汽車車身修復學習情景等離子切割與焊接

主講：朱明

高級技師、經(jīng)濟師,工程師高級技能專業(yè)教師高級汽車維修考評員學習情景八：車身焊接5.等離子切割等離子弧焊接

一、基本要求1、掌握等離子弧的產(chǎn)生原理及特點2、了解等離子弧發(fā)生器的結(jié)構(gòu)3 掌握等離子弧焊接的幾種主要的工藝形式及特點三、重點1、等離子弧的熱源特點、等離子弧的靜特性；2、等離子弧的焊接工藝參數(shù)的選擇；第一節(jié) 等離子弧焊接特點

一）、等離子弧的形成 等離子弧是一種被壓縮的鎢極氬弧，具有很高的能量密度、溫度及電弧力。等離子弧是通過三種壓縮作用獲得的：1)機械壓縮 水冷銅噴嘴孔徑限制弧柱截面積的自由擴大，這種拘束作用就是機械壓縮； 2)熱壓縮 噴嘴中的冷卻水使噴嘴內(nèi)壁附近形成一層冷氣膜，進一步減小了弧柱的有效導電面積，從而進一步提高了電弧弧柱的能量密度及溫度，這種依靠水冷使弧柱溫度及能量密度進一步提高的作用就是熱壓縮； 3)電磁壓縮 由于以上兩種壓縮效應，使得電弧電流密度增大，電弧電流自身磁場產(chǎn)生的電磁收縮力增大，使電弧受到進一步的壓縮，這就是電磁壓縮。二）、等離子弧的類型

（一）非轉(zhuǎn)移型電弧非轉(zhuǎn)移型電弧燃燒在鎢極與噴嘴之間，焊接時電源正極接水冷銅噴嘴，負極接鎢極，工件不接到焊接回路上；依靠高速噴出的等離子氣將電弧帶出，這種電弧適用于焊接或切割較薄的金屬及非金屬。

（二）轉(zhuǎn)移型電弧轉(zhuǎn)移型電弧直接燃燒在鎢極與工件之間，焊接時首先引燃鎢極與噴嘴間的非轉(zhuǎn)移弧，然后將電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與工件之間；在工作狀態(tài)下，噴嘴不接到焊接回路中。這種電弧用于焊接較厚的金屬。

（三）聯(lián)合型電弧轉(zhuǎn)移弧及非轉(zhuǎn)移弧同時存在的電弧為聯(lián)合型電弧?；旌闲碗娀≡诤苄〉碾娏飨戮湍鼙３址€(wěn)定，因此特別適合于薄板及超薄板的焊接。非轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移聯(lián)合等離子焊與氬弧焊的比較:?通過水冷噴嘴壓縮電弧電弧集中熱影響區(qū)小3-10mm的板不用開坡口可以焊接穿空效應?焊接速度快，焊件變形小，焊縫成型美觀?單面焊接無需打底，不需復雜的焊前準備三）、等離子弧焊的特點及應用（一）特點 由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電弧焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：1)熔透能力強，在不開坡口、不加填充焊絲的情況下可一次焊透810mm厚的不銹鋼板；2)焊縫質(zhì)量對弧長的變化不敏感，這是由于電弧的形態(tài)接近圓柱形，且挺直度好，弧長變化對加熱斑點面積的影響很小，易獲得均勻的焊縫形狀；3)鎢極縮在水冷銅噴嘴內(nèi)部，不會與工件接觸，因此可避免焊縫金屬產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象；4)等離子電弧的電離度較高，電流較小時仍很穩(wěn)定，可焊接微型精密零件；5)可產(chǎn)生穩(wěn)定的小孔效應，通過小孔效應，正面施焊時可獲得良好的單面焊雙面成形。等離子弧焊的缺點是：1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；2)焊槍及控制線路較復雜，噴嘴的使用壽命很低；3)焊接參數(shù)較多，對焊接操作人員的技術(shù)水平要求較高。（二）應用可用鎢極氬弧焊焊接的金屬，比如不銹鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎳、銅、蒙耐爾合金等，均可用等離子弧焊焊接。這種焊接方法可用于航天、航空、核能、電子、造船及其它工業(yè)部門中。等離子弧生器

