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等离子弧焊技术研究进展与应用

等离子弧焊技术研究进展与应用
等离子弧焊技术研究进展与应用

等离子弧焊技术研究进展与应用

(08材控邢钧魁20080607131)

摘要:本文对国内外等离子弧焊技术的最新进展、应用等方面进行了综述,希望对等离子弧焊技术研究进展与应用有一个比较全面的了解。

关键词:等离子弧焊技术;进展;应用

等离子弧焊是在钨极氩弧焊基础上发展起来的一种焊接方法,它是以钨极作为电极,等离子弧为热源的熔焊方法。等离子弧能量密度可达10000~1000002

/cm

W以下)高,其温度可达18000~24000K,/cm

W,比自由钨弧(100002

也高于自由钨弧(5000~8000K)很多。按电源联接方式,等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种形式。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。

1国内外等离子弧焊技术最新进展

1.1等离子弧焊技术

一种新开发的用于等离子弧焊的焊炬系统,采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件,焊接质量很好。使用新开发的特殊气体控制系统可以无缺陷地完成圆周焊缝的收尾焊接。在研究开发最现代化的电源和控制技术条件下,采用等离子弧焊技术是一种质量最佳、经济有效、重复性好的连接工艺。这种新的工艺与TIG焊接相比具有如下特点:

1.1.1采用等离子弧焊时的特定工艺优点,不仅主要表现在微型等离子弧焊的板材厚度范围方面,而且涉及使用锁孔技术。应用范围包括:表面堆焊、喷涂和焊接。

1.1.2用粉末等离子弧焊焊接薄板和管道时,具有焊接速度快、热输入量小和变形小等优点。

1.1.3等离子弧焊接时,锁孔技术的优点还清楚地表现在板厚达10mm的材料焊接方面。在应用技术中,粉末等离子弧焊接具有稳固的市场地位。这种新的工艺也将会在机器人上得到应用[1]。

等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究。采用等离子弧焊作为加热能量束,侧向填充金属丝的低成本工艺方案。其成形方法是:采用弧焊热源熔化金属基体和填充材料,按照所要成形零件的几何特征,逐层堆积金属材料,实现零件的成形,成形件的尺寸精度可根据使用要求,通过焊接工艺控制与数控切削相结合来保证[2]。

1.2先进的粉末等离子弧堆焊技术

粉末等离子弧堆焊技术是现代工业生产中能适应各种高合金高性能材料堆焊要求的一种焊接方法,而且稀释率可控制在5﹪~15﹪之间。但如果使用常规的粉末等离子弧堆焊技术,希望得到小于5﹪稀释率时,所能获得的熔敷速度均在6kg/h以下。随着现代工业的发展,特别是对大面积高性能耐磨堆焊的需求,国内外开展了先进的高效、低稀释率粉末等离子弧堆焊技术研究。

高效低稀释率粉末等离子弧堆焊技术与常规粉末等离子弧堆焊技术相比,在相同的焊接电流下,它具有低稀释率的同时,还具有比常规方法高2~5倍的熔敷速度,而且最大堆焊高度可达6~8mm,较易实现一次堆焊成功,减少堆焊层数量,降低产生缺陷的可能性。

70年代美国曾研究了“高能等离子弧堆焊技术”,其功率达80kW,后捷克又发展了一种液稳等离子弧堆焊设备,熔敷速度达56kg/h。但稀释率仍在20﹪

以上,90年代德国成功地研制了熔敷速度高达70kg/h,稀释率能控制在10﹪以下的粉末等离子弧堆焊技术;国内90年代中期也开始研究该技术,并已取得熔敷速度达15kg/h,稀释率能控制在l﹪以下的可喜成果。

目前,先进的粉末等离子弧堆焊技术在国外已用于生产,如德国已将熔敷速度20kg/h,稀释率<2﹪的技术成功地用于汽车、化工、煤炭、核电等领域,尤其在大面积堆焊中更具特色。熔敷速度30kg/h,稀释率<2﹪的技术也已成熟。国内该技术已研究达到熔敷速度15kg/h,稀释率<1﹪,目前正在向更高的熔敷速度和生产应用方向努力。新研制的粉末等离子弧表面堆焊装置,主要用于矿山铲斗预切削刀具的表面硬化,使用不同的消耗材料和焊接参数进行表面硬化层堆焊。1.3微束等离子弧焊接技术

人们通常将焊接电流在30A以下的等离子弧焊,称为微束等离子弧焊。与钨极氩弧焊相比,微束等离子弧焊的优点是:a.可焊更薄的金属,最小可焊厚度为0.01mm;b.弧长在很大的范围内变化时,也不会断弧,并能保持柱状特征,焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小[3]。

微束等离子弧焊用于焊接波纹管。微束等离子弧焊在口腔修复领域的应用前景明显优于其他熔化焊接方法,应作为首选应用方向。微束等离子弧焊的焊接电流在小至1A以下电弧仍具有较好的稳定性,能够焊接细丝及箔材,最小可焊厚度为0.01mm。微束等离子弧焊具有效率高、成本低的优点,在批量生产时,其优越性更为突出。目前国内微束等离子弧焊尚未普及,尤其在航天航空领域,对于薄壁件的焊接,绝大多数还是采用氩弧焊,不仅变形大,质量也得不到保证;或采用真空电子束焊接,存在焊接成本过高的问题。因此,微束等离子弧焊在我国具有广阔的应用前景。

1.4变极性等离子弧焊技术

变极性等离子弧焊(Variable polarity plasma arc welding,简称VPPAW)即不对称方波交流等离子弧焊,是一种针对铝及其合金开发的新型高效焊接工艺方法。它综合了变极性TIG焊和等离子弧焊的优点,一方面,它的特征参数电流频率、电流幅值及正负半波导通时间比例可根据工艺要求灵活、独立调节,合理分配电弧热量,在满足工件熔化和自动去除工件表面氧化膜的同时,最大限度地降低钨电极的烧损;另一方面,有效利用等离子束流所具有的高能量密度、高射流速度、强电弧力的特性,在焊接过程中形成穿孔熔池,实现铝合金中厚板单面一次焊双面自由成形。由于焊接变形小、生产率高,与其它高能束流焊接工艺(电子束焊和激光焊)相比,设备简单,成本低且气孔、夹渣等缺陷少,在国外被称为“零缺陷”焊接方法,已成功应用于航天飞机外储箱等产品的焊接生产上,同时被看作在21世纪有着广泛应用前景的焊接方法。国内近年来虽然也进行过相关方面的研究并取得了一些成果,但目前尚未将该工艺方法真正用于产品焊接上[4]。

