從噴嘴流出的離子氣和從保護氣罩流出的保護氣，保護氣體流量一般在15～30L／min。有時為了加強保護，還需使用保護拖罩及通氣的背面墊板以擴大保護氣的保護范圍。
③. 小孔效應的等離子氣流為4.0～6.5L／min；熔透性的等離子氣流量應小些，范圍在1.5～2.0L／min。
三、焊(han)接(jie)工(gong)藝評定后(hou)的焊(han)接(jie)參數
1. 小孔等離子弧焊(han)焊(han)接(jie)參數（不開坡口）（見(jian)表(biao)3-77）。
注(zhu)：焊槍(qiang)保護氣(qi)流量(liang)(liang)20～25L／min；拖罩氣(qi)體(ti)流量(liang)(liang)20～25L／min；背面保護氣(qi)體(ti)流量(liang)(liang)10～15L／min；送絲速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小(xiao)孔等離(li)子弧焊(han)打(da)底，熔(rong)透(tou)型等離(li)子弧蓋面(mian)的(de)焊(han)接參數。
注：1．第1層小孔離子氣(qi)Ar流量6.7L／min；第2層熔透型離子氣(qi)Ar流量1.3L／min。
2．保護氣（氣體分(fen)數）：Ar95％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩氣體流量20L／min；Ar背面氣體流量8L／min。
3. 表(biao)3-79為小孔等(deng)離子弧(hu)焊進(jin)行打(da)底、焊條電弧(hu)焊（SMAW）蓋面的焊接參(can)數。
注：離子氣(qi)Ar流量6.7L／min；保(bao)護氣(qi)（氣(qi)體分數）：A195％＋He5％，流量20L／min；Ar拖(tuo)罩(zhao)氣(qi)20L／min；Ar背氣(qi)8L／min。
可以(yi)認為(wei)：對于板厚8～10mm時開Y形坡(po)口可以(yi)多道焊(han)完(wan)成，也可以(yi)采用小孔等離子(zi)弧(hu)焊(han)打底(di)，而(er)后再(zai)用焊(han)條電弧(hu)焊(han)或(huo)熔化極(ji)氣體保護組合焊(han)完(wan)成。
四、焊接接頭質(zhi)量評估
經焊(han)接工(gong)藝評定后檢查：
1. 焊縫表(biao)面無氣孔有深度不大于0.5mm的咬邊，開坡口比不開坡口焊縫成形(xing)更美觀。
2. 進行(xing)100％X射線檢測，無缺陷。
3. 力學性(xing)能檢查(cha)：抗拉強度和彎(wan)曲試驗(yan)均合格(ge)，符(fu)合ASME IX標準，厚(hou)度范(fan)圍為1.6~20mm。
五、制造能(neng)力
該廠除了完成此產(chan)品(pin)外，還用該自動(dong)焊接裝置成功地在消聲器產(chan)品(pin)中對(dui)不銹鋼筒體(ti)的縱焊縫，管(guan)道(dao)縱、環(huan)縫（管(guan)道(dao)長度一(yi)般(ban)為6m）進(jin)行(xing)了焊接，產(chan)品(pin)焊接質量穩定且提高了生產(chan)效(xiao)率。
