等离子弧焊的主要工艺参数详解

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：利用熔透法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流这三个工艺参数应相互匹配。大电流焊接时保护气和等离子气应用同种气体以提高电弧的稳定性。对不留间隙的Ⅰ型对接接头进行等离子弧焊时一般可不填充焊丝。

1.喷嘴孔径

喷嘴孔径直接决定对等离子弧的压缩程度，是选择其他参数的前提。在焊接生产过程中，当焊件厚度增大时，焊接电流也应增大，但一定孔径的喷嘴其许用电流是有限制的，见表3-39。因此，一般应按焊件厚度和所需电流值确定喷嘴孔径。

表3-39 喷嘴孔径与许用电流

一般来说，进行穿透焊时宜选用细小的喷嘴孔径，进行熔透焊时可用较大的喷嘴孔径。表3-36中所列许用电流有较大的范围。这是因为许用电流还受喷嘴冷却效果、钨极内缩大小的影响一般喷嘴冷却效果好、钨极内缩小，许用电流可较大，反之则较小。

2.焊接电流

焊接电流是根据板厚或熔透要求来选定。当其他条件不变时，焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大。当采用穿孔法焊接时，如果电流太小，则形成小孔的直径也小，甚至不能形成小孔无法实现穿透法焊接。如果电流过大，则形成的小孔直径也过大，熔化金属过多，易造成熔池金属坠落，也无法实现穿透法焊接。同时，电流过大还容易引起双弧现象。

因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关。

3.离子气种类及流量

目前应用最广的离子气是氩气，适用于所有金属。氦气等离子弧由于热导率高、熔深大、穿透能力强等优点，特别适用于焊接导热性好的铝、铜等材料。为了提高生产效率和改善接头质量，针对不同金属可在氩气中加入其他气体。例如焊接不锈钢和镍合金时，可在氩气中加入体积分数为5％～7.5％的氢气。焊接钛及钛合金时，可在氩气中加入体积分数为50％～75％的氦气。

离子气流量直接决定了等离子流力和熔透能力。

当其他条件不变时，离子气流量增加，等离子弧的冲力和穿透能力都增大。但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。因此，应根据喷嘴直径，等离子气的种类，焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。

利用熔透法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。

4.焊接速度(https://www.chuimin.cn)

焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择。其他条件一定时，如果焊速增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减小，甚至消失；如果焊速太低，母材过热，熔池金属容易坠落。因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流这三个工艺参数应相互匹配。

在穿透法焊接过程中，这三个参数匹配的一般规律是：当焊接电流一定时，若增加离子气流量，则应相应增加焊接速度；当离子气流量一定时，若增加焊接速度，则应相应增加焊接电流当焊接速度一定时，若增加离子气流量，则应相应减小焊接电流。

5.保护气体种类和流量的选择

等离子弧焊采用的保护气有氩气、氮气、二氧化碳气、氩＋氢混合气、氩＋二氧化碳混合气、氩＋氦混合气等。氩气、氩＋氦混合气适应所有金属，且可获得优质的焊接接头。氩＋二氧化碳混合气或二氧化碳作保护气可焊接碳钢，降低成本改善焊缝成形克服咬边。氮气或氩＋氢混合气作保护气可焊接铜及其合金，提高热效率和熔深。

大电流焊接时保护气和等离子气应用同种气体以提高电弧的稳定性。保护气的流量根据保护效果选取，保护效果与喷嘴高度有关，当离子气流量一定时，喷嘴高度越高保护气的流量越大但保护气体流量太大会导致气流的紊乱，影响电弧稳定性和保护效果，而保护气流量太小，保护效果也不好。因此，保护气体应与离子气流量保持适当的比例。当增加保护气流量仍不能满足要求时应考虑使用拖尾保护。拖尾保护和背面保护气流量一般在2～5L／min。小孔型焊接保护气体流量一般在15～30Lmin范围内。

6.钨极直径、类型及内缩

等离子弧焊钨极直径的选择与TIG（惰性气体钨极保护焊）相同。根据许用电流选择。钨极端部形状也与TIG相似。钨极材料的选择在直流正接时多用铈钨或钍钨合金，交流时选用钨锆材料。如果使用中出现引弧困难、电弧不稳定、使用时间过短等现象，应考虑钨极成分是否正确且质量是否合格、直径是否合适、极性是否合理。

钨极内缩的影响与等离子气流量相似。在穿透焊其他条件不变时内缩增加，相当于电流增加，焊速降低，焊缝将下凹，并有烧穿现象；内缩减小时，母材根部可能未形成小孔产生未焊透。一般钨极内缩长度为喷嘴孔道长±0.2mm为合适，同时保证钨极应与喷嘴同心。

7.喷嘴至工件的距离

距离过大，熔透能力降低，距离过小则造成喷嘴堵塞，一般取3～8mm。与钨极氩弧焊相比，喷嘴距离的变化对焊接质量的影响不太敏感。

8.送丝速度及位置

送丝速度的快慢影响焊缝余高，且过快会产生未熔合。一般焊丝直径为1.0～1.6mm，送丝速度为0.1～2.0m／min。

对不留间隙的Ⅰ型对接接头进行等离子弧焊时一般可不填充焊丝。若要求余高、开坡口或留间隙则填充焊丝。不预热的冷丝，一般从熔池前沿送入，预热的热丝从熔池后沿送入。