浙江至德鋼業有限公司用等離子弧(hu)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腐蝕能力。
小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)(xing)和(he)熔透型(xing)(xing)(xing)等(deng)離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)，這兩種焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法，都(dou)適用于大直(zhi)徑(jing)筒體(ti)縱、環(huan)縫(feng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)。小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)可產生強(qiang)有(you)力的(de)等(deng)離子(zi)(zi)束(shu)，與激光或(huo)電子(zi)(zi)束(shu)焊(han)(han)接(jie)(jie)一(yi)樣，它(ta)能(neng)夠(gou)在材料(liao)上(shang)產生充分的(de)熔融(rong)。施焊(han)(han)時(shi)(shi)，壓(ya)縮(suo)的(de)等(deng)離子(zi)(zi)焰流(liu)速度(du)(du)較(jiao)(jiao)快，電弧細長(chang)而有(you)力，為(wei)熔池前(qian)端穿透焊(han)(han)件而形(xing)(xing)成一(yi)個小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)，焰流(liu)穿過(guo)母材而噴出，稱(cheng)(cheng)之(zhi)小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)效應。由于等(deng)離子(zi)(zi)弧能(neng)量密度(du)(du)的(de)提高有(you)一(yi)定(ding)限制。因此，小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)(xing)等(deng)離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)只能(neng)在有(you)限厚(hou)板(ban)上(shang)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)。當等(deng)離子(zi)(zi)氣流(liu)量較(jiao)(jiao)小(xiao)、弧柱壓(ya)縮(suo)程度(du)(du)較(jiao)(jiao)弱(ruo)時(shi)(shi)，此種等(deng)離子(zi)(zi)弧在焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中只熔化焊(han)(han)件而不(bu)產生小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)效應，焊(han)(han)縫(feng)成形(xing)(xing)原理與鎢極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)相(xiang)似，稱(cheng)(cheng)為(wei)熔透型(xing)(xing)(xing)等(deng)離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)或(huo)稱(cheng)(cheng)柔性等(deng)離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)，主(zhu)要用于3mm以(yi)下薄板(ban)單面焊(han)(han)雙面成形(xing)(xing)及(ji)厚(hou)板(ban)的(de)多層焊(han)(han)。
一、產(chan)品焊接時(shi)自動焊機裝(zhuang)備配(pei)置
配備了十字操作(zuo)架(jia)、滾(gun)輪架(jia)、壓床及焊接(jie)(jie)系統(tong)。縱縫、環縫用(yong)不同的工裝(zhuang)，共用(yong)一套焊接(jie)(jie)系統(tong)。電(dian)源配備是法國原裝(zhuang)等離子弧焊電(dian)源，可(ke)儲存(cun)參(can)數，通(tong)過預先參(can)數設置并修改后保存(cun)，焊接(jie)(jie)時調用(yong)。可(ke)調送(song)絲機構由直流電(dian)動機驅(qu)動，可(ke)輸送(song)φ0.8mm～φ1.6mm的焊絲。
1. 縱縫(feng)工(gong)裝(zhuang)
