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穿孔等离子弧焊技术的优化方案

【摘要】:图1-7-14 穿孔型等离子弧焊利用等离子弧能量密度和等离子流力大的特点,可在适当参数条件下实现熔化穿孔型焊接,称为穿孔型等离子弧焊,也叫做小孔型或者穿透型等离子弧焊接,它的原理如图1-7-14所示。一般大电流等离子弧焊大都采用这种方法。由于等离子弧的能量密度难以进一步提高,因此穿孔型等离子弧焊只能在有限板厚内进行。穿孔等离子弧焊的焊接参数主要有喷嘴结构和孔径、离子气流量、焊接电流、焊接速度、喷嘴高度以及保护气流量等。

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图1-7-14 穿孔型等离子弧焊

利用等离子弧能量密度和等离子流力大的特点,可在适当参数条件下实现熔化穿孔型焊接,称为穿孔型等离子弧焊,也叫做小孔型或者穿透型等离子弧焊接,它的原理如图1-7-14所示。焊接时,采用转移型等离子弧把焊件完全熔透并在等离子流力作用下形成一个穿透焊件的小孔,并从焊件的背面喷出部分等离子弧(称为“尾焰”)。熔化金属被排挤在小孔周围,依靠表面张力的承托而不会流失。随着等离子弧焊接方向移动,小孔也就跟着等离子弧向前移动,而熔池中的液态金属在电弧吹力、表面张力作用下沿熔池壁向熔池尾部流动,并逐渐收口、凝固,形成完全熔透的正反面都有波纹的焊缝,这就是所谓的小孔效应。稳定的小孔焊接过程是不采用衬垫实现单面焊双面一次成形的好方法,因此特别受到重视。一般大电流(100~500A)等离子弧焊大都采用这种方法。焊接时一般不加填充金属,但如果对焊缝余高有要求的话,也可加入填充金属。

应该指出的是,穿孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。板厚增加时所需能量密度也增加。由于等离子弧的能量密度难以进一步提高,因此穿孔型等离子弧焊只能在有限板厚内进行。

穿孔等离子弧焊的焊接参数主要有喷嘴结构和孔径、离子气流量、焊接电流、焊接速度、喷嘴高度以及保护气流量等。喷嘴结构和孔径是选择其他参数匹配的前提,一般可按所需电流先确定喷嘴孔径。离子气流量增加可使等离子气流力和穿透能力增大,但过大时不能保证焊缝成形。跟其他电弧焊方法一样,焊接电流总是根据板厚或熔透要求首先选定的。在喷嘴结构确定的条件下,为形成稳定的穿孔焊接过程,电流有一个适宜范围,离子气流量也有一个使用范围,而且与电流将是相互制约的。对于给定厚度的焊接,为了获得小孔焊接过程,离子气流量、焊接电流和焊接速度这三个参数应保持适当的匹配。喷嘴高度一般取3~5mm。保护气流量应与离子气流有一个恰当的比例,保护气流量太大会造成气流的紊乱,影响等离子弧的稳定性和保护效果。

为保证穿孔焊接过程的稳定性,装配间隙、错边等必须严加控制。添加填充焊丝可以略为降低对装配精度的要求。而采用熔透适应控制方法则是保证穿孔焊接过程稳定性的最可靠方法。板较厚时,为了保证起弧点充分穿透和防止出现气孔,最好采用焊接电流和离子气递增式起弧控制环节。