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等离子弧焊接技术

发表时间：2020/6/28 来源：《中国教师》2020年5月2期作者：仇祝正

[导读] 焊接在人们平时的生产生活当中应用非常广泛。一些领域的焊接要求在不断提高，如在航空领域火箭的外壳焊接，常用的焊接方法如手弧焊，氩弧焊等很难达到要求，而等离子弧焊可以很好地进行焊接，满足这些焊件特殊的要求，随着等离子弧焊接技术在一些尖端领域的应用，如航空，军事等。等离子弧焊接技术的研究得到了极大地发展。

仇祝正    乳山市职业中等专业学校机修焊接组山东乳山 264500
摘要: 焊接在人们平时的生产生活当中应用非常广泛。一些领域的焊接要求在不断提高，如在航空领域火箭的外壳焊接，常用的焊接方法如手弧焊，氩弧焊等很难达到要求，而等离子弧焊可以很好地进行焊接，满足这些焊件特殊的要求，随着等离子弧焊接技术在一些尖端领域的应用，如航空，军事等。等离子弧焊接技术的研究得到了极大地发展。
关键词：等离子弧形成等离子弧应用等离子弧分类
一般的焊接电弧在没有收到外界的压缩，称为自由电弧，自由电弧的气体电离是不充分的，能量是不能高度集中，并且弧柱随着功率的增加而增加，所以弧柱的电流密度几乎是常数，其温度大约是5000℃-7700℃。如果对自由电弧进行强迫的压缩，就能得到导电截面收缩的比较小，而能量能更加集中，弧柱的气体几乎达到全部电离状态的电弧，叫等离子弧。
    1.等离子弧的形成
用压缩电弧的方法将钨极缩入喷嘴内部，并在水冷喷嘴中通入一定的压力和流量的离子气，强迫电弧通过喷嘴孔道，以形成高温，高能量的的等离子弧。
电弧在三种压缩的作用之下，弧柱截面很细，温度很高，弧柱内的气体也得到了高度的电离，形成稳定的等离子弧。
    2.等离子弧的类型以及应用
    2.1“非转移弧”
   钨极接负极，喷嘴接正极，焊件不接电源，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，这种等离子弧叫等离子焰。由于焊件不接电源，工作时只靠等离子焰加热，所以加热量和温度较低。主要用于喷涂、焊接、以及切割较薄的金属等非金属。
    2.2“转移弧”
   钨极接负极，焊件接正极，电弧由辅助电极高频引弧后，当电极与焊接间加上一个较高的电压之后，在转移到电焊与焊件间，电弧燃烧在钨极与工件之间，这个电弧就称为转移弧。这时电极与喷嘴的电弧就熄灭，由于高温的阳极斑点在焊件上，工件的热量很高，可以应用于中厚板的焊接。
    3.等离子弧的焊接
等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。但是，通过安置的电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式：
    3.1微束等离子弧焊（30A以下的熔透型等离子弧焊）
是指电流在30A以下的熔透型等离子弧焊，通常称为微束等离子弧焊。为了保证小电流等离子弧的稳定，一般采用混合型等离子弧。主要用于超薄件的焊接。

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    3.2熔透型等离子弧焊（15～200A）
它是采用较小的焊接电流和较小的离子气流量，等离子弧在焊接过程中只熔化焊件不产生小孔效应，焊接方法与钨极氩弧焊很相似，焊接时可以不添加金属，主要用于薄板0.5～2.5mm的焊接。
    3.3穿透型等离子弧焊（100～300A）
又称穿孔型焊接法，通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，利用它温度高、能量密度强、穿透力强的特点，焊接时等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流量的作用下形成一个穿透焊件的小孔（小孔背面露出等离子弧），形成了正反面都有波纹的焊缝，即所谓的“小孔效应”，焊接时一般不加金属。适用于3～8mm的不锈钢、2～6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合金的焊接。
    4.等离子弧焊接特点
   (1)采用等离子弧焊时的特定工艺优点，不仅主要表现在微型等离子弧焊的板材厚度范围方面，而且涉及使用锁孔技术。通过可调频率使用低脉冲焊接电流，等离子弧焊可以更好的方式控制电弧能量的大小，能够通过现代控制系统可靠地同步监测各种设定值的执行情况。
   (2)用粉末等离子弧焊焊接薄板和管道时，具有焊接速度快、热输入小和变形小等优点。
   (3)等离子弧焊接时，锁孔技术的优点还清楚地在板厚达10mm的材料焊接方面体现。在应用技术中，粉末等离子弧焊接具有稳固的市场地位。这种新的工艺也将会在机器人上得到应用。
    5.等离子弧焊接技术的应用
焊接作为机械加工的一种重要的方法，是石油工业的一个重要环节。由于等离子弧焊接的高质量等特点，在管道加工、液化石油气瓶等领域中应用已初见规模，如不锈钢的焊接，通过等离子弧焊接的单面焊双面成型的特点，不仅大大提高了焊接效率，而且焊接质量大幅度提高，返修率接近为零。
等离子弧焊接广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。
    6.总结：
    等离子弧焊接技术发展至今仅仅经历了60余年，其最初在航空航天工业中得到重视，并且应用逐步加强，随着石油工业，汽车工业以及核电工业的发展，对于高质量的等离子弧焊接技术将会得到更加广泛的应用。作为等离子弧的技术的发展方向，程序化控制的自动等离子弧焊接技术在再制造工业中必然会得到更广泛的应用。参考文献：
【1】西口公之《等离子弧焊接和切割》航空工艺技术 1997
【2】张梦欣《等离子弧焊接》中国劳动社会保障出版社 2005
【3】王宗杰《熔焊的方法及设备》机械工业出版社 2007