淺析等離子焊接的兩種基本方法

    等離子弧是利用等離子焊槍將陰極和陽極之間的自由電弧壓縮成高溫、高電離度、高能量密度及高焰流速度的電弧。等離子弧可用于焊接、噴涂、堆焊及切割。等離子焊槍噴嘴孔徑及孔道長度是壓縮噴嘴的兩個主要尺寸，噴嘴內通的氣體稱離子氣。中性的離子氣在噴嘴內電離后使噴嘴內壓力增加，所以噴嘴內壁與電極之間的空間稱增壓室。電離了的離子氣從焊槍噴嘴流出時受到孔徑限制，使弧柱截面變小，該孔徑對弧柱的壓縮作用稱機械壓縮。水冷噴嘴內壁表面有一層冷氣膜，電弧經過孔道時，冷氣膜一方面使噴嘴與弧柱絕緣，另一方面使弧柱有效截面進一步收縮，這種收縮稱熱收縮�；≈�電流自身磁場對弧柱的壓縮作用稱磁收縮。在機械壓縮與熱收縮的作用下，弧柱電流密度增加，磁收縮隨之增強，如電流不變，弧柱電場強度及弧壓降都隨電流密度增加而增加，所以等離子弧的電弧功率及溫度明顯高于自由電弧。

    按焊縫成形原理等離子弧有兩種基本焊接方法：小孔型等離子弧焊及熔透型等離子弧焊，其中30A以下的熔透型等離子弧焊又可稱為微束等離子弧焊。

    （一）小孔型等離子弧焊

    小孔型等離子弧焊利用小孔效應實現等離子弧焊的方法稱小孔型等離子弧焊，亦稱穿透性焊接法。小孔法原理在對一定厚度范圍內的金屬進行焊接時，適當地配合電流、離子氣流及焊接速度三個工藝參數，等離子弧將會穿透整個工件厚度，形成一個貫穿工件的小孔，如圖5。小孔周圍的液體金屬在電弧吹力、液體金屬重力與表面張力作用下保持平衡。焊槍前進時，在小孔前沿的熔化金屬沿著等離子弧柱流到小孔后面并遂漸凝固成焊縫。

    小孔法焊接的主要優點：（1）由于電弧穿透能力強，對厚板可實現單道焊接；（2）孔隙率低；（3）不開坡口實現對接焊，焊前對工件坡口加工量減少；（4）由于小孔法產生較為對稱的焊縫，焊接橫向變形小。

    小孔法的缺點是：（1）厚板焊接時，對操作者的技術水平要求較高，并且小孔法僅限于自動焊接；（2）除鋁合金外，大多數小孔焊工藝仍限于平焊位置；（3）焊接可變參數多，規范區間窄；（4）焊槍對焊接質量影響大，噴嘴壽命短。

    （二）熔透型等離子弧焊

    焊接過程過程中，只熔透工件，但不產生小孔效應的等離子弧焊方法，又稱熔透型焊接法。當離子氣流量較小，弧柱受壓縮程度較弱時，這種等離子弧在焊接過程中只熔化工件而不產生小孔效應，焊縫成形原理與氬弧焊類似。主要用于薄板焊接及厚板多層焊。由于非轉移弧的存在，焊接電流小至1A以下電弧仍具有較好的穩定性，能夠焊接細絲及箔材。這時的非轉移弧又稱維弧，而用于焊接的轉移弧又稱主弧。

    熔透法等離子弧焊具有優點是：（1）電弧挺直性好，以焊接電流10A為例，等離子弧焊噴嘴高度達6.4mm時，弧柱仍較挺直，而鎢極氬弧焊的弧長僅能采用0.6mm。鎢極氬弧的擴散角約450，呈圓錐形，工件上的加熱面積與弧長成平方關系，只要電弧長度有很小變化將引起單位面積上輸入熱量的較大變化。而等離子弧的擴散角僅50左右基本上是圓柱形，弧長變化對工件上的加熱面積和電流密度影響比較小，所以等離子弧焊弧長變化對焊縫成形的影響不明顯；（2）電弧能量集中，因此焊接工藝具有焊接速度快；焊縫深寬比大，截面積��；薄板焊接變形小，厚板焊接縮孔傾向小及熱影響區窄等優點；（3）由于等離子弧焊的鎢極內縮在噴嘴之內，電極不可能與工件相接觸，因而沒有焊縫夾鎢的問題；（4）電弧穩定性好，由于微束等離子弧焊接采用聯合弧，電流小至0.1A時電弧仍能穩定燃燒，因此可焊超薄件，如厚度0.1mm不銹鋼片。

    熔縫法的主要缺點是：（1）焊槍結構復雜，加工精度高。焊槍噴嘴對焊接質量有著直接影響，必需定期檢查、維修，及時更換；（2）由于電弧直徑小，要求焊槍噴嘴軸線更準確地對中焊縫。

焊槍 http://www.cricketbazi.com