一、分類：等離子弧焊槍、割槍、噴槍。二、組成主要由電極、電極夾頭、壓縮噴嘴、中間絕緣體、上槍體、下槍體及冷卻套等組成。最關(guān)鍵的部件為噴嘴及電極。1、噴嘴如圖1-7-4所示。分類?按噴嘴孔道的數(shù)量，可分為單孔型和三孔型兩種。三孔型噴嘴除了中心主孔外，主孔左右還有兩個小孔。從這兩個小孔中噴出的等離子氣對等離子弧有一附加壓縮作用，使等離子弧的截面變?yōu)闄E圓形。當橢圓的長軸平行于焊接方向時，可顯著提高焊接速度，減小焊接熱影響區(qū)的寬度。?按孔道的形狀，可分為圓柱型及收斂擴散型等兩種。通常采用圓柱形壓縮孔道，而收斂擴散型壓縮孔道有利于電弧的穩(wěn)定。最重要要的噴噴嘴形形狀參參數(shù)為為壓縮縮孔徑徑及壓壓縮孔孔道長長度。。噴嘴孔孔徑dndn決定了了等離離子弧弧的直直徑及及能量量密度度。通通常應應根據(jù)據(jù)焊接接電流流大小小及等等離子子氣種種類及及流量量來選選擇。。直徑徑越小小，對對電弧弧的壓壓縮作作用越越大，，但太太小時時，等等離子子弧的的穩(wěn)定定性下下降，，甚至至導致致雙弧弧現(xiàn)象象，燒燒壞噴噴嘴。。2)噴噴嘴嘴孔道道長度度l0在一定定的壓壓縮孔孔徑下下，l0越長，，對等等離子子弧的的壓縮縮作用用越強強，但但l0太大時時，等等離子子弧不不穩(wěn)定定。通通常要要求孔孔道比比l0/dn在一定定的范范圍之之內(nèi)，，3)錐錐角對等離離子弧弧的壓壓縮角角影響響不大大，30180范范圍內(nèi)內(nèi)均可可，但但最好好與電電極的的端部部形狀狀配合合，保保證將將陽極極斑點點穩(wěn)定定在電電極的的頂端端。噴嘴類類型2、電電極極等離子子弧焊焊接一一般采采用釷釷鎢極極或鈰鈰鎢極極，有有時也也采用用鋯鎢鎢極或或鋯電電極。。鎢極極一般般需要要進行行水冷冷，小小電流流時采采用間間接水水冷方方式，，鎢極極為棒棒狀電電極；；大電電流時時，采采用直直接水水冷，，鎢極極為鑲鑲嵌式式結(jié)構(gòu)構(gòu)。棒狀電電極端端頭一一般磨磨成尖尖錐形形或尖尖錐平平臺形形，電電流較較大時時還可可磨成成球形形，以以減少少燒損損。與TIG焊焊不同同，等等離子子焊時時，鎢鎢極一一般內(nèi)內(nèi)縮到到壓縮縮噴嘴嘴之內(nèi)內(nèi)，從從噴嘴嘴外表表面至至鎢極極尖端端的距距離被被稱為為內(nèi)縮縮長度度lr。為了了保證證電弧弧穩(wěn)定定，不不產(chǎn)生生雙弧弧，鎢鎢極應應與噴噴嘴保保持同同心，，而且且鎢極極的內(nèi)內(nèi)縮長長度lr要合適適（lr=l00.2mm））。（二））焊接接電流流焊接電電流總總是根根據(jù)板板厚或或熔透透要求求來選選定。。焊接電電流增增大，，等離離子弧弧穿透透能力力增大大。但但電流流過大大會引引起雙雙弧，，損傷傷噴嘴嘴并破破壞焊焊接過過程的的穩(wěn)定定性，，而且且，熔熔池金金屬會會因小小孔直直徑過過大而而墜落落。因因此，，在噴噴嘴結(jié)結(jié)構(gòu)確確定后后，為為了獲獲得穩(wěn)穩(wěn)定的的小孔孔焊接接過程程，焊焊接電電流只只能在在某一一個合合適的的范圍圍內(nèi)選選擇，，而且且這個個范圍圍與離離子氣氣的流流量有有關(guān)。。（三））等離離子氣氣等離子子氣及及保護護氣體體通常常根據(jù)據(jù)被焊焊金屬屬及電電流大大小來來選擇擇。大大電流流等離離子弧弧焊接接時，，等離離子氣氣及保保護氣氣體通通常采采用相相同的的氣體體，否否則電電弧的的穩(wěn)定定性將將變差差。表表8-2列列出了了大電電流等等離子子弧焊焊焊接接各種種金屬屬時所所采用用的典典型氣氣體。。小電電流等等離子子弧焊焊接通通常采采用純純氬氣氣作等等離子子氣。。這是是因為為氬氣氣的電電離電電壓較較低，，可保保證電電弧引引燃容容易。。金屬厚度/mm焊接技術(shù)穿孔法熔透法碳鋼

