浙江至德鋼業有限公司用等離(li)子(zi)弧焊(han)焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧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(jian)腐(fu)蝕(shi)能力。
小(xiao)孔(kong)(kong)型(xing)和熔(rong)(rong)(rong)透型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)，這兩種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法，都適用于大直(zhi)徑筒體縱、環縫的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。小(xiao)孔(kong)(kong)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)可產(chan)(chan)生強有(you)力的(de)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)束，與激光或電(dian)子(zi)束焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)一樣，它能(neng)夠在材(cai)料上(shang)(shang)產(chan)(chan)生充分(fen)的(de)熔(rong)(rong)(rong)融。施(shi)焊(han)(han)(han)時，壓(ya)縮的(de)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)焰流速(su)度較快，電(dian)弧(hu)細長(chang)而(er)(er)有(you)力，為(wei)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)前(qian)端穿透焊(han)(han)(han)件而(er)(er)形成一個小(xiao)孔(kong)(kong)，焰流穿過母材(cai)而(er)(er)噴出，稱之(zhi)小(xiao)孔(kong)(kong)效(xiao)應。由(you)于等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)能(neng)量(liang)密度的(de)提(ti)高有(you)一定(ding)限(xian)制(zhi)。因此，小(xiao)孔(kong)(kong)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)只(zhi)能(neng)在有(you)限(xian)厚板(ban)上(shang)(shang)進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。當等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)氣(qi)流量(liang)較小(xiao)、弧(hu)柱壓(ya)縮程度較弱時，此種等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程中只(zhi)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)焊(han)(han)(han)件而(er)(er)不產(chan)(chan)生小(xiao)孔(kong)(kong)效(xiao)應，焊(han)(han)(han)縫成形原(yuan)理(li)與鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)相似，稱為(wei)熔(rong)(rong)(rong)透型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)或稱柔性等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)，主要(yao)用于3mm以下薄板(ban)單(dan)面焊(han)(han)(han)雙面成形及厚板(ban)的(de)多層焊(han)(han)(han)。
一、產品(pin)焊(han)(han)接時自動焊(han)(han)機裝(zhuang)備配置
配(pei)備(bei)了十(shi)字操作架、滾(gun)輪架、壓床及焊(han)接(jie)(jie)系統(tong)。縱縫、環(huan)縫用(yong)不同的(de)工裝(zhuang)，共用(yong)一套焊(han)接(jie)(jie)系統(tong)。電(dian)(dian)源(yuan)配(pei)備(bei)是法國(guo)原裝(zhuang)等離子弧焊(han)電(dian)(dian)源(yuan)，可(ke)儲(chu)存參數(shu)，通(tong)過預(yu)先參數(shu)設置并修(xiu)改后保存，焊(han)接(jie)(jie)時調(diao)用(yong)。可(ke)調(diao)送絲(si)機(ji)構由直流電(dian)(dian)動機(ji)驅動，可(ke)輸(shu)送φ0.8mm～φ1.6mm的(de)焊(han)絲(si)。
1. 縱縫工裝
