等离子弧焊原理

等离子弧焊原理

一、引言

等离子弧焊是一种常用的金属焊接方法，它利用高温等离子弧将金属材料熔化并连接在一起。本文将详细介绍等离子弧焊的原理、工作过程以及应用领域。

二、等离子弧焊的原理

等离子弧焊是利用电弧的高温等离子体来进行焊接的一种技术。在等离子弧焊中，通过两个电极之间的电弧放电，产生高温等离子体。等离子体的温度可达到数万摄氏度，使金属材料迅速熔化并形成焊缝。

三、等离子弧焊的工作过程

1. 电弧起弧：通过电源产生高电压，使电极之间发生电弧放电。电弧放电时，电极表面的金属会瞬间熔化，形成等离子体。

2. 等离子体形成：电弧放电产生的高温等离子体将金属材料加热至熔点以上，形成液态金属池。

3. 焊接材料熔化：等离子体的高温将工件表面的金属材料熔化，使其与焊丝或填充材料融合在一起。

4. 焊缝形成：熔化的金属材料迅速凝固，形成焊缝。焊缝的质量取决于焊接参数的控制和金属材料的性质。

四、等离子弧焊的应用领域

等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、石油化工等领域。它可以焊接各种金属材料，如碳钢、不锈钢、铝合金等。等离子弧焊具有焊接速度快、焊缝质量高、热影响区小等优点，被广泛应用于高要求的焊接工艺中。

五、等离子弧焊的优缺点

1. 优点：

(1) 等离子弧焊的焊缝质量高，焊接强度好。

(2) 焊接速度快，提高了生产效率。

(3) 焊接过程中的热影响区小，减少了变形和残余应力。

(4) 可以焊接各种金属材料，适用范围广。

2. 缺点：

(1) 等离子弧焊的设备成本较高，需要专业的设备和技术人员。

(2) 焊接过程中产生的烟尘和气体对环境有一定的污染。

(3) 对焊接操作者的要求较高，需要具备一定的技术和经验。

六、总结

等离子弧焊是一种高效、高质量的金属焊接方法。它通过电弧放电产生高温等离子体，将金属材料熔化并连接在一起。等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域，在提高生产效率和焊接质量方面具有重要的作用。然而，等离子弧焊的设备成本较高，对操作者的要求也较高，需要专业的设备和技术人员来保证焊接质量和安全。希望通过本文的介绍，读者对等离子弧焊的原理和

应用有更深入的了解。

等离子弧焊接

等离子弧焊接 1. 简介 等离子弧焊接是一种常用的焊接方法，利用等离子弧产生 高温，将被焊接的材料熔化并连接在一起。它具有焊接速度快、焊缝质量高、适用范围广等优点，在各个工业领域得到广泛应用。 2. 原理 等离子弧焊接是利用电弧放电产生的高温等离子体来加热 和熔化被焊接材料的方法。通过电极和被焊件之间产生的电弧，使其产生的高温等离子体使被焊接材料熔化并连接在一起。 等离子弧焊接的原理包括以下几个方面： •电弧产生 在等离子弧焊接过程中，通常使用直流电供电，通过正极、负极两个电极产生电弧放电。正极电极通常为钨 极，负极电极可以是钨、钼等高熔点金属。 •等离子体产生

电弧放电产生的高温会使空气中的原子和分子离子化形成等离子体。等离子体具有高温、高热量、高电导等特性。 •材料熔化和连接 等离子体的高温可使被焊接材料迅速熔化。通过控制电弧形成的热量和等离子体的速度，可使熔融材料与被焊件接触并融合在一起。 3. 设备和材料 •等离子弧焊接设备 –电源 –控制系统 –焊枪 –气体供应系统 •焊接材料 –被焊件

–焊条（焊丝） 4. 焊接过程 等离子弧焊接主要包括以下几个步骤： 1.准备焊接材料 –清洁被焊件表面，确保无杂质和油污。 –准备好所需的焊条或焊丝。 2.设置焊接参数 –根据被焊件的材料和厚度，设置合适的电流和电压。 –设置气体流量和喷嘴的形状。 3.开始焊接 –确保焊接区域没有杂散光线和易燃物。 –启动电源，使电极与被焊件接触，产生电弧。 4.控制焊接速度和角度

–控制焊接速度，保证焊缝的均匀性。 –调整焊接角度，以获得所需的焊缝形状。 5.完成焊接 –在焊接完成后，关闭电源。 –对焊缝进行清理和检查。 5. 应用领域 等离子弧焊接在各个领域都有广泛应用，包括但不限于以 下几个方面： •金属制造 等离子弧焊接可用于焊接各种金属材料，如钢铁、铝合金、不锈钢等。在汽车制造、造船、航空航天等领域 具有重要地位。 •管道焊接 等离子弧焊接可用于焊接各种管道，如石油管道、天然气管道、水管等。它具有速度快、焊缝质量高等优点。

