等离子弧焊的工艺特点：离子弧焊的工艺

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：3）离子气种类及流量：等离子弧焊最常用的保护气体和工作气体是氩气，适用于所有金属。表1-7-2为小电流等离子弧焊时常采用的保护气体。小电流等离子弧焊时，保护气可以不同。表1-7-3 等离子弧焊常见缺陷及消除措施

1.等离子弧焊的工艺特点

（1）等离子弧焊的熔透能力强焊接速度快，温度高，能量密度集中。具有压缩特性的等离子弧，可以使得焊缝的断面成为深而窄的形状，其热影响区和焊接变形也小。该方法的生产效率高，节省焊接材料，适用于绝大多数金属的焊接，特别适合不锈钢、铝、铜、镍基合金、钴基合金、铜基合金及各种铝合金的焊接。

（2）抗弧长波动能力好焊缝成形美观，焊接质量好。在某些焊接条件下，等离子弧焊方法已经可以取代价格昂贵的电子束焊和激光焊。它可以用于宇航飞机液体燃料罐、气垫船和潜水艇的外壳、涡轮机叶片维修等重要零件的焊接，也可以用于像不锈钢储罐、管线等普通零件的焊接。

（3）等离子弧的稳定性好对弧长变化不敏感，可以焊接超薄焊件。

（4）可以减少钨极烧损和防止焊缝夹钨TIG焊电弧需要保持1.5～3mm的电弧长度，否则很容易使钨极与熔池接触，形成短路并造成焊缝夹钨；而等离子弧焊时，电弧总长可以达到2～10mm甚至更长，同时，钨极内缩于喷嘴内，焊缝几乎没有夹钨的现象。

2.等离子弧焊工艺

（1）接头形式通常等离子弧焊的接头形式为I形对接接头、开单面V形和双面V形坡口的对接接头以及开单面U形坡口的对接接头。

（2）焊接参数的选择主要需选择和匹配如下焊接参数。

1）喷嘴的结构和孔径：喷嘴结构是否合理对等离子弧焊的稳定性起着决定性的作用。喷嘴一般采用纯铜制作，并要靠流动的水流进行冷却，冷却方式可以是间接水冷或直接水冷，采用何种方式冷却，主要取决于等离子弧焊枪许用电流的大小。绝大多数焊接枪体采用直接水冷方式，微束等离子弧焊的枪体常采用间接冷却方式。喷嘴孔径要根据工作电流和所需要的等离子气的流量来选择。喷嘴的压缩程度决定了等离子弧的能量密度，所以对于微束和中等强度焊接的“弱”等离子弧，建议采用较大孔径的喷嘴；而对于采用较大电流的小孔法焊接模式，则应采用较小孔径的喷嘴，或配合使用其他的电弧压缩技术，如环形保护气体、三孔式喷嘴技术等。

喷嘴的基本参数有喷嘴孔径d和孔道长度l。d的大小决定了该喷嘴所能允许的工作电流大小。当d一定，而l增大时，电弧的压缩程度会增加，此时枪体的许用焊接电流要相应减小。孔道长度l和喷嘴孔径d的比值η=l/d称为孔道比，是确定等离子弧压缩程度的主要参数。η的大小要根据枪体的用途来选择，等离子转移弧焊接时一般取1.0～1.2。

2）焊接电流：在焊接过程中，根据焊件的材质和厚度首先确定焊接电流，当焊件厚度增大时，焊接电流也应增大，但不能超过喷嘴的最大许用电流。如果电流过小，可能会造成无法焊透焊件，焊接速度慢；如果电流过大，可能会造成焊穿，甚至可能会引起双弧现象。

3）离子气种类及流量：等离子弧焊最常用的保护气体和工作气体是氩气，适用于所有金属。也可适当加入一些其他气体来提高接头效率和改善接头质量。焊接不锈钢、镍基合金以及低碳钢时，常采用氩气+氢气，因为氢气可以显著提高电弧电压，从而提高等离子弧的热焓值，可以提高生产率。焊接不锈钢时，氢气的添加量一般在1%～7%（体积分数），甚至高达15%（体积分数）。而对中碳钢、高碳钢、低合金钢、铝、铜合金则不能采用氩气+氢气，因为氢会在中、高碳钢和低合金钢中引起延迟裂纹，在铝和铜中引起气孔。焊接钛合金时，可以使用氢气和氦气的混合气。氩气中加入氦气能大幅度提高电弧的功率，增大熔深和提高焊接速度，并有增加焊道润湿性的能力。例如，焊接铝及铝合金时，可以在氩气中加入体积分数为30%～70%的氦气。但是，我国氦气很稀少，价格昂贵，故只有在焊接很重要的部件时才使用。表1-7-1为大电流等离子弧焊常用等离子气及保护气体。

当孔径和焊接电流大小一定时，等离子气流量是一个重要参数。等离子气流速太低时，在喷嘴和工件之间容易形成“双弧”可能会烧坏喷嘴并且使焊缝质量变得很差；等离子气流量增加，等离子弧的冲力和穿透力都增大，通常会导致熔深加大。表1-7-2为小电流等离子弧焊时常采用的保护气体。

表1-7-1 大电流等离子弧焊常用等离子气及保护气体