縱(zong)縫(feng)(feng)采用壓床工裝(zhuang)，氣動琴健壓板(ban)分別(bie)加(jia)壓固定工件(jian)，配備焊(han)縫(feng)(feng)定位裝(zhuang)置(zhi)。壓床上圓柱形芯(xin)軸頂端(duan)帶有凹槽銅(tong)墊，槽內(nei)通背(bei)面保(bao)護氣體。銅(tong)墊如(ru)圖(tu)3-85所(suo)示，凹槽寬(kuan)13mm，深19mm。焊(han)接縱(zong)縫(feng)(feng)時采用引弧板(ban)和引出(chu)板(ban)，將小孔起始區及收尾區引出(chu)筒(tong)體焊(han)縫(feng)(feng)以外，以保(bao)證焊(han)縫(feng)(feng)質量。
2. 環縫工(gong)裝(zhuang)
環縫焊接通過流輪架轉動工件，操作架機頭在筒體頂端外側固定焊接。環縫等離子弧(hu)焊時，環縫正面(mian)采用圓(yuan)弧(hu)狀氣體保護拖罩，背面(mian)也采有圓(yuan)弧(hu)狀氣體保護裝置，如圖3-86所示。采用電(dian)流及離子氣量遞增的方式形成合適的小孔(kong)形成區；同(tong)樣采用電(dian)流及離子氣量遞減的方式獲得小孔(kong)收(shou)尾(wei)區。
二、焊接工(gong)藝評定后的焊接工(gong)藝要點
1. 焊前準(zhun)備
a. 坡口(kou)選(xuan)擇(ze)
焊(han)(han)接(jie)厚4～8mm板(ban)可不(bu)開坡口(kou)，但(dan)厚度＞8mm的(de)板(ban)最(zui)好略開坡口(kou)，鈍邊留5～6mm，如圖3-87。第一道焊(han)(han)縫采用(yong)小孔法焊(han)(han)接(jie)（可不(bu)加絲），填(tian)充焊(han)(han)道則采用(yong)柔(rou)性等離子弧(hu)熔(rong)透法完成，這樣(yang)可使(shi)焊(han)(han)縫表面(mian)成形美(mei)觀。
b. 裝配好鎢極
調整(zheng)好鎢(wu)極(ji)(ji)內縮(suo)(suo)量及(ji)鎢(wu)極(ji)(ji)與噴(pen)(pen)(pen)嘴壓(ya)縮(suo)(suo)孔的同心(xin)度(du)(du)，同心(xin)度(du)(du)調節要視高(gao)頻火花(hua)分布情況而定，一般在看到高(gao)頻火花(hua)均勻分布在鎢(wu)極(ji)(ji)四周(zhou)75％～80％以(yi)上時(shi)(shi)即可(ke)。噴(pen)(pen)(pen)嘴分收斂擴散型和普通圓柱型。收斂擴散型噴(pen)(pen)(pen)嘴減弱噴(pen)(pen)(pen)嘴壓(ya)縮(suo)(suo)程度(du)(du)，但是可(ke)以(yi)采用更大(da)焊(han)接(jie)(jie)電(dian)流(liu)而不產生雙弧，這樣(yang)可(ke)加大(da)工件厚度(du)(du)和焊(han)接(jie)(jie)速度(du)(du)。當鎢(wu)極(ji)(ji)伸出(chu)噴(pen)(pen)(pen)嘴時(shi)(shi)，電(dian)弧變為自(zi)由電(dian)弧，無壓(ya)縮(suo)(suo)效果。
c. 控制筒體間隙和錯邊量(liang)
焊(han)前要(yao)控制(zhi)筒體間隙和錯邊(bian)量小于1mm。如果錯邊(bian)量略大(da)，可以(yi)通過加大(da)焊(han)接(jie)參(can)數來(lai)補償。裝配工(gong)(gong)件時采用(yong)手(shou)工(gong)(gong)TIG焊(han)焊(han)接(jie)定(ding)位焊(han)點(dian)，每隔150mm焊(han)接(jie)一個(ge)定(ding)位焊(han)縫，長度以(yi)4～5mm為宜。
特別提示：焊前(qian)要(yao)確保焊槍噴嘴與(yu)焊縫中心同心，以(yi)避(bi)免背面局部未熔合。
2. 焊接(jie)過程的控制(zhi)
a. 引弧
首(shou)先接(jie)(jie)通鎢(wu)極(ji)(ji)與噴(pen)嘴(zui)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)，引燃鎢(wu)極(ji)(ji)與噴(pen)嘴(zui)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)；然(ran)后迅(xun)速(su)接(jie)(jie)通鎢(wu)極(ji)(ji)和焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)電(dian)(dian)路(lu)(lu)，使電(dian)(dian)弧(hu)(hu)轉移(yi)(yi)到(dao)鎢(wu)極(ji)(ji)和焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)直接(jie)(jie)燃燒(shao)；同時切(qie)斷鎢(wu)極(ji)(ji)和噴(pen)嘴(zui)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)，轉移(yi)(yi)型等離子弧(hu)(hu)就正(zheng)(zheng)式建(jian)立(li)。在(zai)(zai)正(zheng)(zheng)常工作(zuo)狀(zhuang)態下，噴(pen)嘴(zui)不(bu)帶電(dian)(dian)，在(zai)(zai)開(kai)始引弧(hu)(hu)時產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)等離子弧(hu)(hu)只作(zuo)為建(jian)立(li)轉移(yi)(yi)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)中間(jian)(jian)(jian)媒介。