等离子弧堆焊

等离子弧堆焊 等离子弧堆焊简称（Plasma Transferred Arc），以下简称等离子堆焊。它是利用焊炬的钨极作为电流的负极和基体作为电流的阳极之间产生的等离子体作为热能，并将热能转移给被焊接的工件基体工件，并向该热能区域送入焊接粉末材料，使其熔化后沉积在被焊接工件基体表面的堆焊工艺。 等离子堆焊的技术优势 等离子堆焊最显著的优点就是其热影响区小，对基体的热影响小，稀释率低，使得工件在焊接过程中变形小；其次，等离子可弧被精确调节，工艺可控性强，可从事精巧的焊接作业，能够焊接很薄的工件；第三，弧柱温度高，能量密度大，集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。 这些技术优越性带来了以下焊层性能和操作成本的改善： 1.比OA、FLUX、MIG等工艺的残余应力低25%； 2.碳的流失低；加热 3.在焊层的1/10表面即能够达到实际的硬度； 4.完美的焊层几何形态； 5.高沉积效率（>95%），接近100%； 6.高达65%的时间节省，高达65%的材料节省； 7.后加工成本降低； 8.同药芯焊丝相比，粉芯的成本更低 PTA与焊接硬质焊敷层的特点 产生坚硬、高度耐磨的涂层 冶金式粘结于基层的材料 PTA流程提供了低稀释度 涂层完全致密并具有较高的防腐性 可在MIG或PTA焊接法中达到自动化 可达到非常厚实的组织 表面缺陷会得到改善 经过涂层处理的表面可按尺寸打磨 表面可经加工与超精细加工 涂层可快速投入使用 基本原理： 等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。 因此，等离子堆焊既可用于修复材料因服役而导致的失效部位，亦可用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。

等离子焊接技术(PAW)

等离子焊（PAW） 等离子是指在标准大气压下温度超过3000℃的气体，在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状态。等离子是由被激活的高子、电子、原子或分子组成。例如：它可通过自然界中的闪电产生。从1960年以后，等离子这个词获得了新的含义，那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而形成的高能量状态，此原理现在被广泛用于钢铁、化工及机械工程工业。 等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法·。钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体，称等离子弧，又称压缩电弧。两者在物理本质上没有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。 等离子弧的最大电压降是在弧柱区里，这是由于弧柱被强烈压缩，使电场强度明显；增大的缘故。因此，等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属，而自由钨弧是利用两电极区产生的热来加热母材和电极金属。 等离子弧的特性 等离子弧能量密度可达10000--100000W／cm2，比自由钨弧(约10000W／cm2以下)高，其温度可达18000～24000K，也高于自由钨弧(约5000～8000K)很多。图1-1为两种电弧的温度分布，左侧为自由钨弧，右侧为等离子弧。 图 1-1

等离子弧的静特性曲线接近U形(图1-2)。与自由钨弧比较最大区别是电弧电压比自由钨弧高。此外，在小电流时，自由钨弧静特性为陡降(负阻特性)的，易与电源外特性曲线相切，使电弧失稳。而等离子弧则为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作。 图1-2 图1-3表示了等离子弧与自由钨弧的形态区别。等离子弧呈圆柱形，扩散角约5度左右，焊接时，当弧长发生波动时，母材的加热面积不会发生明显变化，而自由钨弧呈圆锥形，其扩散角约45度，对工作距离变化敏感性大。 图1-3 等离子弧的挺直度非常好。由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故其挺度比自由钨弧好，焰流速度大，可达300m／s以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。 等离子弧焊的特点 由于等离子弧弧柱温度高，能量密度大，因而对焊件加热集中，熔透能力强，一次可焊透的厚度如表1-4所示，在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊接生产率。 表1-4

第5讲 等离子弧焊及切割简介

第5讲等离子弧焊及切割 等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊及切割。本章只介绍焊接及切割。 1 等离子弧工作原理 1.1等离子弧的形式 等离子枪按用途可分为焊枪及割枪，枪的主要组成部分及术语如图1所示。

切割用枪无保护气体2及保护气罩6。压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件，一般需用水冷。喷嘴孔径dn及孔道长度l0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。喷嘴内通的气体称离子气。中性的离子气在喷嘴内电离后使喷嘴内压力增加，所以喷嘴内壁与电极4之间的空间称增压室。电离了的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制，使弧柱截面变小，该孔径对弧柱的压缩作用称机械压缩。水冷喷嘴内壁表面有一层冷气膜，电弧经过孔道时，冷气膜一方面使喷嘴与弧柱绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称热收缩。弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称磁收缩。在机械压缩与热收缩的作用下，弧柱电流密度增加，磁收缩随之增强，如电流不变，弧柱电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧（也称压缩电弧）的电弧功率及温度明显高于自由电弧。图2a所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30％，电弧功率高100％。