1.5穿孔等离子弧焊技术

穿孔等离子弧焊是在非熔化极气体保护焊基础上发展起来的一种电弧焊方法。长期以来,采用穿孔等离子弧焊技术焊接更厚的材料,以及提高焊接过程稳定性一直是焊接研究人员积极致力的研究目标。近年来,国内外不断涌现关于等离子弧焊新工艺、新技术的研究报道。如:

1.5.1等离子弧点焊

英国考文垂大学先进连接中心研究人员与美洲虎汽车厂的专家,联合开发研制了一种新型等离子弧点焊系统,用于焊接轿车底盘,焊点位置比较特殊,常规

电阻点焊机器人手臂无法进入。其实,在80年代中期,国内研究人员也曾开展过镀锌钢板等离子弧点焊技术研究,但系统的而且直接针对具体产品的应用技术研究却是在90年代中期,等离子弧点焊潜在的技术优势预示着这种新工艺方法可能会在一定范围取代电阻点焊工艺。

1.5.2三重气体等离子弧焊

美国NASA宇航局马歇尔宇航中心开发了一种新型等离子弧焊方法,称之为三重气体等离子弧焊(ternarygas plasma arc welding),并于1995年5月申请了美国专利,与常规等离子弧焊相比,这种新方法在焊枪上作了重大革新:钨极为管状空心结构,中间通入惰性气体,因而在焊枪中存在三重气体。从钨极中间通入的气体与环绕钨极的离子气联合作用,有助于得到更挺直、更稳定的等离子弧,采用这种焊枪进行焊接,焊缝和热影响区的宽度减小了,熔深的可控性加大了,在相对低的热输入量条件下可以焊接更厚的材料。

1.5.3真空等离子弧焊

成都电焊机研究所开展了真空磁压缩等离子弧焊实验研究,指出使用真空磁压缩等离子弧作为热源,可以焊接一般金属和活性金属,熔透能力超过大气电弧,通过调节磁场强度,可以改变电弧的能量分布;美国的G.Aston在1998年召开的第5届国际焊接研究发展趋势会议上,发表了无电极真空等离子弧焊研究的学术论文,这种新方法利用现有的等离子弧焊设备,可以焊接异种金属,尤其适用于焊接多种宇航合金及高温金属,焊缝缺陷率大大降低,焊接质量显著提高,该项技术已被NASA宇航局马歇尔宇航中心列入太空焊接研究课题之一。

1.5.4双面电弧焊

美国肯塔基大学ZHANG开发了双面电弧焊技术,在等离子弧焊枪的正下方,被焊工件的背面,放置另一把焊枪,焊接过程中,两把焊枪产生的电弧同时作用于被焊材料两面,采用同一台等离子弧焊电源,形成焊接电源、焊枪、被焊材料、焊枪到焊接电源的电流回路,被焊材料不再直接与焊接电源相连。实验研究发现,采用双面电弧焊接时,等离子弧进一步被压缩,能量更加集中,因而,熔深大大提高,热影响区和热应力减小,这种双面电弧焊的局限性在于1把焊枪需要放置在被焊工件的背面,两把把焊枪的空间定位要求较高[5]。

西北工业大学开展了脉动等离子弧喷焊技术研究,通过在工件和喷枪阳极(喷嘴)间接入高频的IGBT无触点开关,成功地实现了转移弧和非转移弧的高频交替工作,实现了单一电源下的等离子喷焊。西安交通大学开展了适宜于Al、Mg及其合金的变极性等离子弧焊设备的研究,主弧的正、负半波分别由2台直流电源供电,对工件(铝)实现了变极性焊接,它不仅使电弧稳定,而且还有可靠的阴极清理作用。北京航空工艺研究所开展了脉冲等离子弧焊的工艺研究。在穿孔等离子弧焊小孔特征及行为检测方面,哈尔滨工业大学、北京航空工艺研究所以及清华大学分别通过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分析,检测小孔的建立、闭合以及小孔尺寸;天津大学的王惜宝、张文铖分析了等离子弧粉末堆焊时粉末在转移弧中的输送行为及其主要影响因素,计算了铁基合金粉末和碳化硼粉末、不同参数下在弧柱中的输送速度分布及沿弧柱横截面上的粉通量分布。在重要的应用方面,西安航空发动机公司利用自制的电源设备配以进口的等离子弧焊枪,实现了某航空发动机工艺的改进。

2等离子弧焊技术的应用

等离子弧焊是目前国内应用最为广泛的高能束流焊接,具有电弧能量密度高、电弧稳定性好、焊接速度快等特点,故焊缝热影响区小,焊缝质量高,尤其

小电流时电弧工作稳定。它的应用极为广泛,直流正极性等离子弧焊接可以用来焊接不锈钢、耐热合金钢、普通碳素钢、可伐合金、蒙耐尔合金、钛合金、钯合金、纯金、纯镍、紫铜等材料,交流等离子弧焊接主要用于铝及其合金、镁及其合金、铍青铜、铝青铜的焊接,接头型式主要有对接、端接、搭接、T型接头、卷边对接、外角接头以及点焊接头等。

等离子焊接系统在不锈钢焊管中的应用。此行业生产的承压管长度一般为6000mm,材质为奥氏体不锈钢如304(1)、316(1)、321等,厚度≥3mm,直径≥Φ133mm,焊缝质量要求外观成形美观,X射线探伤Ⅱ级合格。我们采用的工艺是3~8mm等离子单面焊双面一次成形;>8mm开Y型坡口,留5~6mm钝边,采用等离子焊接打底,氩弧焊或等离子弧焊盖面,也有采用埋弧焊盖面。用等离子自动焊接不锈钢焊管取代传统的手工焊接方法,不仅可以大大降低制造成本,而且提高了焊接质量及生产效率,有利于改善目前我国不锈钢焊管生产线的落后状态,为我国高速发展的石油、化工、电建等行业提供大管径焊管,从而加快焊管行业的技术及设备革新,提高焊管的产量。

CO汽提塔是在高温、高压、腐蚀条件下使国内某厂生产的氨成套设备,其

2

用的,这台汽提塔采用了国产工业纯钛作衬里材料。汽提塔高压室衬钛厚度为

5mm和10mm两种,材料牌号为TA1工业纯钛,该厂成功地将等离子弧焊用于汽提塔的钛板衬里焊接,包括封头和管板爆炸复合用5mm大张钛板的拼接,以及

5mm、10mm厚钛板衬里筒身平板拼缝与筒身合拢纵缝的焊接,焊接质量达到设计要求。等离子弧焊接能一次焊透焊件整个厚度,大大提高了生产率。以10mm 厚钛板为例,比钨极氩弧焊能提高效率5~6倍。同时,对焊工的操作熟练程度要求较低,质量稳定,是一项值得大力推广的先进焊接工艺[6]。

