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第九章 等离子弧焊接与切割
§ 9-1　等离子弧产生的原理及特点
§ 9-2　等离子弧切割
§ 9-3　等离子弧焊
§ 9-3　等离子弧焊
一、等离子弧焊接的原理及特点
1. 等离子弧焊接的原理
等离子弧焊接示意图
１—钨极　２—喷嘴　３—焊缝　４—焊件　５—等离子弧
2. 等离子弧焊接的特点
等离子弧焊与钨极氩弧焊相比有下列特点：
（1）由于等离子弧的温度高，能量密度大（即能量集中），熔透能力强， 对于8mm或更厚的金属焊接可不开坡口， 不加填充金属， 可用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度施焊。
（2）由于等离子弧的形态近似于圆柱形，挺直性好，几乎在整个弧长上都具有高温。
（3）由于等离子弧的稳定性好， 特别是用联合型等离子弧时，使用很小（大于0.1Ａ）的焊接电流，也能保持稳定的焊接过程，因此其可焊接超薄的工件。
（4）由于等离子弧焊接的钨级是内缩在喷嘴里面的， 焊接时不会与焊件接触。 因此，不仅可减少钨极损耗，还可防止焊缝金属产生夹钨等缺欠。
二、等离子弧焊接设备
等离子弧焊接设备
１—工件　２—填充焊丝　３—焊枪　４—控制系统　５—水冷系统
６—启动开关（常安装在焊枪上）　７—焊接电源　８，９—供气系统
1. 焊接电源
等离子弧焊接一般采用具有陡降或垂直下降外特性的直流弧焊电源。
2. 焊枪
等离子弧焊焊枪是等离子弧焊设备中的关键组成部分，主要由上枪体、下枪体、压缩喷嘴、中间绝缘体及冷却套等组成。
3. 控制系统
等离子弧焊设备的控制系统一般包括高频引弧电路、拖动控制电路、延时电路和程序控制电路等部分。
4. 气路系统
等离子弧焊气路系统
1—焊件　2—焊枪　3—电极　4—控制箱　5—离子气　6—保护气
5. 水路系统
由于等离子弧的温度在10000℃ 以上，为了防止烧坏喷嘴并增加对电弧的压缩作用， 必须对电极及喷嘴进行有效的水冷却。冷却水的流量应不小于3 L/min， 水压不小于0.15~ 0.2MPa，水路中应设有水压开关， 在水压达不到要求时，切断供电回路。
三、等离子弧焊接工艺
1. 接头形式和坡口
10mm不锈钢板采用不同焊接
方法的坡口、钝边对比
－ － － － 　钨极氩弧焊
————　等离子弧焊
2. 等离子弧焊极性、电极及工作气体
等离子弧焊一般采用直流正接， 焊接镁、铝薄件时可采用直流反接， 焊接镁、铝厚件时可采用交流电源。 等离子弧焊的电极材料一般采用铈钨极或钍钨极。等离子弧焊的工作气体分为离子气和保护气，均为氩、氮或其与氢的混合气体。
3. 等离子弧焊接方法
（1）穿透型等离子弧焊
（2）熔透型等离子弧焊
焊接过程中只熔透焊件，但不产生小孔效应的等离子弧焊接方法， 称为熔透型焊接法， 简称熔透法。 它采用较小的焊接电流（30 ~100Ａ）和较低的离子气流量，主要用于薄板（厚度为0.5~ 2.5mm）焊接及厚板多层焊盖面等。
（3）微束等离子弧焊
四、等离子弧焊（切割）的双弧
双弧现象
１—主弧　２，３—并列弧
1. 双弧的危害性
（1）破坏等离子弧的稳定性，使焊接或切割过程不能稳定地进行，恶化焊缝成形和切口质量。
（2）产生双弧时， 在钨极和工件之间同时形成两条并列的导电通路， 减小了主弧电流， 降低了主弧的电功率。
（3）容易烧坏喷嘴，使焊接或切割工作无法进行。
2. 双弧形成的原因
在等离子弧焊接或切割时，等离子弧弧柱与喷嘴孔壁之间存在着由离子气所形成的冷气膜。这层冷气膜由于喷嘴的冷却作用，具有比较低的温度和电离度，对弧柱向喷嘴的传热和导电都具有较强的阻滞作用。
焊接或切割时，当冷气膜被击穿遭到破坏时，绝热和绝缘作用消失，就会产生双弧现象。
3. 防止双弧产生的措施
（1）正确选择焊接电流和离子气种类及流量
（2）正确选择喷嘴
（3）电极与喷嘴尽可能同心
（4）正确确定喷嘴离工件的距离
（5）其他措施

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