由于电离后的离子气仍具有流体的性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射出的电弧带电质点的运动速度明显提高（可达300m／s），所以等离子弧具有较小的扩散角及较大的电弧挺度（图2b），这也是等离子弧最突出的优点。电弧挺度是指电弧沿电极轴线的挺直程度。 等离子弧具有的电弧力、能量密度及电弧挺度等与加工有关的物理性能取决于下列五个参数： 1）电流； 2）喷嘴孔径的几何尺寸； 3）离子气种类； 4）离子气流量； 5）保护气种类； 调整以上五个参数可使等离子弧适应不同的加工工艺。如在切割工艺中，应选择大电流、小喷嘴孔径、大离子气量及导热好的离子气，以便使等离子弧具有高度集中的热量及高的焰流速度。而在焊接工艺中，为防止焊穿工件则应选择小的离子气量及较大的喷嘴孔径。 1.2等离子弧的类型 等离子弧按电源的供电方式分为非转移型、转移型及联合型三种形式，其中非转移弧及转移弧是基本的等离子弧形式。 （1）非转移型等离子弧电弧建立在电极与喷嘴之间，离子气强迫等离子弧从喷嘴孔径喷出，也称等离子焰，见图3a。非转移弧主要用于非金属材料的焊接与切割。

等离子弧焊

等离子弧焊 等离子弧焊成品 等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法。气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。根据各种工件的材料性质，也有使用氦或氩氦、氩氢等混合气体的。 目录

基本信息 缩写abbr. ：PAW. [军] Plasma-Arc Welding, 等离子弧焊 ——简明英汉词典 工作方式 等离子弧有两种工作方式。一种是“非转移弧”，电弧在钨极与喷嘴之间燃烧，主要用於等离子喷镀或加热非导电材料；另一种是“转移弧”，电弧由辅助电极高频引弧后，电弧燃烧在钨极与工件之间，用於焊接。形成焊缝的方式有熔透式和穿孔式两种。前一种形式的等离子弧只熔透母材，形成焊接熔池，多用於0.8～3毫米厚的板材焊接；后一种形式的等离子弧只熔穿板材，形成钥匙孔形的熔池，多用於 3～12毫米厚的板材焊接。此外，还有小电流的微束等离子弧焊，特别适合於0.02～1.5毫米的薄板焊接。等离子弧焊接属于高质量焊接方法。焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，可焊材料种类多。

特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展，更扩大了等离子弧焊的使用范围。 过程特点 操作方式 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，通过在焊炬中安置电极，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： 1、微束等离子：0.1～15A 在很低的焊接电流下，材苁褂梦⑹?壤胱踊<词乖诨〕け浠?怀??0mm时，柱状弧仍能保持稳定。 2、中等电流：15～200A 在较大的15～200A电流下，等离子弧的过程特点与TIG弧相似，但由于等离子被压缩过，弧更加挺直。虽然可提高等离子气流速度来增加焊接熔池的度深，但会造成在紊乱的保护气流中，混入空气和保护气体的风险。 3、小孔型等离子：大于100A 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，与激光或电子束焊接一样，它能够在材料上形成充分的熔深。焊接时，随着焊接熔池的流动，金属穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道。单道焊时，该过程可用于焊接较厚的材料（厚度不超过10mm的不锈钢）。 电源 使用等离子弧焊时，通常采用直流电流和垂降特性电源。由于从特别的焊炬排列方式和各自分离的等离子、保护气流中获得了独特的操作特性，可在等离子控制台上增加一个普通的TIG电源，还可以使用特别组建的等离子系统。采用正弦波交流电时，不容易使等离子弧稳定。当电极和工件间距较长且等离子被压缩时，等离子弧很难发挥作用，而且，在正半周期内，过热的电极会使导电嘴变成球形，从而干扰弧的稳定。

等离子弧焊原理

等离子弧焊原理 一、引言 等离子弧焊是一种常用的金属焊接方法，它利用高温等离子弧将金属材料熔化并连接在一起。本文将详细介绍等离子弧焊的原理、工作过程以及应用领域。 二、等离子弧焊的原理 等离子弧焊是利用电弧的高温等离子体来进行焊接的一种技术。在等离子弧焊中，通过两个电极之间的电弧放电，产生高温等离子体。等离子体的温度可达到数万摄氏度，使金属材料迅速熔化并形成焊缝。 三、等离子弧焊的工作过程 1. 电弧起弧：通过电源产生高电压，使电极之间发生电弧放电。电弧放电时，电极表面的金属会瞬间熔化，形成等离子体。 2. 等离子体形成：电弧放电产生的高温等离子体将金属材料加热至熔点以上，形成液态金属池。 3. 焊接材料熔化：等离子体的高温将工件表面的金属材料熔化，使其与焊丝或填充材料融合在一起。 4. 焊缝形成：熔化的金属材料迅速凝固，形成焊缝。焊缝的质量取决于焊接参数的控制和金属材料的性质。 四、等离子弧焊的应用领域

等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、石油化工等领域。它可以焊接各种金属材料，如碳钢、不锈钢、铝合金等。等离子弧焊具有焊接速度快、焊缝质量高、热影响区小等优点，被广泛应用于高要求的焊接工艺中。 五、等离子弧焊的优缺点 1. 优点： (1) 等离子弧焊的焊缝质量高，焊接强度好。 (2) 焊接速度快，提高了生产效率。 (3) 焊接过程中的热影响区小，减少了变形和残余应力。 (4) 可以焊接各种金属材料，适用范围广。 2. 缺点： (1) 等离子弧焊的设备成本较高，需要专业的设备和技术人员。 (2) 焊接过程中产生的烟尘和气体对环境有一定的污染。 (3) 对焊接操作者的要求较高，需要具备一定的技术和经验。 六、总结 等离子弧焊是一种高效、高质量的金属焊接方法。它通过电弧放电产生高温等离子体，将金属材料熔化并连接在一起。等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域，在提高生产效率和焊接质量方面具有重要的作用。然而，等离子弧焊的设备成本较高，对操作者的要求也较高，需要专业的设备和技术人员来保证焊接质量和安全。希望通过本文的介绍，读者对等离子弧焊的原理和