等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究,直接金属成形是一个受多种参数耦合影响的系统。构建的直接金属成形系统在50A等离子弧电源下对Ф0.4mm的304L不锈钢丝堆积成形时成形效率达到了90mm/min。而成形速度和电流是影响成形轨迹宽度的主要因素。

微束等离子弧焊焊接电流最小可以控制到0.06A,可焊接0.01mm的极薄板,适用于精密焊接工艺。超薄壁管子的微束等离子弧焊在许多工业部门中有着广泛的应用,可用来制造金属软管、波纹管、扭力管、热交换器的换热管、仪器仪表的谐振筒等,有时超薄壁管子在高温高压、复杂振动和交变载荷下用来输送各种腐蚀性介质。用焊接工艺制造超薄壁有缝管是把带材卷成圆管,然后焊接起来。这种方法工艺简单、生产率高、成本低。采用焊接工艺制造的焊接波纹管,可以根据使用需要设计出各种波形膜片,选择较大的内外径差,为采用新型弹性材料制造波纹管开辟了一条新途径。波纹膜片通常采用微束等离子弧焊,只有被套焊的波纹膜片厚度大于0.2mm时才用小功率钨极氩弧焊。

3结论

等离子弧焊能量密度高、线能量大、效率高。微束等离子弧焊具有能量集中、温度高、焊接速度快、电弧稳定性好,可焊材料多、焊缝质量好等特点。等离子弧焊和微束等离子弧焊的应用渗透到各个领域,得到广泛应用。变极性等离子弧焊是一种很有前途的用于铝及其合金的焊接方法,被看作在21世纪有着广泛应用前景的焊接方法。展望21世纪,随着科学技术的不断发展和进步,计算机在焊接领域的应用将越来越广泛,机械制造行业对于先进焊接生产技术的需求也越来越迫切,穿孔等离子弧焊技术以其高质量、低成本、自动化程度高的特点,在焊接领域将占据重要地位[7]。

参考文献:

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[3]汤革新.试论微束等离子弧焊接技术[J].特种设备安全技术, 2006,(03):

49~50.

[4]陈克选,李鹤岐,李春旭.变极性等离子弧焊研究进展[J].焊接学报,2004,25(01): 124~128.

[5]董春林,吴林,邵亦陈.穿孔等离子弧焊发展历史与现状[J].中国机械程,2000,(05).

[6]胡兴军.等离子弧焊及摩擦焊接技术[J].现代零部件,2006,(03): 86~88.

[7]谢忠英.等离子弧焊接和微束等离子弧焊接的应用[J].赤峰学院学报,2005 21(06): 76~77.

材料的等离子弧焊接

材料的等离子弧焊接 索引:穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3~8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚2~6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口,不加填充金属,不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V 形坡口多层焊。 关键词: 高温合金, 铝及铝合金, 钛及钛合金, 银与铂, 等离子弧焊接 穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3~8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚 2~6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口,不加填充金属,不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V形坡口多层焊。

1.高温合金的等离子弧焊接 用等离子弧焊焊接固溶强化和Al、Ti含量较低的时效强化高温合金时,可以填充焊丝也可以不加焊丝,均可以获得良好质量的焊缝。一般厚板采用小孔型等离子弧焊,薄板采用熔透型等离子弧焊,箔材用微束等离子弧焊。焊接电源采用陡降外特性的直流正极性,高频引弧,焊枪的加工和装配要求精度较高,并有很高的同心度。等离子气流和焊接电流均要求能递增和衰减控制。 焊接时,采用氩和氩中加适量氢气作为保护气体和等离子气体,加入氢气可以使电弧功率增加,提高焊接速度。氢气加入量一般在5%左右,要求不大于15%。焊接时是否采用填充焊丝根据需要确定。选用填充焊丝的牌号与钨极惰性气体保护焊的选用原则相同。 高温合金等离子弧焊的工艺参数与焊接奥氏体不锈钢的基本相同,应注意控制焊接热输入。镍基高温合金小孔法自动等离子弧焊的工艺参数见表1-1。在焊接过程中应控制焊接速度,速度过快会产生气孔,还应注意电极与压缩喷嘴的同心度。高温合金等离子弧焊接接头力学性能较高,接头强度系数一般大于90%。

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

穿孔等离子弧焊接技术

穿孔等离子弧焊接技术研究*    中航一集团625所 朱轶峰 张 慧 董春林 邵亦陈  文摘论述了等离子弧焊接的新进展,介绍一脉一孔的等离子弧焊接工艺、正面弧光传感器、焊接质量模糊控制系统以及采用该系统进行的焊接质量控制的初步试验结果。研究表明在不锈钢等离子弧焊接过程中,采用该系统可以提高等离子弧焊接焊缝的质量。 主题词等离子弧焊一脉一孔弧光传感模糊控制 1 引言 进入21世纪,航空航天制造业对焊接技术提出了更高要求,人们在追求低成本高强度的焊接结构时对穿孔等离子弧焊接产生了新的兴趣。 等离子弧能量密度高、射流速度大、等离子流力强 [1],穿孔等离子弧焊接(K-PAW)时等离子弧穿透工件形成小孔,随着小孔的弥合形成焊缝。对于国防工业中常用金属材料如高强钢、高温合金、钛合金、不锈钢等,在中厚度(3~10mm)范围与钨极氩弧焊相比,PAW具有更佳的工艺焊接性,接头内部缺陷率降低、焊件变形减小、焊接效率提高。“单面焊接双面成形”是K-PAW的典型特征,特别适合密闭容器、小直径管焊缝等背面难于施焊的结构件焊接。 但是穿孔等离子弧焊接过程的稳定性及焊接工艺参数的再现性始终是摆在焊接科研人员面前的难题,制约着等离子弧焊接技术的工程应用。本研究通过采用优化工艺参数、脉冲焊接工艺方式以及增加质量控制的手段提高等离子弧焊接的工艺裕度、提高离子弧焊接过程的稳定性。 2 试验系统 建立一个能够满足焊接试验、参数实时采集、实时控制的完整的试验系统,是本研究课题的基础。 2.1 焊接电源 目前国内使用的等离子弧焊接电源中,以晶体管、可控硅电源为主,新型的IGBT电源还处于研究阶段,电源输出的稳定性难以保证,成为影响焊接质量稳定性的因素之一。 同时考虑到逆变电源的控制响应时间较快等因素,选用进口的等离子焊接电源及焊枪,逆变频率可达 32kHz,能够提供较好的输出特性,便于实现自动焊。 2.2 焊接夹具 自动等离子弧焊接工艺对焊接夹具的压紧均匀性、焊缝对中有一定要求,为此我们自行设计研制了具有琴键式压紧纵缝、机械对中装置的LCAW-2型纵缝和环缝自动焊机。 2.3 焊接质量模糊控制单元 利用具有内置模糊控制模块的可编程控制器,开发了外围数字接口电路,结合奔腾133计算机,再加上我们开发的模糊控制规则表,形成了质量模糊控制单元。 模糊控制系统执行机构为焊接电流控制器与焊接速度控制器。尽管影响等离子焊接焊缝成型质量的参数有很多,考虑到焊接电流和焊接速度对等离子焊接熔池的体积、温度及弧柱压力均有 收稿日期:2001-12-04 *本课题被评为2000年度国防科技进步二等奖 22