縱(zong)縫(feng)采用(yong)壓(ya)床工(gong)裝，氣動(dong)琴健壓(ya)板分別加壓(ya)固定工(gong)件，配備焊(han)縫(feng)定位(wei)裝置。壓(ya)床上圓柱形芯軸頂(ding)端帶有凹槽(cao)銅墊(dian)，槽(cao)內(nei)通背面(mian)保(bao)(bao)護氣體。銅墊(dian)如(ru)圖(tu)3-85所示，凹槽(cao)寬13mm，深19mm。焊(han)接縱(zong)縫(feng)時(shi)采用(yong)引(yin)弧(hu)板和引(yin)出(chu)板，將小孔起始區及收尾區引(yin)出(chu)筒(tong)體焊(han)縫(feng)以(yi)外，以(yi)保(bao)(bao)證焊(han)縫(feng)質(zhi)量。
2. 環縫工裝
環(huan)縫(feng)焊接通(tong)過流(liu)輪(lun)架(jia)轉動工件，操作(zuo)架(jia)機(ji)頭在(zai)筒體頂端外(wai)側固定焊接。環(huan)縫(feng)等離子弧(hu)焊時，環(huan)縫(feng)正面采(cai)用(yong)圓弧(hu)狀氣(qi)體保護拖罩(zhao)，背(bei)面也采(cai)有圓弧(hu)狀氣(qi)體保護裝(zhuang)置，如(ru)圖3-86所示。采(cai)用(yong)電(dian)流(liu)及離子氣(qi)量(liang)(liang)遞增的方式(shi)形成(cheng)合(he)適的小孔(kong)形成(cheng)區；同樣采(cai)用(yong)電(dian)流(liu)及離子氣(qi)量(liang)(liang)遞減的方式(shi)獲得小孔(kong)收尾區。
二、焊接(jie)工(gong)藝評定后(hou)的焊接(jie)工(gong)藝要點
1. 焊(han)前準備
a. 坡口選擇
焊接(jie)厚(hou)4～8mm板(ban)可(ke)不開坡(po)口，但厚(hou)度＞8mm的板(ban)最好(hao)略開坡(po)口，鈍(dun)邊(bian)留5～6mm，如圖3-87。第(di)一道焊縫采用(yong)小孔法焊接(jie)（可(ke)不加(jia)絲），填充焊道則采用(yong)柔性等離子弧熔透(tou)法完成，這樣可(ke)使焊縫表面(mian)成形美觀(guan)。
b. 裝配(pei)好鎢極
調(diao)整好鎢(wu)(wu)極內縮(suo)量及鎢(wu)(wu)極與噴(pen)嘴(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)孔的(de)同心度(du)，同心度(du)調(diao)節(jie)要視高頻火花分布情(qing)況(kuang)而(er)(er)定，一般(ban)在(zai)看到高頻火花均勻分布在(zai)鎢(wu)(wu)極四(si)周75％～80％以上時即可。噴(pen)嘴(zui)(zui)分收斂擴散(san)型和普通(tong)圓柱型。收斂擴散(san)型噴(pen)嘴(zui)(zui)減弱噴(pen)嘴(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)程度(du)，但是可以采用更大焊接電(dian)(dian)流而(er)(er)不(bu)產生雙弧，這樣可加(jia)大工件厚度(du)和焊接速(su)度(du)。當鎢(wu)(wu)極伸出噴(pen)嘴(zui)(zui)時，電(dian)(dian)弧變為自由電(dian)(dian)弧，無壓(ya)縮(suo)效果。
c. 控制筒體間隙和錯(cuo)邊量(liang)
焊(han)(han)前要(yao)控制筒體間隙(xi)和錯(cuo)邊量小于1mm。如果錯(cuo)邊量略(lve)大，可以通(tong)過加大焊(han)(han)接參數來補償。裝配工(gong)件(jian)時采(cai)用手工(gong)TIG焊(han)(han)焊(han)(han)接定位焊(han)(han)點，每隔150mm焊(han)(han)接一(yi)個(ge)定位焊(han)(han)縫，長(chang)度以4～5mm為(wei)宜。
特(te)別提(ti)示(shi)：焊(han)前要(yao)確(que)保(bao)焊(han)槍噴嘴與焊(han)縫中心同心，以避(bi)免背面局部未熔合(he)。
2. 焊接過程(cheng)的控制
a. 引弧
首(shou)先接(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴嘴之間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)路，引(yin)燃(ran)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴嘴之間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)；然(ran)后迅速(su)接(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)焊(han)件(jian)之間(jian)電(dian)(dian)(dian)路，使電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)轉(zhuan)移(yi)到(dao)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)焊(han)件(jian)之間(jian)直接(jie)燃(ran)燒；同(tong)時切(qie)斷鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)噴嘴之間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)路，轉(zhuan)移(yi)型(xing)等離子弧(hu)(hu)就正式(shi)建立。