等离子弧焊类型、原理、优缺点、适用范围及等离子焊接设备操作规程

等离子弧焊类型、原理、优缺点、适用范围 及等离子焊接设备操作规程 1、等离子弧产生及类型： ⑴、等离子弧产生： ①、等离子弧焊是利用高温的等离子弧来焊接用气焊和普通电弧焊所难以焊接的难熔金属的一种熔焊方法。 ②、离子弧焊利用气体在电弧中电离后，再经过热收缩效应、机械收缩效应、磁收缩效应而产生的一种超高温热源进行焊接，温度可达20000℃左右。 ③、等离子弧的发生装置如图11-1所示。在钨极（-极）和焊件（+极）之间加上一个较高的电压，经过高频振荡器的激发，使气体电离形成电弧。此电弧在通过具有特殊孔型的喷嘴时，经过机械压缩、热收缩和磁场的收缩效应，弧柱被压缩到

很细的范围内。这时的电弧能量高度集中，其能量密度可达10°～10°W/cm²，温度也达到极高程度，其弧柱中心温度可达16000～33000℃；弧柱内的气体得到了高度的电离，因此，等离子弧不仅被广泛用于焊接、喷涂、堆焊，而且可用于金属和非金属切割。 ⑵、等离子弧类型及电源连接方式： ①、非转移型弧。钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生于钨极和喷嘴内表面之间（见图11-2a），工件本身不通电、而是被间接加热熔化，其热量的有效利用率不高，故不宜用于较厚材料的焊接和切割。 ②、转移型弧。钨极接电源负极，焊件接电源正极，首先在钨极和喷嘴之间引燃小电弧后，随即接通钨极与焊件之间的电路，再切断喷嘴与钨极之间的电路，同时钨极与喷嘴间的电弧熄灭，电弧转移到钨极与焊件间直接燃烧，这类电弧称为转移型弧（见图11-2b）。这种等离子弧可以直接加热工件，提高了热量有效利用率，故可用于中等厚度以上工件的焊接与

切割。 ③、联合型弧。转移型弧和非转移型弧同时存在的等离子弧称为联合型弧（见图11-2c）。联合型弧的两个电弧分别由两个电源供电主电源加在钨极和焊件间产生等离子弧，是主要焊接热源。另一个电源加在钨极和喷嘴间产生小电弧，称为维持电弧。联合弧主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。 2、等离子弧焊原理、类型及适用范围： ⑴、等离子弧焊原理： ①、等离子弧焊接是指借助水冷喷嘴对电弧的约束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。 ②、它是利用特殊构造的等离子弧焊枪所产生的高达几万摄氏度的高温等离子弧，有效地熔化焊件而实现焊接的过程（见图11-3）。

微束等离子焊接

微束等离子焊接是一种精密的焊接技术，它利用等离子弧作为焊接热源，具有能量集中、电弧稳定、焊接变形小等特点，广泛应用于精密仪器、电子、航空航天等领域。本文将从焊接原理、设备组成、操作步骤、注意事项等方面，对微束等离子焊接进行1500字的详细介绍。 一、焊接原理 微束等离子焊接利用等离子弧作为焊接热源，将工件熔化形成焊缝。等离子弧是一种压缩电弧，具有能量集中、温度高、稳定性强的特点，能够满足微小焊缝的焊接需求。在焊接过程中，高频振荡器产生高频电压，激发等离子电弧，通过微调喷嘴孔径和各电极间隙，控制电弧在微小区域内稳定燃烧，使焊缝成形良好。 二、设备组成 微束等离子焊接设备主要由焊接电源、喷嘴、工件夹持装置、控制系统等组成。 1. 焊接电源：用于提供焊接所需的电能。通常采用具有大功率输出的等离子焊接专用电源。 2. 喷嘴：用于产生等离子电弧，喷嘴的孔径和形状对电弧燃烧有重要影响。通常采用具有高精度制造和严格控制的喷嘴。 3. 工件夹持装置：用于固定和保护待焊接工件，确保焊接过程中的稳定性和安全性。 4. 控制系统：用于控制焊接过程，包括喷嘴调节、电弧电压调节、送丝速度调节等，使焊接过程自动化或半自动化。 三、操作步骤 1. 准备工件：选择合适的待焊工件，确保其表面清洁、无油污、无裂纹。根据工件大小和形状选择合适的夹具。 2. 连接电源：连接焊接电源和控制系统，确保电源和控制系统工作正常。 3. 调节喷嘴：根据焊接需求调节喷嘴孔径和形状，控制电弧在微小区域内燃烧。 4. 施加电压：将焊接电源输出电压调节至适当值，启动焊接过程。 5. 焊接操作：根据焊接规范进行适当的送丝速度和焊枪移动速度调节，确保焊缝成形良好。在焊接过程中，需要注意观察焊缝成形和飞溅情况，及时调整参数。 6. 结束焊接：在焊接完成后，关闭焊接电源和控制系统，松开工件夹具，取出工件并进行后续处理。 四、注意事项 1. 操作人员需经过培训，熟悉微束等离子焊接设备的操作方法和安全规程。 2. 确保设备工作在稳定状态下再进行焊接操作，避免因设备不稳定导致的不良焊缝。 3. 操作过程中需注意防护，避免直接视线受到电弧损伤。应佩戴护目镜、面罩等防护设备。 4. 确保工件固定稳定，避免在焊接过程中发生位移或松动。 5. 观察焊缝成形和飞溅情况，如有异常及时停止操作并检查设备及工件，排除故障后再进行焊接。 6. 结束后及时关闭电源和控制系统，清理工作区域。 7. 定期对设备进行维护保养，确保设备性能稳定。

