等离子弧焊论文.doc
设备构成等离子弧焊设备分为手工焊和机械化焊两大类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。机械化焊设备由焊接电源、焊枪、焊接小车(或转动胎具）、控制电路、气路及水路等部分组成。 按照焊接电流的大小，等离子弧设备可分为大电流等离子弧设备和微束等离子弧设备两大类。 大电流等离子弧的引燃方法是在焊接回路中叠加一个高频振荡器，依靠高频火花在钨极与喷嘴之间引燃非转移弧。 微束等离子弧的引燃方法有两种：一种是借助焊枪上的钨极移动机构向前推进钨极，直至钨极端部与压缩喷嘴相接触，然后回抽钨极引燃非转移弧；另一种是采用高频振荡器。 等离子弧焊机的型号有：自动等离子弧焊机LH-300、熔化极气体保护等离子弧焊机LUR2-400；微束等离子弧焊机LH6、LH-16A、LH-20、LH-30。等离子焊优点等离子是指在标准大气压下温度超过3000的气体，在温度谱上可以把其看作为继固 态、液态、气态之后的第四种物质状态。等离子是由被激活的高子、电子、原子或分子组 成。例如：它可通过自然界中的闪电产生。从1960年以后，等离子这个词获得了新的含义， 那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而形成的高能量状态，此原理现在被广泛用于钢铁、化工 及机械工程工业。等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法·。钨极氩弧焊使用的热 源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化 之后而获得电离度更高的电弧等离子体，称等离子弧，又称压缩电弧。两者在物理本质上没 有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。等离子弧的最大电压降是在弧柱区里，这是由于弧柱被强烈压缩，使电场强度明显；增 大的缘故。因此，等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属，而自由钨弧是利用两 电极区产生的热来加热母材和电极金属。等离子弧的特性等离子弧能量密度可达10000-100000Wcm2，比自由钨弧(约10000Wcm2以下)高，其 温度可达1800024000K，也高于自由钨弧(约50008000K)很多。等离子弧的挺直度非常好。由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故其挺度比自由钨弧 好，焰流速度大，可达300ms以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。由于等离子弧的压缩效应及热电离充分，所以电弧工作稳定，特别当联合型等离子弧在 小电流(01A)焊时，仍具有较平的静特性,配用恒流(垂降)电源，能保证焊接过程 非常稳定，故可以焊接超薄构件。 由于钨极内缩到喷嘴孔道里，可以避免钨极与工件接触，消除了焊缝夹钨缺陷。同时喷 嘴至工件距离可以变长，焊丝进入熔池容易。 采用小孔焊接技术，能实现单面焊双面成形焊接工艺。 借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法，叫等离子弧焊。 等离子弧焊是钨极氩弧焊的继续延伸。所用电极仍是铈钨极和钍钨极，一般均采用直流正接，电源外特性为下降或垂直下降特性，焊接电流上限一般不超过1000A，但下限可减小至12A以下。为了焊接铝及铝合金等有色金属，可以采用变极性的方波交流电源。 与钨极氩弧焊相比较，等离子弧焊具有如下特点： 1、弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。 2、等离子弧工作稳定，焊接参数调节范围宽，可焊接极薄的金属。但当金属厚度超过89mm时，成本较高。 3、热影响区窄，焊接变形小。 4、由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以在焊缝内产生夹钨。 缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的25倍，焊接参数的调节匹配较复杂，喷嘴的使用寿命短。等离子弧焊设备可以当作氩弧焊设备使用吗?【摘要】：正可以。用等离子弧设备实施氩弧焊工艺时,只需将焊枪喷嘴孔径开得大于钨极直径,让钨极尖端伸出喷嘴之外。当电弧引燃后,便不再受喷嘴的压缩,成为自由电弧,就与氩弧焊的电弧相同了。应该指出,用等离子设备实施氩弧焊工艺是不经济1 何谓等离子弧？ 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、高电离度及高能量密度的电弧。等离子枪的作用有些像消防水管前端的喷头，如没有这个喷头，喷出的水流速低，扬程小，加上喷头便极大地增大水的流速与扬程。等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊和切割。2 等离子弧是如何产生的？ 钨极氩弧焊所使用的电弧为自由电弧，利用等离子枪将自由电弧进一步压缩便形成等离子弧。焊枪的组成部分及术语如图1所示。图1中压缩喷嘴是等离子弧焊枪的关键部件，一般需要水冷。喷嘴内通的气体为离子气。一旦电弧引燃，中性的离子气便被电离。电离了的离子气从喷嘴孔径流出时受到喷嘴孔径的限制，使弧柱截面变小，电流密度增加。如电流不变，弧柱电场强度及电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。在如图2所示的对比中，等离子弧的电弧温度比自由电弧高30%，电弧功率高100%。3 有几种类型的等离子弧？ 等离子弧按电源的供电方式有3种类型，分别是非转移型弧、转移型弧及联合型弧，这3种电弧见图3a，b，c。其中非转移型弧和转移型弧是基本的等离子弧形式。 非转移型弧建立在电极与喷嘴之间，离子气强迫等离子弧从喷嘴孔径喷出，也称等离子焰。非转移型弧用于非金属材料的焊接与切割，也用于等离子喷涂。 转移型弧建立在电极与工件之间。一般要先引燃非转移弧，然后再将电弧转移到电极与工件之间，这时工作成为另一个电极，所以转移型弧能把较多的热量传递给工件。金属材料的焊接与切割一般多采用转移型弧。 非转移型弧与转移型弧同时存在的等离子弧称联合型弧。联合型弧需用两个独立电源供电，主要用于30A以下的微束等离子弧焊接。 4 有几种等离子弧焊接方法？ 按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法：穿透型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊，其中30A以下的熔透型等离子弧焊又可称为微束等离子弧焊，穿透型等离子弧焊也称小孔型等离子弧焊。进行穿透型等离子弧焊时电弧在熔池前将工件穿透形成一个小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道，主要用于厚度1.69mm工件的单道焊接。熔透法焊接成形原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。5 何谓穿透型焊接，其应用特点是什么？ 利用小孔效应实现等离子弧焊的方法称穿透型等离子焊接，亦称小孔焊接法。其原理是：焊接时适当地配合电流、离子气流及焊接速度3个工艺参数，等离子弧将会穿透整个工件厚度，形成一个贯穿工件的小孔，焊枪前进时，在小孔后边并逐渐凝固成焊缝，如图4所示。穿透型等离子弧焊的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚范围：1.69mm。穿透型等离子弧焊一般仅限于平焊，然而，对于某种类型的材料，采取必要的工艺措施，用穿透型等离子弧焊可以实现全位置焊接。6 穿透型等离子弧焊接的主要优缺点是什么？优点是：1）气孔少。2）由于穿透型等离子弧焊产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。