氩弧焊焊接工艺参数(精)

氩弧焊焊接工艺参数 一、电特性参数 1.焊接电流钨极氩弧焊的焊接电流通常是根据工件的材质、厚度和接头的空间位置来选择的,焊接电流增加时,熔深增大,焊缝的宽度和余高稍有增加,但增加很少,焊接电流过大或过小都会使焊缝成形不良或产生焊接缺陷。 2.电弧电压钨极氩弧焊的电弧电压主要是由弧长决定的,弧长增加,电弧电压增高,焊缝宽度增加,熔深减小。电弧太长电弧电压过高时,容易引起未焊透及咬边,而且保护效果不好。但电弧也不能太短,电弧电压过低、电弧太短时,焊丝给送时容易碰到钨极引起短路,使钨极烧损,还容易夹钨,故通常使弧长近似等于钨极直径。 3.焊接速度焊接速度增加时,熔深和熔宽减小,焊接速度过快时,容易产生未熔合及未焊透,焊接速度过慢时,焊缝很宽,而且还可能产生焊漏、烧穿等缺陷。手工钨极氩弧焊时,通常是根据熔池的大小、熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度。 二、其它参数 1.喷嘴直径喷嘴直径(指内径)增大,应增加保护气体流量,此时保护区范围大,保护效果好。但喷嘴过大时,不仅使氩气的消耗增加,而且不便于观察焊接电弧及焊接操作。因此,通常使用的喷嘴直径一般取8mm~20mm为宜。 2.喷嘴与焊件的距离喷嘴与焊件的距离是指喷嘴端面和工件间的距离,这个距离越小,保护效果越好。所以,喷嘴与焊件间的距离应尽可能小些,但过小将不便于观察熔池,因此通常取喷嘴至焊件间的距离为7mm~15mm。 3.钨极伸出长度为防止电弧过热烧坏喷嘴,通常钨极端部应伸出喷嘴以外。钨极端头至喷嘴端面的距离为钨极伸出长度,钨极伸出长度越小,喷嘴与工件间距离越近,保护效果越好,但过小会妨碍观察熔池。通常焊对接缝时,钨极伸出长度为5mm~6mm较好;焊角焊缝时,钨极伸出长度为7mm~8mm较好。 4.气体保护方式及流量钨极氩弧焊除采用圆形喷嘴对焊接区进行保护外,还可以根据施焊空间将喷嘴制成扁状(如窄间隙钨极氩弧焊)或其他形状。 焊接根部焊缝时,焊件背部焊缝会受空气污染氧化,因此必须采用背部充气保护。氩气和氦气是所有材料焊接时,背部充气最安全的气体。而氮气是不锈钢和铜合金焊接时,背部充气保护最安全的气体。一般惰性气体背部充气保护的气体流量范围为0.5~42L/min。当喷嘴直径、钨极伸出长度增加时,气体流量也应相应增加。若气流量过小,保护气流软弱无力,保护效果不好,易产生气孔和焊缝被氧化等缺陷;若气流量过大,容易产生紊流,保护效果也不好,还会影响电弧的稳定燃烧。 对管件内充气时,应留适当的气体出口,防止焊接时管内气体压力过大。在根部焊道焊接结束前的25~50毫米时,要保证管内内充气体压力不能过大,以便防止焊接熔池吹出或根部内凹。当采用氩气进行管件焊接背面保护时,最好从下部进入,使空气向上排出,并且使气体出口远离焊缝。

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。 等离子弧是自由电弧压缩而成,它是通过以下三种压缩作用获得的,机械压缩效应示意图见图22。 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。

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。

等离子焊接工艺

等离子焊接工艺 (1)焊接电流 焊接电流是根据板厚或熔透要求来选定。焊接电流过小,难于形成小孔效应:焊接电流增大,等离子弧穿透能力增大,但电流过大会造成熔池金属因小孔直径过大而坠落,难以形成合格焊缝,甚至引起双弧,损伤喷嘴并破坏焊接过程的稳定性。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。 (2)焊接速度 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,如果焊接速度增大,焊接热输入减小,小孔直径随之减小,直至消失,失去小孔效应。如果焊接速度太低,母材过热,小孔扩大,熔池金属容易坠落,甚至造成焊缝凹陷、熔池泄漏现象。因此,焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配。 (3)喷嘴离工件的距离 ·喷嘴离工件的距离过大,熔透能力降低:距离过小,易造成喷嘴被飞溅物堵塞,破坏喷嘴正常工作。喷嘴离工件的距离一般取3~8mm。与钨极氩弧焊相比,喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。 (4)等离于气及流量 等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。大电流等离子弧焊接时,等离子气及保护气体通常采取相同的气体,否则电弧的稳定性将变差。小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气作等离子气。这是因为氧气的电离电压较低,可保证电弧引燃容易。 离子气流量决定了等离子流力和熔透能力。等离子气的流量越大,熔透能力越大。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。利用熔人法焊接时,应适当降低等离子气流量,以减小等离子流力。 保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择。在一定的离子气流量下,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。而保护气体流量太小,保护效果也不好,因此,保护气体流量应与等离子气流量保持适当的比例。 小孔型焊接保护气体流量一般在15~30L/min范围内。采用较小的等离子气流量焊接时,电弧的等离子流力减小,电弧的穿透能力降低,只能熔化工件,形不成小孔,焊缝成形过程与TIG焊相似。这种方法称为熔入型等离子弧焊接,适用于薄板、多层焊的盖面焊及角焊缝的焊接。 (5)引弧及收弧