等离子焊接技术及其应用

等离子焊接技术及其应用 0 引言 随着现代工业的迅速发展, 不锈钢由于具有外表华丽、耐蚀性能优良和可冷、热加工的性能, 在食品/医疗设备、石化压力容器、不锈钢管道、染整设备、储运罐箱、特种船舶和航空航天等行业中倍受青睐。目前中国可年产近900 万t 不锈钢, 有望成为世界第一大不锈钢生产、制造大国, 作为产品生产的主要技术之一的焊接技术也开始由原来的手工焊接技术向高效的自动焊接技术转变, 这其中应用最为广泛就是等离子焊接技术。在国外, 等离子工艺技术已在不锈钢中、薄板制造中得到了大量普及应用。 1 等离子焊接原理 1.1 等离子焊接定义 等离子焊接是通过高度集中的等离子束流获得必要的熔化母材能量的焊接过程。通常等离子电弧的能量取决于等离子气体的流量、焊枪喷嘴的压缩效果和使用电流大小。普通电弧射流速度为80～150 m/s, 等离子电弧的射流速度可以达到300～2 000 m/s, 等离子电弧由于受到压缩, 能量密度可达105～106W/cm2 而自由状态下TIG 电弧能量密度为50～100W/mm2, 弧柱中心温度在24 000 K以上, 而TIG 电弧弧柱中心温度在5 000～8 000 K 左右[1]。因此, 等离子电弧焊接与电子束(能量密度105W/mm2)、激光束(能量密度105W/mm2)焊接同被称为高能密度焊接。等离子焊接及穿孔示意如图1所示。 图1 等离子焊接及其穿孔示意 1.2 等离子电弧的分类 按电源连接方式分类, 等离子电弧分非转移弧、转移弧和联合型电弧三种形式[1]。三种形式都是钨极接负, 工件或喷嘴接正。 非转移型电弧是在钨极与喷嘴之间形成电弧,在等离子气流压送下, 弧焰从喷嘴中喷出, 形成等离子焰[1], 主要适合于导热性较好的材料焊接。但由于电弧能量主要通过喷嘴, 因此喷嘴的使用寿命较短, 能量不宜过大, 不太适合于长时间的焊接, 这种形式较少应用在焊接。 转移型电弧是在喷嘴与工件之间形成电弧, 由于转移弧难以直接形成, 先在钨极与喷嘴

等离子弧焊类型

等离子弧焊类型 等离子弧焊是一种常用的金属焊接技术，它利用高温等离子弧将金属材料熔化并连接在一起。本文将从等离子弧焊的原理、设备和应用等方面进行介绍。 一、等离子弧焊的原理 等离子弧焊是利用高温等离子弧将金属材料加热至熔化状态，然后通过熔化的金属材料形成焊接接头。等离子弧是一种高能量电弧，通过直流或交流电源产生，并在电弧间隙中形成等离子体。等离子体的温度可高达数万摄氏度，足以将金属材料熔化。 二、等离子弧焊的设备 等离子弧焊设备主要包括电源、手持枪和保护气体供应系统。电源是提供等离子弧所需电能的设备，可以是直流或交流电源。手持枪是将电能转化为弧焊能量并传递给工件的设备，其尖端有一个电极，通过电极和工件之间的电弧形成等离子弧。保护气体供应系统用于提供保护气体，以保护电弧和熔化的金属不受空气中的氧气和氮气的影响。 三、等离子弧焊的工艺参数 等离子弧焊的工艺参数包括焊接电流、保护气体种类和流量、焊接速度等。焊接电流决定了焊接接头的熔化深度和焊缝的宽度，过大或过小都会影响焊接质量。不同的金属材料和焊接位置可能需要不同的焊接电流。保护气体的种类通常是惰性气体如氩气，它能够有