3）由于电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接。4）不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少。缺点是：1）焊接可变参数多，参数区间窄。2）厚板焊接是运载操作者的技术水平要求较高，并且穿透型等离子弧焊仅限于自动焊接。3）焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短。4）除铝合金外，大多数穿透型等离子弧焊仍限于平焊位置。7 何谓熔透型焊接，其应用特点是什么？ 焊接过程中，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子弧焊方法，又称熔透型焊接。熔透法要比穿透型等离子弧焊容易掌握，当离子气流量较小，弧柱压缩较弱时，等离子弧的穿透能力下降，弧柱只能熔化工件而不能产生小孔效应，焊缝盛开过程与氩弧焊类似，但焊接质量及焊接速度要优于氩弧焊。熔透法主要用于薄板焊接及厚板多层焊。8 进行等离子弧焊接时需要配备哪些设备？ 按操作方式，等离子弧焊接工艺可分为手工操作及自动操作两类。进行手工操作时需配备等离子弧焊机、供气装置及冷却循环水装置。等离子弧焊机包括电源及焊枪。等离子弧焊机是以电流划分等级的，如20A、63A、200A等，用户可根据需要从市场购买。供气装置需为等离子弧焊枪提供离子气及保护气，在大多数焊接情况下，离子气与保护气的成分及流量不同，所以供气装置需有两套独立的供气系统，分别提供离子气及保护气。现多采用瓶装的高压气体作为供气气源。高压气源出口接减压流量计，将减压后的气体经气管输送到焊枪，调节流量计的旋钮可控制气流量的大小。减压流量计采用医用氧气减压流量计即可。冷却循环水装置为焊枪提供冷却水，由水泵及蓄水箱组成，为防止焊枪被水垢堵塞，最好采用去离子水（蒸馏水）。有的焊机自备冷却水装置，无须用户另行配备。手工操作设备输出电流范围是0.1225A。由于大电流焊接时弧光很强，焊枪也很烫，所以大电流焊接时需使用自动操作设备，自动操作设备的许用电流可高达500A。自动操作与手工操作的区别在于焊枪不是人工操作而是将其固定在焊枪支架或者行走小车之上。如焊缝有填丝要求，自动操作设备还应增加送丝机。图5是手工操作等离子弧焊接用的典型设备，其焊枪也可以固定在焊枪支架或者行走小车之上进行自动操作。9 大电流等离子弧焊设备与微束等离子弧焊设备有何区别？ 按照焊接电流大小，等离子弧焊设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备。大电流等离子弧焊设备常采用转移弧，设备中只有一套电源供电，而微束等离子弧焊设备常采用联合弧，需两套电源供电。图6及图7分别为大电流等离子及微束等离子弧焊接系统示意图。10 如何挑选等离子弧焊接设备？ 挑选等离子弧焊接设备应从以下几个方面考虑： 被焊材料的性质。如被焊材料不是铝、镁及其合金，应选择直流等离子弧焊机。直流等离子弧焊机是指焊机的电源是直流的，焊接时电流的正极接工件，负极接焊枪中的钨电极，这种接法称直流正极性接法，是焊接工艺中应用最多的一种接线方法。 如果被焊材料是铝、镁及其合金，最好选用交流等离子弧焊机，交流等离子弧焊机的输出电流时交变的。当输出电流的正极与钨极相连，负极与工件相连时，此时的极性称为反极性。反极性电流能够有效地清除铝、镁及其合金表面的氧化膜，只是焊缝熔深较浅。当输出电流转为正极性时，熔缝熔深增大。所以，使用交流等离子弧焊接铝、镁及其合金的目的是：利用正极性电流获得大熔深，利用反极性电流清除工件表面氧化膜。如使用直流等离子弧焊机采用直流反极性电流焊接铝、镁及其合金也是可以的，只是焊接时钨极烧损严重，焊缝成形差（熔深浅，熔宽大），所以只限于焊接薄板，电流不超过70A。11 如何正确使用等离子弧焊接设备？ 在购进等离子弧焊机时，应先仔细阅读厂商提供的使用说明书，按说明书的要求正确地连接电路、气路及水路。 电路包括焊机与电网的连线及焊机与焊枪的连线。