焊接方法與操作技術

關于焊接方法與操作技術1.1等離子弧等離子弧是如何形成的？鎢極縮入噴嘴內，在水冷噴嘴中通以一定壓力和流量的離子氣，強迫電弧通過噴嘴，以形成高溫、高能量密度的等離子弧。等離子弧是一種通過外部拘束使自由電弧的弧柱被強烈壓縮所形成的電弧。1.等離子弧的形成及其特性第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.2等離子弧形成原理第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.3.1溫度高、能量密度大1-24000~50000K2-18000~24000K3-14000~18000K4-10000~14000KGTAW：200A15VPAW：200A30V(壓縮孔徑：2.4mm)普通鎢極氬弧的最高溫度為10000~24000K，能量密度在104w/cm2以下。等離子弧的最高溫度可達24000~50000K，能量密度可達105~l08w/cm2。1.3等離子弧的特點第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.3.2等離子弧的挺度好、沖力大壓縮的等離子弧，其形態(tài)近似于圓柱形，焰流速度大，可達300m/s以上，因此挺度和指向性明顯提高。噴射有力，其熔透能力強。當弧長發(fā)生波動時，母材的加熱面積不會發(fā)生明顯變化。第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.3等離子弧的特點第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天一般的鎢極氬弧焊，電流在10A以下時，很難穩(wěn)定。而采用微束等離子弧，當電流小至0.1A時，等離子弧仍可穩(wěn)定燃燒。這些特性在用小電流焊接極薄焊件時特別有利。1.3.3等離子弧的穩(wěn)定性好等離子弧的電離度較鎢極氬弧更高，因此穩(wěn)定性好。外界氣流和磁場對等離子弧的影響較小，不易發(fā)生電弧偏吹和漂移現(xiàn)象。第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.4等離子弧的類型及應用

按電源聯(lián)接方式和形成等離子弧的過程不同，等離子弧可分為非轉移型、轉移型和混合型三種類型。第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天電源接于鎢極和噴嘴之間，電弧是在鎢極與噴嘴孔壁之間燃燒的，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰。1.4.1非轉移型等離子弧溫度、能量密度較其他等離子弧低，噴嘴受熱較多。非轉移弧主要在等離子弧噴涂、焊接和切割較薄的金屬及非金屬時采用。特點：工件本身不通電，被間接加熱。因此熱的有效利用率不高，約10%~20%。應用：第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.4.2轉移型等離子弧引導?。ㄕT導弧）：先在鎢極與噴嘴（噴嘴接正極）之間引燃電流較小的等離子弧，為工件和電極之間提供足夠的電離度。主?。航油ㄦu極和工件之間的電路，使該電弧轉移到鎢極與工件之間直接燃燒。鎢極接電源的負極、焊件接電源的正極，等離子弧燃燒于鎢極與焊件之間。主弧穩(wěn)定燃燒后，自動切斷維弧電源第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天采用轉移弧工作時，等離子弧溫度高、能量密度大，焊件上獲得的熱量多，熱的有效利用率高，達60%~75％。常用于金屬材料的等離子弧切割、等離子弧焊接和等離子弧堆焊和噴涂等工藝方法中。特點：應用：1.4.2轉移型等離子弧第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.4.3聯(lián)合型（混合型）非轉移?。ňS?。┰诠ぷ髦衅鹧a充加熱和穩(wěn)定電弧作用；非轉移型等離子弧和轉移型等離子弧在工作過程中同時存在。轉移?。ㄖ骰。┲饕糜诤附訒r加熱焊件和填充金屬。聯(lián)合型等離子弧穩(wěn)定性好，電流很小時也能保持電弧穩(wěn)定，主要用于小電流（微束）等離子弧焊接和粉末堆焊等工藝方法中。特點及應用：第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.等離子弧焊接（PAW）等離子弧焊是借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：其他類型：脈沖等離子弧焊、交流等離子弧焊、變極性等離子弧焊等。穿孔型等離子弧焊熔透型等離子弧焊微束等離子弧焊2.1等離子弧焊的基本方法及應用第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.1.1穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）該焊法可實現(xiàn)一定厚度范圍內的金屬單面焊雙面成形。利用等離子弧能量密度大和等離子流吹力大的特點，將工件完全熔透，并在熔池上產(chǎn)生一個貫穿焊件的小孔。等離子弧通過小孔從背面噴出，被熔化的金屬在電弧吹力、液體金屬重力和表面張力相互作用下保持平衡。焊接過程：