效地保护焊接过程中的熔化金属不受氧气和氮气的污染。保护气体的流量要控制在适当的范围内，以确保足够的保护效果。焊接速度是指焊接过程中手持枪移动的速度，过快或过慢都会影响焊接质量。 四、等离子弧焊的应用 等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工等领域。在航空航天领域，等离子弧焊常用于焊接航空发动机的涡轮叶片和燃烧室等关键部件。在汽车制造领域，等离子弧焊常用于焊接汽车车身和底盘等部件。在石油化工领域，等离子弧焊常用于焊接石油储罐和管道等设备。 总结： 等离子弧焊是一种常用的金属焊接技术，利用高温等离子弧将金属材料熔化并连接在一起。它的原理是利用高温等离子弧将金属材料加热至熔化状态，然后形成焊接接头。等离子弧焊的设备包括电源、手持枪和保护气体供应系统。工艺参数包括焊接电流、保护气体种类和流量、焊接速度等。等离子弧焊广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工等领域。通过等离子弧焊技术，可以实现高强度、高质量的金属焊接，为各行业的发展提供了重要支持。

等离子弧焊

等离子弧焊接（WP 15） 一、等离子弧焊原理及方法分类 1. 等离子弧： 是等离子体组成。自由电弧被强迫压缩后，电流密度增加，导致电弧温度升高，电离度增大，中性气体充分电离，就形成等离子弧。 2.等离子弧产生的三要素 （1）机械压缩作用： 利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，提高弧柱的能量密度和温度。 （2）热收缩作用： 由于水冷喷嘴，在喷嘴内壁建立一层冷气膜，迫使弧柱导电断面进一步减小，电流密度进一步提高。这叫热收缩，也叫热压缩。 （3）磁收缩作用： 弧柱电流本身产生的磁场对弧柱再压缩作用。也叫磁收缩效应。电流密度越大，磁收缩作用越强。 3.等离子弧的特点 （1）能量集中（能量密度105~6 W/cm²TIG自由电弧<10 4W/cm²）。 （2）温度高（18000K～24000K）。 图1 自由电弧和等离子弧的比较图

4.等离子弧的三种基本形式 （1）非转移型等离子弧 钨极为负，喷嘴为正，钨极与喷嘴之间产生等离子弧。（等离子束焊接） 图2 非转移型等离子弧示意图 （2）转移型等离子弧 钨极为负，工件为正，钨极与喷嘴之间先引弧后，转移到钨极与工件之间产生等离子弧。（等离子弧焊接） 图3 转移型等离子弧示意

（3）联合型等离子弧 非转移型和转移型弧同时并存。主要用于微束等离子弧焊、粉末堆焊等方面。 图4 联合型等离子弧示意图 5.等离子弧焊基本方法 （1）小孔型等离子弧焊（穿孔、锁孔、穿透焊） 利用能量密度大和等离子流力大的特 点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工件的 小孔，熔化金属被排挤在小孔的周围，沿着 电弧周围的熔池壁向熔池后方移动，使小孔 跟着等离子弧向前移动，形成完全熔透的焊 缝。 一般大电流等离子弧（100～300安培） 时采用该方法。 图5 小孔型等离子弧焊焊缝成形原理

浅谈等离子弧焊接技术

浅谈等离子弧焊接技术 等离子弧焊接技术是一种高效、高质量的金属焊接技术，它利用高温等离子弧将两个金属材料焊接在一起。随着工业智能化发展，等离子弧焊接技术在各类制造业领域中逐渐应用，同时也受到越来越多的关注。本文将浅谈等离子弧焊接技术的应用、特点、原理及注意事项。 一、等离子弧焊接技术的应用 等离子弧焊入主要应用于高温环境下的金属材料，包括不锈钢、钼合金、铜合金、镍铬合金等。等离子弧焊接技术的应用领域非常广泛，如汽车制造、航空航天、电子、石化等领域。以汽车制造为例，车身焊接工艺的效率、质量和安全性都影响着整个车辆制造过程，而等离子弧焊接技术可以提供高效、稳定和精细的焊接工艺，因此被广泛应用于汽车生产车身焊接领域，提高了生产效率和质量。 二、等离子弧焊接技术的特点 等离子弧焊接技术是一种非常特殊的焊接技术，它具有以下几个特点。 1. 清洁度高。等离子弧焊接技术不需要使用膨胀剂和保 护剂，焊接后的物件表面干净无污染。

2. 精度高。等离子弧焊接技术具有非常高的精度，可以 精确地控制等离子弧的大小及位置，从而实现焊接过程中的准确度要求。 3. 焊接效率高。等离子弧焊接技术可以快速、高效的完 成各种金属材料的焊接工作，因此适用于大规模的生产制造中。 4. 熔深大。等离子弧焊接技术直接将电弧引入焊接部位，可以实现更深的熔深，从而可以焊接更厚的金属材料。 三、等离子弧焊接技术的原理 等离子弧焊接技术是将金属加热至高温，从而溶解焊件并使其联结在一起的金属焊接技术。等离子弧按其形成过程分为不稳定等离子弧和稳定等离子弧。电弧通过高电压放电将焊接部位加热至高温度。相应的金属材料会被气化并在形成等离子体的过程中，和大气中的气体相互反应，发生离子交换。随着等离子体随电流运动，电弧持续存在，热能顺传至焊接部位，最终达到熔化和焊接的效果。 四、等离子弧焊接技术的注意事项 在实际应用中，等离子弧焊接技术的操作也需要注意以下几个方面。 1.焊接材料的选取。应该选择适合等离子弧焊接的材料， 如不锈钢、铜合金、铝合金等。 2.合适的设备。应该选择适合等离子弧焊接的设备，如等 离子弧焊机、气体流量计等。