氩弧焊焊接薄板时的技术参数和技术要求

氩弧焊焊接薄板时的技术参数和技术要求 (一);看是否采用添丝 1)如果不添丝,最主要的是注意工件间隙,一定不能有间隙,为了减小热输入量,可采用带脉冲功能的焊接设备,如碳钢对接,脉冲频率=5HZ,脉冲电流=2 5A,基值电流=10A,焊接速度=min,背面加铜衬垫,可以焊的非常漂亮 2)如果添丝,必须是的细丝,如果工件非常薄,也可采用的,不过成本会很高,一般的就够了 不管是那种方法,焊接碳钢和SUS时,乌极一定要非常尖,手法要求也要稳 你的补充问题涉及不同厚度的母材焊接,焊接位置不同,方法也不一样,但有一点是不变的,就是要控制热量分布,薄板是平面散热,厚板是立体散热,散热更快,所以让电弧偏向厚板,否则厚板还没融化,薄板就已经被“吹”开了,如果厚度悬殊打,那么可以先给厚板加热,待快融化时将薄板移近再焊接(二);这要看你的具体要求,焊缝平整度,变形大小,用不用打磨(抛个光就行),还行了,的你怎么弄呀,。一般情况下,的板子焊接好都有一定的变形,大小而已,要想减小它,按底下的步骤试试:1,尽量减小焊件之间的缝隙,(越紧密越好)2,如果要填焊丝的话,焊丝一定要细,的就可以了,3,电流一点要小,小到能溶化焊丝就行,大概30A左右,焊机不同,根据各焊机而定,4,焊接速度一定要快,越快越好,变形也就越小,焊缝也就越漂亮,如果有水冷却就更好了。5,焊机也有讲究,一般选用逆变式交直流焊机,电流比较稳定。这种焊机会稍许贵一点。都是手法问题,多练就行!控制好热输入就行了,也就是电流电压,太高容易烧穿了

(三);电流不宜过大20~30A即可,电压12~15v,钨级伸出长度为钨棒直径的2~4倍,氩气流量12~18L\min,组队时尽量采取无缝对接,缝大的情况可以在背面加垫板,控制好焊接速度,同时与焊工水平也有很 焊接时不能偏重焊高出的部分,而是焊极对准接缝中间。焊接过程中要不停地点加焊丝。而且选择焊丝的规格很关键,焊丝直径过大,会在尚未熔化焊丝之时先把焊件熔穿。焊丝直径以0.8至1.2毫米为宜,1.5毫米以上的最好别用。

等离子弧焊接原理及设备

第4章等离子弧焊接等离子弧焊接设备

4.1 等离子弧的产生及其特性1. 等离子弧的产生 1 )等离子弧概念 等离子电弧的形成及电弧形态比较 等离子弧是通过外部拘束 使自由电弧的弧柱被强烈 压缩形成的电弧。 通常情况下的GTA和GMA 电弧,为自由电弧,除受到电弧 自身磁场拘束和周围环境的冷却拘束 外,不受其他条件束缚,电弧相同相对比较扩展,电弧能量密度和温度较低。若把自由电弧缩进到喷嘴里,喷嘴的孔径小,电弧通过时,弧柱截面积受到限制,不能自由扩展,产生了外部拘束作用,电弧在径向上被强烈压缩,形成等离子弧。

2)等离子弧的工作方式 ①转移型等离子弧。 (a)等离子弧方式 在喷嘴内电极与被加工工件间 产生等离子弧。由于电极到工件的 距离较长,引燃电弧时,首先在电极 和喷嘴内壁间引燃一个小电弧,称作“引燃弧”, 电极被加热,空间温度升高,高温气流从喷嘴孔道中流出,喷射到工件表面,在电极与工件间有了高温气层,随后在主电源较高的空载电压下,电弧能够自动的转移到电极与工件之间燃烧,称为“主弧”或“转移弧”。

②等离子焰流 在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧。由于保护气通过电弧区被加热,流出喷嘴时带出高温等离子焰流,堆被加工工件进行加热,称作“等离子焰流”。电极与喷嘴内壁间的电弧,其电流值较小,电弧温度低,故等离子焰流的温度也明显低于电弧,指向性不如等离子弧。 等离子焰流方式 ③混合型等离子弧 当电弧引燃并形成转移电弧后仍然能保持引燃弧的存在,即形成两个电弧同时燃烧的局面,效果是转移弧的燃烧更为稳定。

2. 等离子弧特性及用途 1)电弧静特性 与TIG电弧相比,等离子弧的静特性的特点: ①受到水冷喷嘴孔道壁的拘束,弧柱截面积小,弧柱电场强度增大,电弧电压明显提高,从大范围电流变化看,静特性曲线中平特性区不明显,上升特性区斜率增加。 等离子弧静特性变化特点 (a)等离子弧与TIG电弧静特性(b)小弧电流对等离子弧静特性影响

等离子弧焊接技术

等离子弧焊接技术 摘要:焊接技术可以追溯到几千年前的青铜器时代,在人类早期工具制造中,无论是中国还是当时的埃及等文明地区都能见到焊接 技术的雏形。 关键词:等离子弧焊 焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间的结合力而连接成一体的连接方法。被连接的两个物体可以是各种同类或不同类的金属、非金属,也可以是一种金属与一种非金属。由于金属的连接在现代工业中具有很重要的实际意义,因此,狭义地说,焊接通常就是指金属的焊接。等离子弧焊是一种不熔化极电弧焊,是钨极氩弧焊的进一步发展。等离子弧是自由电弧压缩而成,其功率密度比自由电弧可提高100倍以上。其离子气为氩气、氮气、氦气或其中二者的混合气。等离子弧的能量集中,温度高,焰流速度大。这些特性使得等离子弧广泛应用于焊接、喷涂和堆焊。 等离子弧焊的起源 在第三次工业革命,这阶段在能源、微电子技术、航天技术等领域取得重大突破,推动了焊接技术的发展,1950年后成为又一次焊接方法迅速发展的时期,在这个阶段各个国家的焊接工作者开发了不少崭新的焊接方法。1957年美国的盖奇发明了等离子弧焊;20世纪40年代德国和法国科学家发明的电子束焊,也在

20世纪50年代得到了应用和进一步发展;20世纪60年代又出现了激光焊。等离子、电子束和激光焊接方法的出现,标志着高能量密度熔焊的新发展,大大改善了材料的焊接性,使得许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。 等离子弧焊的原理 等离子弧焊(PAW,Plasma Arc Welding)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、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。 等离子弧焊的分类 按焊缝成型原理等离子弧焊分为: a.穿孔型等离子弧焊 b.熔透型等离子弧焊 c.微束等离子弧焊 脉冲等离子弧焊、交流等离子弧焊、熔化极等离子弧焊等 1.穿孔型等离子弧焊 原理:利用等离子弧能量密度大和等离子流吹力大的特点,将工件完全熔透,并在熔池上产生一个贯穿焊件的小孔。

等离子焊机说明书

目录 1.等离子焊接方法简介 (2) 1.1简介 (2) 1.2等离子电弧 (2) 1.3等离子基本焊接方法 (3) 2.等离子焊接设备及其主要功能 (3) 2.1 PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源 (3) 2.2 HP400等离子焊枪 (5) 2.3等离子焊接控制电源 (6) 2.4 RC-3型冷却水箱 (6) 2.5焊接工装 (7) 3.等离子焊接方法的主要参数 (8) 3.1焊接电流 (8) 3.2等离子气流量 (8) 3.3焊接速度 (8) 3.4喷嘴距离 (9) 3.5正面保护气流量 (9) 4.等离子焊接操作及其注意事项 (9) 5.常见故障及其解决方法 (11)