（鋁鎮(zhèn)靜鋼）<3.2ArAr>3.2Ar25%Ar+75%He低合金鋼<3.2ArAr>3.2Ar25%Ar+75%He不銹鋼<3.2Ar或92.5%Ar+7.5%H2Ar>3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He>3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He活性金屬<6.4ArAr>6.4Ar+（50%70%）He25%Ar+75%He離子氣氣流量量直接接決定定了等等離子子流力力和熔熔透能能力。。等離離子氣氣的流流量越越大，，熔透透能力力越大大。但但等離離子氣氣流量量過大大會使使小孔孔直徑徑過大大而不不能保保證焊焊縫成成形。。因此此，應應根據(jù)據(jù)噴嘴嘴直徑徑、等等離子子氣的的種類類、焊焊接電電流及及焊接接速度度選擇擇適當當?shù)碾x離子氣氣流量量。利用熔熔入法法焊接接時，，應適適當降降低等等離子子氣流流量，，以減減小等等離子子流力力。（四））焊接接速度度焊接速速度應應根據(jù)據(jù)等離離子氣氣流量量及焊焊接電電流來來選擇擇。其其它條條件一一定時時，如如果焊焊速增增大，，焊接接熱輸輸入減減小，，小孔孔直徑徑隨之之減小小，直直至消消失。。如果果焊速速太低低，母母材過過熱，，熔池池金屬屬容易易墜落落。因因此，，焊接接速度度、離離子氣氣流量量及焊焊接電電流等等這三三個工工藝參參數(shù)應應相互互匹配配。（五五））噴噴嘴嘴離離工工件件的的距距離離距離離過過大大，，熔熔透透能能力力降降低低；；距距離離過過小小則則造造成成噴噴嘴嘴堵堵塞塞。。一一般般取取3~8mm。。和和鎢鎢極極氬氬弧弧焊焊相相比比，，噴噴嘴嘴距距離離變變化化對對焊焊接接質(zhì)質(zhì)量量的的影影響響不不太太敏敏感感。。（六六））保保護護氣氣體體流流量量保護護氣氣體體流流量量應應根根據(jù)據(jù)焊焊接接電電流流及及等等離離子子氣氣流流量量來來選選擇擇。。在在一一定定的的離離子子氣氣流流量量下下，，保保護護氣氣體體流流量量太太大大會會導導致致氣氣流流的的紊紊亂亂，，影影響響電電弧弧穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和保保護護效效果果。。而而保保護護氣氣流流量量太太小小，，保保護護效效果果也也不不好好，，因因此此，，保保護護氣氣體體流流量量應應與與等等離離子子氣氣流流量量保保持持適適當當?shù)牡谋缺壤?。。小孔孔型型焊焊接接保保護護氣氣體體流流量量一一般般在在15~30L/min范范圍圍內(nèi)內(nèi)。。金屬厚度/mm焊接工藝穿孔法熔透法鋁<1.6不推薦Ar或He>1.6HeHe碳鋼

（鋁鎮(zhèn)靜鋼）<1.6不推薦Ar或75%Ar+25%He>1.6Ar或25%Ar+75%HeAr或25%Ar+75%He低合金鋼<1.6不推薦Ar，He或Ar+（1%5%）H2>1.625%Ar+75%He

或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2不銹鋼所有厚度Ar，25%Ar+75%He

或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2（五五））引引弧弧及及收收弧弧利用用穿穿孔孔法法焊焊接接厚厚板板時時，，引引弧弧及及熄熄弧弧處處容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣孔孔、、下下凹凹等等缺缺陷陷。。?對于于直直縫縫，，采采用用引引弧弧板板及及熄熄弧弧板板來來，，先先在在引引弧弧板板上上形形成成小小孔孔，，然然后后再再過過渡渡到到工工件件上上去去；；最最后后將將小小孔孔閉閉合合在在熄熄弧弧板板上上。。?但環(huán)環(huán)縫縫無無法法用用引引弧弧板板及及熄熄弧弧板板，，必必須須采采用用焊焊接接電電流流、、離離子子氣氣流流量量遞遞增增控控制制法法在在工工件件上上起起弧弧，，利利用用電電流流和和離離子子氣氣流流量量衰衰減減法法來來閉閉合合小小孔孔。。三