等离子焊接原理

等离子焊接原理 等离子焊接（Plasma welding）是一种高能量摩擦焊，它是通过将气体离子化并加热到非常高的温度来产生等离子体而实现的。这种焊接方法被广泛应用于高精度、高质量、高强度的金属接头的制造。下面介绍等离子焊接的原理和相关参数的控制。 等离子体的产生 等离子体是一种高度激发的气体状态，具有非常高的能量和化学反应性。在等离子焊接过程中，等离子体的产生是通过在两个电极之间施加高频电流来实现的。高频电流会在加热以达到足够高的温度的气体中产生局部放电，从而形成等离子体。 等离子体具有非常高的能量密度和温度，可以使金属在焊接区域熔化。然而，等离子体还可以产生氧化、氮化等化学反应，可能会对焊接区域产生负面影响。因此，在焊接过程中需要控制等离子体的形成和传播，以确保焊接区域的稳定性和一致性。 电弧稳定性 电弧的稳定性对于等离子焊接的成功非常重要。如果电弧太小或不稳定，焊接区域将无法熔化或不充分熔化，从而导致焊缝出现裂纹或其他问题。为了确保电弧的稳定性，需要精确控制电流和电压，并根据焊接过程中的各种因素调整电流和电压。 气体流量控制 材质和厚度的影响 等离子焊接的适用材料包括钢、铜、铝、镁等金属。不同的金属在等离子焊接过程中的热传导、熔点、氧化等性质存在差异，因此对于不同的材料需要采用不同的焊接参数和工艺条件。同时，材料的厚度也会影响焊接质量的稳定性和均匀性。 焊接的优点 等离子焊接具有以下优点： 1. 焊接速度快，焊接线条精细。 2. 可以在不加压的情况下进行焊接。 3. 熔敷量大，熔池深度可达1.5mm，可以焊接较厚的金属材料。 4. 焊缝清洁，金属组织和性能与基材相同。 5. 焊接过程无氧，氢含量低，不容易产生氢致疲劳断裂，焊缝强度高。

铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析

铝合金等离子弧焊池形态与成形机理分析 铝合金得到广泛应用，尤其是在航空航天领域。然而，铝合金的可焊性不高，焊接过程中容易出现裂纹、气孔等缺陷。为了充分利用铝合金的性能，需要研究不同焊接方式对焊接质量的影响。本文将探讨铝合金等离子弧焊池形态与成形机理。 一、铝合金等离子弧焊原理 等离子弧焊是一种高能量密度的焊接方法，适用于焊接不同种类的金属。其原理是将电极与工件连接，构成一条电路。通过电弧放电，产生高温的等离子体。等离子体的热量使金属表面熔化，形成液态池。随着焊接过程的进行，液态池逐渐凝固，形成焊缝。等离子弧焊焊缝的形态受到多种因素的影响，包括电弧参数、气体保护、焊接速度等。 铝合金等离子弧焊过程中，由于铝合金的导电性较好，电弧能量相对较高，容易产生气孔、熔穿等缺陷。因此，选择合适的工艺参数和气体保护方式至关重要。 二、铝合金等离子弧焊池形态分析 焊接池是等离子弧焊最基本的焊接元素之一。焊接池的形态对焊接质量有很大影响。铝合金等离子弧焊焊接过程中，焊接池形态与池内液态金属流动状态、池底形态、池壁形态密切相关。 1.池内液态金属流动状态 铝合金等离子弧焊过程中，半径不断变化的液态池将液态金属从焊接池底部引入，并在电弧下方形成不稳定的金属气体边界（MGB）。 2.池底形态 铝合金等离子弧焊过程中，由于铝熔点较低，电弧高温直接作用于金属表面，很容易使池底冷却，池底有较大的凸起。

3.池壁形态 铝合金等离子弧焊过程中，池壁形态密切关联焊接速度和电弧电流。当焊接速度较低时，液态金属在池内逐渐凝固，池壁形态平坦；当焊接速度较快时，液态金属无法完全凝固，池壁形态呈现波浪状。 三、铝合金等离子弧焊成形机理分析 铝合金焊接过程中，电弧能量通过等离子体传输到工件表面，可以被视为一系列微小的体积加热模式。每个加热模式可以进一步划分为多个加热子模式。当体积加热基本完成时，体积凝固过程作为一种反应形成。铝合金等离子弧焊成形过程可粗略地分为以下几个步骤： 1.金属的电熔 金属的电熔是等离子弧焊的第一个步骤。金属受电弧高热作用后熔化，形成熔池。由于铝合金导电性好，熔池形成相对较快。 2.熔池的物理现象 等离子弧产生的高温和强气流对熔池产生了物理影响。气流将熔池向焊缝前缘带去。此外，熔池中会产生一定的表面张力，会影响焊缝外观和质量。 3.等离子弧活动和熔池形状 等离子弧的活动和熔池的形状对焊缝质量有重要影响。焊接无缝时，活动弧的位置必须在工件表面与基板之间，以达到较深的焊缝。焊接有缝焊时，焊接焊缝的位置要求较高。 4.焊缝形成和凝固 焊缝的形成和凝固是铝合金等离子弧焊的最后一步。熔池逐渐冷却，在金属添加剂的作用下固化，形成焊缝。焊缝形态和质量与焊接参数、材料性质等因素密切相关。