在(zai)(zai)正常(chang)工作狀態下，噴嘴不帶(dai)電(dian)(dian)(dian)，在(zai)(zai)開始引(yin)弧(hu)(hu)時產(chan)(chan)生的(de)等離子弧(hu)(hu)只作為建立轉(zhuan)移(yi)弧(hu)(hu)的(de)中間(jian)媒介。正常(chang)的(de)轉(zhuan)移(yi)弧(hu)(hu)應(ying)建立在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)焊(han)件(jian)之間(jian)，但對(dui)于(yu)某一個噴嘴，若(ruo)離子氣流量(liang)過(guo)小、電(dian)(dian)(dian)流過(guo)大(da)或者噴嘴與(yu)焊(han)件(jian)接(jie)觸，噴嘴內壁(bi)表面(mian)的(de)冷氣膜便容易(yi)被(bei)擊穿而形成串聯雙(shuang)弧(hu)(hu)。這時，一個電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)(chan)生在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)噴嘴之間(jian)，另(ling)一個電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)(chan)生在(zai)(zai)噴嘴與(yu)焊(han)件(jian)之間(jian)，出(chu)現雙(shuang)弧(hu)(hu)將會破壞(huai)正常(chang)的(de)焊(han)接(jie)，嚴(yan)重時還會燒毀噴嘴。
b. 焊接中工藝參數的選擇
①. 焊接電(dian)流：板厚和(he)噴嘴結構確定后，選定穩定形成(cheng)小孔效應的合適(shi)電(dian)流，且與(yu)離子氣流量有關。
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(de)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、焊接(jie)工藝評(ping)定后的焊接(jie)參數
1. 小孔等離子弧焊焊接參數（不開坡(po)口）（見表3-77）。
注：焊槍保護氣流量20～25L／min；拖罩氣體流量20～25L／min；背面保護氣體流量10～15L／min；送絲(si)速度(du)120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等(deng)離子(zi)弧(hu)焊(han)打底，熔透型等(deng)離子(zi)弧(hu)蓋(gai)面的焊(han)接(jie)參數。
注：1．第(di)1層(ceng)(ceng)小孔離子(zi)氣Ar流量6.7L／min；第(di)2層(ceng)(ceng)熔透型(xing)離子(zi)氣Ar流量1.3L／min。
2．保(bao)護氣（氣體(ti)(ti)(ti)分數）：Ar95％＋He5％，流量(liang)20L／min；Ar拖罩氣體(ti)(ti)(ti)流量(liang)20L／min；Ar背面氣體(ti)(ti)(ti)流量(liang)8L／min。
3. 表3-79為小孔等(deng)離子弧(hu)焊進行打底、焊條電弧(hu)焊（SMAW）蓋面的(de)焊接參數。
注(zhu)：離子氣Ar流量6.7L／min；保護氣（氣體(ti)分數）：A195％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可(ke)以(yi)認為：對于板厚8～10mm時開Y形坡(po)口可(ke)以(yi)多道焊完成，也可(ke)以(yi)采用小孔等離子弧焊打底，而后再用焊條電弧焊或熔化極氣體保護(hu)組合焊完成。
四(si)、焊接接頭質量評估(gu)
經焊接工藝評定后檢(jian)查：
1. 焊縫表(biao)面無氣孔有深度不大于(yu)0.5mm的咬(yao)邊(bian)，開坡(po)口比不開坡(po)口焊縫成形(xing)更(geng)美觀。
2. 進行100％X射線檢測(ce)，無(wu)缺(que)陷(xian)。
3. 力學性能檢查：抗拉強度和彎曲試驗(yan)均合格，符合ASME IX標準，厚度范圍(wei)為1.6~20mm。
五、制(zhi)造能(neng)力(li)
該(gai)廠除(chu)了(le)完成(cheng)此產(chan)品(pin)外，還用該(gai)自動焊(han)(han)接(jie)裝置(zhi)成(cheng)功地在消(xiao)聲器(qi)產(chan)品(pin)中(zhong)對不銹(xiu)鋼筒體(ti)的(de)縱焊(han)(han)縫，管道縱、環縫（管道長度一般為6m）進行(xing)了(le)焊(han)(han)接(jie)，產(chan)品(pin)焊(han)(han)接(jie)質量穩定且提高了(le)生產(chan)效(xiao)率(lv)。