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隨著焊槍前移，小孔也跟隨前移，熔化金屬因表面張力作用而依附在等離子弧周圍的固體金屬壁面上，并且由于電弧的作用不斷地沿著小孔周圍向后推動，隨即填滿原先的小孔而凝結成均勻的焊縫。這種過程稱小孔效應。顯著的小孔效應

完美的雙面成形

PAW焊縫截面形狀與TIG捍比較

1-焊件2-焊縫3-液態(tài)熔池中的小孔4-保護氣5-進水6-噴嘴7-鎢極8-等離子氣9-焊接電源10-高頻發(fā)生器11-出水12-等離子弧13-尾焰2.1.1穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

采用穿透型焊接法時，要保證焊件完全熔透且正反面都能成形，關鍵在于能否形成穿透性的小孔，并精確控制小孔尺寸，以保持熔池金屬平衡的要求。小孔效應只有在足夠的能量密度條件下才能形成。板厚增加時所需的能量密度也增加，而等離子弧的能量密度難以再進一步提高。因此，穿透型焊接法只能在一定的板厚條件下才能實現(xiàn)。

關鍵技術：焊件厚度：2.1.1穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天焊件太薄由于小孔不能被液體金屬完全封閉，故不能實現(xiàn)小孔焊接法。焊件太厚受到等離子弧能量密度的限制，形成小孔困難。會因熔化金屬多，液體金屬的質量大于表面張力的承托能力而流失，不能保持熔池金屬平衡，嚴重時將會形成小孔空腔而造成切割現(xiàn)象。等離子弧焊（小孔技術）一次焊透的厚度2.1.1穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天采用較小的焊接電流（30~100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。2.2熔透型等離子弧焊（熔入型焊接法）在焊接過程中不形成小孔效應，焊件背面無“尾焰”。液態(tài)金屬熔池在弧柱的下面，靠熔池金屬的熱傳導作用熔透母材，實現(xiàn)焊透。工藝特點：第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天主要用于薄板（0.5~2.5mm）的焊接。厚板多層焊的第二層及以后各層的焊接。焊件厚度：焊接速度快，焊縫美觀，焊縫質量好，成本低，等離子焊接已廣泛運用于設備制造業(yè)中對各種型式的接頭進行焊接、醫(yī)療設備、真空裝置、薄板加工、波紋管、儀表、傳感器、汽車部件、化工密封件等。應用第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.3微束等離子弧焊焊接電流在30A以下，采用混合型等離子弧。這種方法使用很小的噴嘴孔徑（?0.5~?1.5mm），得到針狀細小的等離子弧。維弧鎢極與噴嘴之間的形成的非轉移等離子弧。其供電電源為維弧電源。維弧電流一般為2~5A，維弧電源的空載電壓一般大于90V，以便引弧。

鎢極與焊件間形成的轉移型等離子電弧。

主弧第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天微束等離子焊更是在實際運用中顯露出巨大的優(yōu)勢，其焊縫質量可與激光焊比美。在小電流（小于10A）時幫助和維持轉移弧工作。當維弧電流大于2A時，轉移型等離子弧在小至0.1A焊接電流下仍可穩(wěn)定燃燒，因此小電流時微束等離子弧十分穩(wěn)定。應用：維弧的作用2.3微束等離子弧焊第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天主要用于焊接厚度1mm以下的超薄、超小、精密的焊件。微束等離子技術已成功的應用于大多數(shù)金屬的焊接，如鋼、不銹鋼、各種合金鋼、銅、鎳、鈦、鉬、鎢、金、鉑、銠、鈀等各種金屬及其合金材料。典型應用產(chǎn)品有傳感器膜盒，焊接波紋管，微電機定子鐵心，電子產(chǎn)品，不銹鋼鍋等。結構厚度：材料種類：典型產(chǎn)品2.3微束等離子弧焊第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.4三種等離子弧焊的基本特點和應用場合非轉移型等離子弧可對金屬和非金屬工件進行噴涂。可噴涂金屬涂層，也可噴涂非金屬涂層（如碳化物、氧化物、硼化物等）。第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.4三種等離子弧焊的基本特點和應用場合第24頁,共26頁，2024年2月25日，星期天等離子弧切割等離子弧切割通常采用氮和壓縮空氣