1.等离子焊接方法简介 1.1简介 等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法,电流范围可达0.1~500A,适合于厚度在0.1mm~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接,采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度,从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。 华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产,以及等离子焊接工艺拟订和更新,并取得了显著的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备,并已成功的应用到染整、食品、管道等行业的生产和制造之中,并得到了广大用户的一致好评。 下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例: 图1 操作机等离子焊接的应用图2 边梁等离子焊接的应用1 图3边梁等离子焊接的应用2 图4 纵环缝等离子焊接的应用 1.2 等离子电弧 等离子焊接主要是获得等离子弧,等离子弧是利用等离子枪将阴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。

电子束焊及等离子弧焊特点

电子束焊 真空电子束焊接具有以下特点: ●电子束能焊接不同的金属及合金材料,尤其高难熔金属都能焊接 ●电子束可以精确的确定焊缝的位置,精度和重复性误差为0% 。 ●最大的穿透深度,可达15MM ●最高的深宽比大于10:1。 ●焊接直径可达400MM ●电子束焊接,其焊缝化学成份纯净, 焊接接头强度高、质量好。 ●电子束焊接所需线能量小,而焊接速度高,因此焊件的热影响区小、焊件变形小,除一般焊接外,还可以对精加工后的零部件进行焊接。 ●可焊接异种金属, 如铜和不锈钢、钢与硬质合金、铬和钼、铜铬和铜钨等。 ●真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染,而且有利于焊缝金属的除气和净化,因而特别适于活泼金属焊接。也常用于电子束焊接真空密封元件,焊后元件内部保持在真空状态 ●在真空中进行焊接,焊缝纯净、光洁,呈镜面,无氧化等缺陷。 ●电子束能量密度高达108瓦/厘米2,能把焊件金属迅速加热到很高温度,因而能熔化任何难熔金属与合金。熔深大、焊速快,热影响区极小,因此对接头性能影响小,接头基本无变形。 ●与普通焊接相比, 其焊接速率更高(尤其对于大厚件的焊接工件)。 等离子弧焊 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。

等离子焊机说明书

等离子焊机说明书 Prepared on 22 November 2020

目录 1.等离子焊接方法简介 (2) 简介 (2) 等离子电弧 (2) 等离子基本焊接方法 (3) 2.等离子焊接设备及其主要功能 (3) PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源 (3) HP400等离子焊枪 (5) 等离子焊接控制电源 (6) RC-3型冷却水箱 (6) 焊接工装 (7) 3.等离子焊接方法的主要参数 (8) 焊接电流 (8) 等离子气流量 (8) 焊接速度 (8) 喷嘴距离 (9) 正面保护气流量 (9) 4.等离子焊接操作及其注意事项 (9) 5.常见故障及其解决方法 (11) 1.等离子焊接方法简介 简介

等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法,电流范围可达~500A,适合于厚度在~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接,采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度,从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。 华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产,以及等离子焊接工艺拟订和更新,并取得了显着的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备,并已成功的应用到染整、食品、管道等行业的生产和制造之中,并得到了广大用户的一致好评。 下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例: 图1 操作机等离子焊接的应用图2 边梁等离子焊接的应用1 图3边梁等离子焊接的应用2 图4 纵环缝等离子焊接的应用 等离子电弧 等离子焊接主要是获得等离子弧,等离子弧是利用等离子枪将阴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。 自由电弧经过等离子焊枪中的三个压缩:机械压缩,热压缩和电磁压缩后形成等离子电弧,等离子电弧的功率及温度明显高于自由电弧,其功率基本上是自由电弧的两倍。 等离子电弧主要分为三种类型: 1.非转移型等离子电弧 主要用于非金属材料的焊接。 2.转移型等离子电弧 金属材料的焊接一般采用此电弧。

安全:等离子弧焊接及切割的操作技术

安全:等离子弧焊接及切割的操作技术 等离子弧焊接及切割的安全操作技术 1.等离子弧焊接和切割用电源的空载电压较高,尤其在乎操作时,有电击妁危险。因此: (1)电源在使用时必须可靠接地。 (2)焊枪枪体或割枪枪体与手触摸部分必须可靠绝缘。 (3)可以采用较低电压引燃非转移弧后再接通较高电压的转移弧回路。 (4)如果起动开关装在手把上,必须对外露开关套上绝缘橡胶管,避免手直接接触开关。 (5)等离子弧焊接和切割用喷嘴及电极的寿命相对较短,要经常更换,更换时要保证电源处于断开状态。 2.防电弧光辐射 等离子弧较其他电弧的光辐射强度更大,尤其是紫外线强度,故对皮肤损伤严重,操作者在焊接和切割时必须戴上良好的面罩、手套,颈部也要保护。面罩上除具有黑色目镜外,最好加上吸收紫外线的镜片。自动操作时,可在操作者与操作区之间设置防护屏。等离子弧切割时,可采用水下切割方法,利用水来吸收光辐射。 3.防高频和射线

等离子弧焊接和切割都采用高频振荡器引弧,但高频对人体有一定的危害。引弧频率选择在20~60kHz较为合适,还要求工件接地可靠,转移弧引弧后,立即可靠地切断高频振荡器电源。等离子弧焊接和切割采用钍钨极时,同钨极氩弧焊一样,要注意射线的危害。 4.防灰尘和烟气 等离子弧焊接和切割过程中伴随有大量气化的金属蒸气、臭氧、氮氧化物等。尤其切割时,由于气体流量大,致使工作场地上的灰尘大量扬起,这些烟气和灰尘对操作工人的呼吸道、肺等产生严重影响。因此要求工作场地必须配罩良好的通风设备措施。切割时,在栅格工作台下方还可安置排风装置,也可以采取水中切割方法。 5.防噪声 等离子弧会产生高强度、高频率的噪声,尤其采用大功率等离子弧切割时,其噪声更大,这对操作者的听觉系统和神经系统非常有害。要求操作者必须戴耳塞,或可能的话,尽量采用自动化切割,使操作者在隔音良好的操作室内工作,也可以采取水中切割方法,利用水来吸收噪声。

微束等离子弧焊工艺与设备

微束等离子弧焊工艺与设备 一、实验目的 1、熟悉等离子弧焊接过程及工艺参数的选择 2、熟悉等离子焊接设备 3、理解等离子的产生 二、实验设备及材料 1、LH-10型等离子焊机 2、氩气瓶 3、减压表 4、冷却泵 5、试验材料 1Cr18Ni9不锈钢管 三、实验原理 1、等离子弧的产生 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。等离子枪的结构及电弧压缩方式:

2、等离子焊枪的结构及工艺参数 等离子焊枪的结构如图1所示,从图中可以看出,压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件,一般需用水冷,对于微束等离子枪可以不进行直接水冷,但需要间接水冷和直接气冷。喷嘴孔径d0和孔道长度L0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。喷嘴内通的气体称为离子气。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为机械压缩。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为磁收缩。在机械与热收缩的作用下,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,所以等离子弧的电弧功率及温度明显高于自由电弧。从图2看出,等离子电弧温度比自由弧高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。 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

等离子弧焊接及切割的安全操作技术(正式版)

文件编号:TP-AR-L4319 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. (示范文本) 编订:_______________ 审核:_______________ 单位:_______________ 等离子弧焊接及切割的安全操作技术(正式版)

等离子弧焊接及切割的安全操作技 术(正式版) 使用注意:该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。 1.等离子弧焊接和切割用电源的空载电压较 高,尤其在乎操作时,有电击妁危险。因此: (1)电源在使用时必须可靠接地。 (2)焊枪枪体或割枪枪体与手触摸部分必须可靠 绝缘。 (3)可以采用较低电压引燃非转移弧后再接通较 高电压的转移弧回路。 (4)如果起动开关装在手把上,必须对外露开关 套上绝缘橡胶管,避免手直接接触开关。 (5)等离子弧焊接和切割用喷嘴及电极的寿命相

对较短,要经常更换,更换时要保证电源处于断开状态。 2.防电弧光辐射 等离子弧较其他电弧的光辐射强度更大,尤其是紫外线强度,故对皮肤损伤严重,操作者在焊接和切割时必须戴上良好的面罩、手套,颈部也要保护。面罩上除具有黑色目镜外,最好加上吸收紫外线的镜片。自动操作时,可在操作者与操作区之间设置防护屏。等离子弧切割时,可采用水下切割方法,利用水来吸收光辐射。 3.防高频和射线 等离子弧焊接和切割都采用高频振荡器引弧,但高频对人体有一定的危害。引弧频率选择在20~

等离子焊机说明书

目录 1.等离子焊接方法简 介 (2) 简介 (2) 等离子电弧 (2) 等离子基本焊接方法 (3) 2.等离子焊接设备及其主要功 能 (3) PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源 (3) HP400等离子焊枪 (5) 等离子焊接控制电源 (6) RC-3型冷却水箱 (6) 焊接工装 (7) 3.等离子焊接方法的主要参 数 (8)

焊接电流 (8) 等离子气流量 (8) 焊接速度 (8) 喷嘴距离 (9) 正面保护气流量 (9) 4.等离子焊接操作及其注意事 项 (9) 5.常见故障及其解决方 法 (11) 1.等离子焊接方法简介 简介 等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法,电流范围可达~500A,适合于厚度在~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接,采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度,从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。 华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产,以及等离子焊接工艺拟订和更新,并取得了显着的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备,并已成功的应用到染整、食品、管道等行

业的生产和制造之中,并得到了广大用户的一致好评。 下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例: 图1 操作机等离子焊接的应用图2 边梁等离子焊接的应用1 图3边梁等离子焊接的应用2 图4 纵环缝等离子焊接的应用 等离子电弧 等离子焊接主要是获得等离子弧,等离子弧是利用等离子枪将阴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。 自由电弧经过等离子焊枪中的三个压缩:机械压缩,热压缩和电磁压缩后形成等离子电弧,等离子电弧的功率及温度明显高于自由电弧,其功率基本上是自由电弧的两倍。 等离子电弧主要分为三种类型: 1.非转移型等离子电弧 主要用于非金属材料的焊接。 2.转移型等离子电弧

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。

等离子转移弧焊接设备介绍及应用

等离子转移弧焊介绍及应用 1.等离子定义: 等离子弧焊是由钨极惰性气体保护焊发展而成的一种高效、优质、经济的焊接方法。它利用各种约束机制,充分发挥了电弧等离子区的高温、高穿透能力,使电弧的特性发生了质的变化。 2.等离子焊与TIG焊的比较 A等离子电弧能量集中,弧柱的最高温度达到24000K以上。电弧高度稳定并具有很强的穿透能力。对于碳钢和不锈钢,一次行程可熔透的最大厚度为8mm,而传统的TIG焊仅为3.0mm B等离子弧具有良好的收孔效应,容易实现单面焊双面成型工艺。厚度8mm以下的对接接头可不开坡口,采用直边对接接头形式,可大大缩短焊前准备和焊接时间,与手工TIG焊相比,焊接效率可提高4~5倍 C等离子弧焊的焊缝成形具有深而窄的特点,热影响区小,几乎显示不出热影响区;而钨极氩弧焊的热影响区达到3~4mm,因此等离子弧焊具有焊接速度快;焊缝深度比大,截面积小;薄板焊接变形小,厚板焊接缩孔倾向小及热影响区窄等特点 D电弧挺直性好,离子弧焊弧长变化对焊缝成形的影响不明显 E等离子弧焊时,由于电弧稳定性高,焊缝外表成形均整美观,余高小。大大减少了焊缝焊后修整的工作量。在不锈钢焊件的焊接中,光滑的焊缝表面可显著提高接头的耐蚀性 F等离子弧焊焊缝的质量具有很好的重复性,等离子弧焊的抗干扰性强,特别适用于对焊缝质量要求高的焊接工程 GTIG焊钨极承载电流能力较差,过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发,其微粒有可能进入熔池而引起夹钨。因此,熔敷速度小、熔深浅、生产率低。而等离子弧焊枪的钨极内缩在喷嘴之内,电极不可能与工件相接触,因而没有焊缝夹钨的问题

3.等离子发展趋势 目前国外使用比较普及,国内这几年也慢慢发展起来,国内也有几个厂家做一些功能简单的等离子焊接设备,但从功能稳定性,如电流稳定性,送粉精准度,气流量精准度,使用寿命上来说远不及国外品牌,国外品牌好点的等离子设备使用寿命可达20年到25年不等,例如:德国Castolin生产的等离子转移弧设备。产品焊接质量的好差功能稳定性是影响的直接因素。 4.等离子设备组成 焊接电源,送粉器,冷切箱,手动喷枪,自动喷枪,自动内孔喷枪,手动远程控制器等如下图: 5.等离子通常与自动化设备配套使用,形成自动化喷焊, 如下图:

材料的等离子弧焊接工艺技术(doc 8页)

材料的等离子弧焊接工艺技术(doc 8页)

材料的等离子弧焊接 索引:穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3~8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚2~6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口,不加填充金属,不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V 形坡口多层焊。 关键词: 高温合金, 铝及铝合金, 钛及钛合金, 银与铂, 等离子弧焊接 穿孔型等离子弧焊接最适于焊接厚度3~8mm不锈钢、厚度12mm 以下钛合金、板厚 2~6mm低碳或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊缝。这一厚度范围内可不开坡口,不加填充金属,不用衬垫的条件下实现单面焊双面成形。厚度大于上述范围时可采用V形坡口多层焊。

