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《等離子弧焊接技術(shù)和常見焊接問題控制探析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、等離子弧焊接技術(shù)和常見焊接問題控制探析 摘要：本文介紹了等離子弧焊接的產(chǎn)生、分類，以及焊接設(shè)別等，并對等離子焊接影響因素及應(yīng)對措施進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：等離子弧焊接中圖分類號：P755.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1.等離子弧焊接的背景近些年，隨著脈沖電流等離子弧焊和熔化極等離子弧焊的發(fā)展，等離子弧焊的使用范圍明顯增大。等離子弧焊是利用等離子弧作為熱源的焊接方法。氣體由電弧加熱產(chǎn)生離解，在高速通過噴管時受到壓縮，增大了能量密度和離解度，形成等離子弧。它的穩(wěn)定性、發(fā)熱量和溫度都高于一般電弧，因而具有較大的熔透力和焊接速度。2.等離子
2、弧的產(chǎn)生原因在鎢極與噴嘴之間或鎢極與工件之間加一較高電壓，經(jīng)高頻振蕩使氣體電離形成自由電弧，電弧受下列三個壓縮作用形成等離子弧。2.1機(jī)械壓縮效應(yīng)（作用）——電弧經(jīng)過有一定孔徑的水冷噴嘴通道，電弧截面受到拘束，不能自由擴(kuò)展，利用水冷噴嘴的孔道限制弧柱直徑，以提高弧柱的能量密度及溫度。82.2熱壓縮效應(yīng)——當(dāng)通入一定壓力和流量的氬氣或氮氣時，冷氣流均勻地包圍著電弧，因為水冷噴嘴的溫度比較低，所以在噴嘴內(nèi)壁建立起一層冷氣膜，使電弧外圍受到強(qiáng)烈冷卻，迫使弧柱的導(dǎo)電斷面進(jìn)一步縮小，弧柱被進(jìn)一步壓縮，電流密度進(jìn)一步增大。2.3電
3、磁收縮效應(yīng)——定向運動的電子、離子流就是相互平行的載流導(dǎo)體，在弧柱電流本身產(chǎn)生的磁場作用下，產(chǎn)生的電磁力使弧柱進(jìn)一步收縮，又稱為磁收縮效應(yīng)。實驗表明：電流密度越大，磁收縮作用越強(qiáng)。電弧經(jīng)過以上三種壓縮效應(yīng)后，能量高度集中在直徑很小的弧柱中，弧柱中的氣體被充分電離成等離子體，故稱為等離子弧。3.等離子弧形式按照電源的供電方式，等離子弧可分為以下三種形式：非轉(zhuǎn)移型等離子弧、轉(zhuǎn)移型等離子弧和聯(lián)合型等離子弧三種形式。3.1非轉(zhuǎn)移型等離子弧8電源負(fù)極端接鎢極，正極端接噴嘴，等離子弧產(chǎn)生在鎢極與噴嘴之間。水冷噴嘴既是電弧的電極，又
4、起冷壁拘束作用，而工件卻不接電源。在離子氣流的作用下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰，這種等離子弧焊接、切割和熱噴涂時，在電極與噴嘴之間建立的等離子弧即非轉(zhuǎn)移弧，也稱等離子焰。3.2轉(zhuǎn)移型等離子弧電源負(fù)極端接鎢極，正極端接工件，等離子弧產(chǎn)生在鎢極與焊件之間這種等離子弧焊時，在電極與焊件之間建立的等離子弧即轉(zhuǎn)移弧。水冷噴嘴不接電源，僅器冷卻拘束作用。轉(zhuǎn)移弧難以直接形成，必須先引燃非轉(zhuǎn)移弧，然后才能過度到轉(zhuǎn)移弧。因為轉(zhuǎn)移弧能把較多的熱量傳遞給工件，所以焊接及切割幾乎都采用轉(zhuǎn)移弧。3.3聯(lián)合型等離子弧當(dāng)非轉(zhuǎn)移弧及轉(zhuǎn)移弧同時存
5、在時，則稱聯(lián)合型等離子弧。這種形式的等離子弧主要用于微束等離子弧焊接和粉末堆焊等。4.等離子弧焊設(shè)備。等離子弧焊是由鎢極惰性氣體保護(hù)焊發(fā)展而成的一種高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的焊接方法。壓縮電弧不僅具有比自如電弧更高的溫度，而且擴(kuò)大了電弧等離子區(qū)的范圍，電弧的形態(tài)從錐形變成了圓柱形。由此使等離子弧焊具有一系列有利的工藝特點。和鎢極氫弧焊一樣，等離子弧焊設(shè)備可分為手工焊和自動焊兩類。手工焊設(shè)備由焊接電源、焊槍、控制電路、氣路和水路等部分組4成。自動焊設(shè)備則由焊接電源、焊槍、焊接小車（或轉(zhuǎn)動夾具）、控制電路、氣路及水路等部分組成。8
6、4.1焊接電源下降或垂直下降特性的整流電源或弧焊發(fā)電機(jī)均可作為等離子弧焊接電源。用純氫作為離子氣時，電源空載電壓只需65-80V；用氫、氫混合氣時，空載電壓需110-1200大電流等離子弧都采用等離子弧，用高頻引燃非轉(zhuǎn)移弧，然后轉(zhuǎn)移成轉(zhuǎn)移弧。30A以下的小電流微束等離子弧焊接采用混合型弧，用高頻或接觸短路回抽引弧。由于非轉(zhuǎn)移弧在非常焊接過程中不能切除因此一般要用兩個獨立的電源。使用的最小焊接電流大于或等于5A時，可以不用維弧電源。4.2氣路系統(tǒng)等離子弧焊機(jī)供氣系統(tǒng)應(yīng)能分別給可調(diào)節(jié)離子氣、保護(hù)氣、背面保護(hù)氣。為保證引弧和
7、熄弧處的焊接質(zhì)量，離子氣可分兩路供給，其中一路可經(jīng)氣閥放空，以實現(xiàn)離子氣流衰減控制。采用氬氣與氫氣的混合氣體作等離子氣時，氣路中最好設(shè)有專門的引弧氣路，以降低對電源空載電壓的要求。4.3控制系統(tǒng)手工等離子弧焊機(jī)的控制系統(tǒng)比較簡單，只要能保證先通離子氣體和保護(hù)氣，然后引弧即可。自動化等離子弧焊機(jī)控制系統(tǒng)通常由高頻發(fā)生器、小車行走裝置、填充焊絲進(jìn)拖動電路及程控電路組成。程控電路應(yīng)能滿足提前送氣、高頻引弧和轉(zhuǎn)弧、離子氣遞增、延遲行走、電流和氣流衰減熄弧、延遲停氣等控制要求。84.4等離子弧焊槍它是等離子弧焊設(shè)備中的關(guān)鍵部分（
8、又稱為等離子弧發(fā)生器），對等離子弧的性能及焊接過程穩(wěn)定性起著決定性作用。焊槍結(jié)構(gòu)設(shè)計由上槍體、下槍體、壓縮噴嘴、中間絕緣體及冷卻套組成。4.5水路系統(tǒng)由于等離子弧的溫度在10000攝氏度以上，為了防止燒壞噴嘴并增加對電弧的壓縮作用，必須對電極及噴嘴進(jìn)行有效地水冷卻。冷卻水的流量不得小于3L/min,水壓不小于0.15-0.20MP