等离子弧焊原理及操作安全

等离子弧焊原理及操作安全 什么是等离子弧焊？试述等离子弧的产生方法。 借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量浓度的等离子弧进行焊接的方法称 为等离子弧焊。 图 22 a ）自由电弧 b ）压编电弧 1—钩极 2—喷嘴 3—冷气套 4 一热气套 5—M 柱 1 •机械压缩 将电弧强制通过具有小孔径喷嘴的孔道，使电弧受到压缩。 2. 热压缩当等离子气体 （Ar 、N 气）以一定的速度和流量经喷嘴时，靠近电弧 一侧的气体通过弧柱，吸收大量热量而电离，成为等离子弧的一个组成部分。 但 是靠近喷嘴内壁的气体，由于受到喷嘴强烈的冷却作用，形成一个冷气套，迫使 弧柱截面进一步缩小称为热压缩。 3. 磁压缩 弧柱电流是一束平行的同向电流线， 必然产生往内的收缩力。当电 弧受到机械压缩和热压缩之后，截面缩小，因而电流密度增大，由此产生的电磁 收缩力必然增大，形成磁压缩。 试述等离子弧的类型。 按电源连接方式的不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式见图 23。 等离子弧是自由电弧压缩而成, 应示意图见图22。 它是通过以下三种压缩作用获得的，机械压缩效 II •http fuel dr. net 冷却水 保护气体1

b) 图23 a）非转移型b）转移S! c）联合型 一钩概2-«« H-转移弧4 一非转移豪弓一焊件6-掩却水 7—等羯子焰8—尊离子7 （Ar. N汽） ⑴非转移型等离子弧钨极接电源负端，焊件接电源正端，等离子弧体产生在 钨极与喷嘴之间，在等离子气体压送下，弧柱从喷嘴中喷出，形成等离子焰。 ⑵转移型等离子弧钨极接电流负端，焊件接电流正端，等离子弧产生的钨极 和焊件之间。因为转移弧能把更多的热量传递给焊件，所以金属焊接、切割几乎都是采用转移型等离子弧。 ⑶联合型等离子弧工作时非转移弧和转移弧同时并存，故称为联合型等离子 弧。非转移弧起稳定电弧和补充加热的作用，转移弧直接加热焊件，使之熔化进行焊接。主要用于微束等离子弧焊和粉末堆焊。 56 试述转移型等离子弧的产生方法。 为建立转移型等离子弧，应将钨极接电源负极，喷嘴和焊件同时接正极，转移型弧示意图见图24。首先接通钨极与喷嘴之间的电路，引燃钨极与喷嘴之间的电弧，接着迅速接通钨极和焊件之间的电路，使电弧转移到钨极和焊件之间直接燃烧，同时切断钨极和喷嘴之间的电路，转移型等离子弧就正式建立。 http : //vwf. we I dr net

等离子弧焊接和切割

等离子弧焊接和切割 等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料,并借助内部的或者外 部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。 等离子弧焊接和切割: １。1 等离子弧的产生： (1)等离子弧的概念: 自由电弧：未受到外界约束的电弧，如一般电弧焊产生的电弧。 等离子弧：受外部拘束条件的影响使孤柱受到压缩的电弧。 自由电弧弧区内的气体尚未完全电离,能量未高度集中,而等离子弧弧 区内的气体完全电离,能量高度集中,能量密度很大，可达1０～10Ｗ/cm２，电弧温度可高达２４000~50０00K(一般自由状态的钨极氩弧焊最高温度为１０00０~20000K,能量密度在10Ｗ/cm2以下）能迅速熔化金属材料,可用来焊接和切割。 (2)等离子弧的产生 在钨极与喷嘴之间或钨极与工件之间加一较高电压,经高频振荡使气 体电离形成自由电弧,该电弧受下列三个压缩作用形成等离子弧。 ①机械压缩效应（作用)——电弧经过有一定孔径的水冷喷嘴通道,使电弧截面受到拘束，不能自由扩展。 ②热压缩效应－－当通入一定压力和流量的氩气或氮气时,冷气流均 匀地包围着电弧，使电弧外围受到强烈冷却,迫使带电粒子流(离子和电子)往弧柱中心集中,弧柱被进一步压缩。 ③电磁收缩效应—－定向运动的电子、离子流就是相互平行的载流导体,在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩。 电弧经过以上三种压缩效应后，能量高度集中在直径很小的弧柱中，弧柱中的气体被充分电离成等离子体，故称为等离子弧. 当小直径喷嘴,大的气体流量和增大电流时，等离子焰自喷嘴喷出的速度很高，具有很大的冲击力，这种等离子弧称为“刚性弧”，主要用于切割金属。反之，若将等离子弧调节成温度较低、冲击力较小时,该等离子弧称为“柔性弧”，主要用于焊接。 １。2 等离子弧焊接 1.2。1 基本知识 用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子孤焊接。 焊接时离子气（形成离子弧）和保护气(保护熔池和焊缝不受空气的有害作用)均为氩气。