正(zheng)(zheng)常的(de)(de)(de)(de)轉移(yi)(yi)弧(hu)(hu)應(ying)建(jian)立(li)在(zai)(zai)電(dian)(dian)極(ji)(ji)與焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)，但對(dui)于(yu)某一(yi)個(ge)噴(pen)嘴(zui)，若離子氣流量過(guo)(guo)小、電(dian)(dian)流過(guo)(guo)大(da)或者噴(pen)嘴(zui)與焊(han)(han)件(jian)接(jie)(jie)觸(chu)，噴(pen)嘴(zui)內壁表面(mian)的(de)(de)(de)(de)冷氣膜便容易被擊穿而形成串聯雙弧(hu)(hu)。這時，一(yi)個(ge)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在(zai)(zai)電(dian)(dian)極(ji)(ji)與噴(pen)嘴(zui)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)，另一(yi)個(ge)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在(zai)(zai)噴(pen)嘴(zui)與焊(han)(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)，出現雙弧(hu)(hu)將(jiang)會破壞正(zheng)(zheng)常的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)，嚴(yan)重時還會燒(shao)毀噴(pen)嘴(zui)。
b. 焊接中工(gong)藝參數的選(xuan)擇(ze)
①. 焊接電流：板厚(hou)和噴嘴(zui)結構確定(ding)后，選定(ding)穩定(ding)形成小(xiao)孔效(xiao)應的合適電流，且與離子氣(qi)流量(liang)有關(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(qi)他參(can)數(shu)的選(xuan)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)接工藝評(ping)定后的焊(han)接參數
1. 小孔等離子弧焊焊接參數（不開坡(po)口）（見表3-77）。
注(zhu)：焊(han)槍(qiang)保(bao)護氣(qi)(qi)流(liu)量(liang)(liang)(liang)20～25L／min；拖(tuo)罩(zhao)氣(qi)(qi)體流(liu)量(liang)(liang)(liang)20～25L／min；背面保(bao)護氣(qi)(qi)體流(liu)量(liang)(liang)(liang)10～15L／min；送絲速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等離(li)子弧(hu)焊(han)打底，熔透型等離(li)子弧(hu)蓋面(mian)的焊(han)接參數。
注：1．第1層小孔離(li)子氣(qi)Ar流量6.7L／min；第2層熔透型離(li)子氣(qi)Ar流量1.3L／min。
2．保護氣(qi)（氣(qi)體(ti)(ti)分數(shu)）：Ar95％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖罩(zhao)氣(qi)體(ti)(ti)流(liu)量20L／min；Ar背面氣(qi)體(ti)(ti)流(liu)量8L／min。
3. 表3-79為小孔(kong)等離子弧焊(han)進行打底(di)、焊(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)（SMAW）蓋面(mian)的焊(han)接參數(shu)。
注：離(li)子氣Ar流(liu)量6.7L／min；保(bao)護氣（氣體分數）：A195％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可(ke)以(yi)認為：對于(yu)板厚8～10mm時開Y形坡(po)口(kou)可(ke)以(yi)多道焊完成(cheng)(cheng)，也可(ke)以(yi)采用小孔(kong)等離(li)子弧焊打底，而(er)后再用焊條電弧焊或熔(rong)化極氣體保(bao)護組合焊完成(cheng)(cheng)。
四、焊接接頭(tou)質量評估
經(jing)焊接工(gong)藝評定后檢查：
1. 焊縫表面無(wu)氣孔有深度不大于0.5mm的(de)咬邊，開坡口比不開坡口焊縫成形更美觀。
2. 進行100％X射線(xian)檢測，無缺陷。
3. 力學性能(neng)檢查：抗拉強(qiang)度和彎(wan)曲試驗(yan)均(jun)合格，符合ASME IX標準，厚度范圍為1.6~20mm。
五、制(zhi)造(zao)能(neng)力
該(gai)(gai)廠除了完成此(ci)產品外(wai)，還用(yong)該(gai)(gai)自動(dong)焊接(jie)裝(zhuang)置成功地在消聲(sheng)器產品中對(dui)不銹鋼筒體(ti)的縱焊縫，管道縱、環縫（管道長度一般為6m）進行(xing)了焊接(jie)，產品焊接(jie)質量穩定且提高(gao)了生產效率。