1.高温合金的等离子弧焊接 用等离子弧焊焊接固溶强化和Al、Ti含量较低的时效强化高温合金时,可以填充焊丝也可以不加焊丝,均可以获得良好质量的焊缝。一般厚板采用小孔型等离子弧焊,薄板采用熔透型等离子弧焊,箔材用微束等离子弧焊。焊接电源采用陡降外特性的直流正极性,高频引弧,焊枪的加工和装配要求精度较高,并有很高的同心度。等离子气流和焊接电流均要求能递增和衰减控制。 焊接时,采用氩和氩中加适量氢气作为保护气体和等离子气体,加入氢气可以使电弧功率增加,提高焊接速度。氢气加入量一般在5%左右,要求不大于15%。焊接时是否采用填充焊丝根据需要确定。选用填充焊丝的牌号与钨极惰性气体保护焊的选用原则相同。 高温合金等离子弧焊的工艺参数与焊接奥氏体不锈钢的基本相同,应注意控制焊接热输入。镍基高温合金小孔法自动等离子弧焊的工艺参数见表1-1。在焊接过程中应控制焊接速度,速度过快会产生气孔,还应注意电极与压缩喷嘴的同心度。高温合金等离子弧焊接接头力学性能较高,接头强度系数一般大于90%。

微束等离子弧焊工艺知识

微束等离子弧焊工艺知识 人们通常将焊接电流在30A以下的等离子弧焊接,称为微束等离子弧焊接。由于是在小电流条件下,无论是等离子弧的形态、稳定性及其对电源,设备的要求,还是焊接工艺过程及其操作方法,都有一系列的特殊性。 (1)微束等离子弧焊的特点 微束等离子焊接是一种小电流(通常小于30A)熔人型焊接工艺,为了保持小电流时电弧的稳定,一般采用小孔径压缩喷嘴(0.6~1.2mm)及联合型电弧。即焊接时会存在两个电弧,一个是燃烧于电极与喷嘴之间的非转移弧,另一个为燃烧于电极与焊件之间的转移弧,前者起着引弧和维弧作用,使转移弧在电流小至0.5A时仍非常稳定,后者用于熔化工件。 微束等离子弧是等离子弧的一种。在产生普通等离子弧的基础上采取提高电弧稳定性措,进一步加强电弧的压缩作用,减小电流和气流,缩小电弧室的尺寸。这样,就使微小的等离子焊枪喷嘴喷射出小的等离子弧焰流,如同缝纫机针一般细小。与钨极氩弧焊相比,微束等离子弧焊接的优点是: a.可焊更薄的金属,最小可焊厚度为0.01mm b.弧长在很大的范围内变化时,也不会断弧,并能保持柱状特征,巳焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。

(2)获得微束等离子弧的三要素 获得微束等离子弧,必须满足以下三个基本条件。 ①微束等离子弧发生器是产生微束等离子弧的器件,也称为等离子枪,它是以等离子电弧室为主体组成的。产生微束等离子弧的第一要素是要有一个良好的等离子枪,要求不漏气、不漏水、不漏电,电极对中且调整更换方便,喷嘴耐用又便于更换。 电弧室由上下两体构成,中间加以绝缘。上枪体的主要功能是:夹持钨极并使之接人电源负极,以使钨极尖端能产生电弧放电的阴极斑点;将电弧放电产生在钨极区的热量及时排出;钨极应能始终保持对准下枪体的喷嘴孔径中心,且应能调整极尖的高度和更换新钨极,导人惰性压缩气体。这样,上枪体应有电、气、水三个导人孔道和一个水的出口。下枪体上安装经常更换的喷嘴,要接电源的正极,要有进出冷却水的散热系统。有的微束等离子弧焊枪上设有保护气系统,也设置在下枪体上。 ②直流电源作为微束等离子弧的电源,除了普通等离子弧的直流电源、下降伏安特性、电流可以细微调节等要求外,还有一个重要的特殊要求,即高空载电压。一般直流电源的空载电压是80~100V,微束等离子弧的电源空载电压应是120~160V,有时还要高达200V。因为微束等离子弧的电流小(<30A),电弧气体介质质点的电离、发射作用弱,为便于引弧和稳弧,就需要提高空载电压来加强场致发射作

等离子弧焊

等离子弧加工 等离子弧加工是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。1955年,美国首先研究成功等离子弧切割。产生等离子弧的原理是:让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔,使其在孔道中产生机械压缩效应;同时,由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好,电流自然趋向弧柱中心,产生热收缩效应,同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。这3种效应对弧柱进行强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下,使弧柱中心气体达到高度的电离,而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物,即等离子弧。 原理 等离子弧切割与焊接是现代科学领域中的一项新技术。它是利用温度高达15000~30000℃的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。这种新的工艺方法不仅能对一般材料进行切割和焊接,而且还能切割和焊接一般工艺方法难以加工的材料。 等离子弧加工流程 电弧就是中性气体电离并维持放电的现象。若使气体完全电离,形成全部由带正电的正离子和带负电的电子所组成的电离气体,就称为等离子体。一般的焊接电弧是一种自由电弧,弧柱的截面随功率的增加而增大,电弧中的气体电离不充分,其温度被限制在5730~7730℃。若在提高电弧功率的同时,对自由电弧进行压缩,使其横截面减小,则电弧中的电流密度就大大提高,电离度也随之增大,几乎达到全部等离子状态的电弧叫等离子弧。对自由电弧进行的压缩作用称为压缩效应。压缩效应有如下三种形式: 1)、机械压缩效应在钨极(负极)和焊件(正极)之间加上一个高电压,使气体电离形成电弧,当弧柱通过特殊孔形的喷嘴的同时,又施以一定压力的工作气体,强迫弧柱通过细孔,由于弧柱受到机械压缩使横截面积缩小,故称为机械压缩效应。 2)、热收缩效应当电弧通过喷嘴时,在电弧的外围不断送入高速冷却气流(氮气或氢气等)使弧柱外围受到强烈冷却,电离度大大降低,迫使电弧电流只能从弧柱中心通过,导致导电截面进一步缩小,这时电弧的电流密度大大增加,这就是热收缩效应。 3)、磁收缩效应由于电流方向相同,在电流自身产生的电磁力作用下,彼此互相吸引,将产生一个从弧柱四周向中心压缩的力,使弧柱直径进一步缩小。这种因导体自身磁场作用产生的压缩作用叫“磁收缩效应”。电弧电流越大,磁收缩效应越强。自由电弧在上述三种效应作用下被压缩得很细,在高度电离和高温条件下,电弧逐渐趋于稳定的等离子弧。

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