在与电网连接时，应注意焊机的输入电压是380V还是220V，接错电网电压很容易烧毁焊机。使用大电流等离子弧焊机时，焊枪上的导线一端与钨极连接，另一端与焊机连接，如果是直流焊机，采用直流正极性工艺时应与焊机的负极连接。使用直流微束等离子弧焊机时，焊枪上有两根导线，其中一根导线与焊枪喷嘴连接，该导线的另一端与焊机维弧电源连接；而另一根导线的连接方式与大电流等离子弧焊机相同。 等离子弧焊接需要两路气，离子气及保护气，气路要将这两路气的气源与焊枪接通。由于焊机中有电磁阀控制气路的通断，所以在高压气瓶的减压阀与焊机的进气口之间以及焊机的出气口与焊枪之间要分别接通输气管。 焊枪需要循环水冷却，水路连通水源与焊枪，焊枪上有两根水管，分别接循环水的进水和出水。焊枪在不通冷却水的条件下容易被烧毁，所以有的焊机中有水流量控制开关，当水流量不足时禁止通电 等离子弧焊枪是焊机的一个重要组成部分。焊枪上钨极与喷嘴是易损部件，需要定期检查，及时更换。由于喷嘴的几何尺寸与形状与焊接工艺有较大关系，而等离子弧焊机的制造厂商能够提供的喷嘴种类及数量有限，所以等离子弧焊机的使用者最好能熟悉焊枪的原理及结构，能加工等离子弧焊枪的喷嘴或等离子弧焊枪。 由于等离子弧电源空载电压高，使用等离子弧焊机时应注意防止触电，特别是在更换钨极或喷嘴时，应切断电源。12 对等离子弧焊枪结构有何要求？ 等离子弧焊枪在结构上应达到：能固定钨极与喷嘴之间的相对位置，并要求钨极与喷嘴孔径同心。能够水冷钨极及喷嘴，20A以下焊枪可以不水冷钨极，但必须冷却喷嘴。喷嘴要与钨极绝缘，以便在钨极与喷嘴间产生非转移弧。采用两路独立的气路分别导入离子气与保护气。等离子弧焊枪按其操作方式分为手工焊枪及自动焊枪。手工焊枪结构见图8。13 如何设计等离子弧焊枪上的喷嘴？ 压缩喷嘴是等离子弧焊枪中产生等离子弧的关键零件，它对电弧直接起机械压缩作用，而电弧形态影响焊缝质量及焊接效率，不同的焊接工艺对喷嘴形状及尺寸也不尽相同，所以要求工艺人员能够挑选或设计焊枪喷嘴。 图1中，喷嘴孔径dn及孔道长度lo是压缩喷嘴的两个重要尺寸。孔径决定等离子弧直径和能量密度，应根据电流和离子气流量来决定。对于给定的电流和离子气流量，增加dn则降低喷嘴对电弧的压缩作用，弧压也随之降低，而减少dn易出现双弧，破坏等离子弧的稳定性。表1列出常用等离子弧电流与喷嘴孔径之间的关系。 孔径确定后，孔道长lo增大则对等离子弧的压缩作用增大，同时也易出现双弧，常以lo/dn表示喷嘴孔道的压缩特征，称孔道比。孔道比的推荐值见表2。 等离子弧焊常用的压缩喷嘴类型如图9所示,图9a、b中的喷嘴，其压缩孔道为圆柱形，应用最广。如图9c、d、e中的喷嘴，其压缩孔道为收敛扩散型，减弱了对等离子弧的压缩作用，但这种喷嘴可以采用更大的焊接电流而不产生（或很少产生）双弧，所以收敛扩散型喷嘴适用于大电流、厚板焊接。 图9b、d、e均有大小孔三个，属三孔型喷嘴，三孔型喷嘴除了中心孔外，其在左右各有一个对称的小孔。采用三孔道喷嘴焊接时，电弧及部分离子气经较大的中心孔流出，而其他离子气则通过两旁较小的孔道。从这两个小孔流出的离子气可将等离子弧产生的圆形热场变成椭圆形。当三个孔中心的连线与焊道垂直时，椭圆形热场平行于焊接方向，这将有助于提高焊速及降低焊缝宽度。 压缩角对等离子弧压缩作用不大，一般取60°。 最通用的喷嘴材料是纯铜。正常焊接时，喷嘴内部电弧弧柱被一层冷气膜包围，如喷嘴冷却效果不好，冷气膜便容易被击穿形成双弧，破坏正常的焊接过程。大电流喷嘴必须采用直接水冷，为提高冷却效果，喷嘴壁厚一般不大于22.5mm。14 如何挑选钨极？ 等离子弧焊枪所采用的电极材料与钨极氩弧焊相同，目前国内主要采用钍钨和铈钨电极。使用钨极时应正确选择钨极直径，表3列出了钍钨电极的正极性（钨极接电源负极）许用电流，也可供铈钨电极参考。由于等离子弧焊枪对钨极的冷却效果优于氩弧焊枪，所以钨极烧损程度较氩弧焊轻。 为了便于引弧和提高电弧稳定性,电极前端都要磨成20°至60°的夹角，如图5-10a、b、c所示。在直流大电流工艺中，为保持电极端部形状及降低钨极烧损程度，电极端部要磨成锥球形或球形，如图10d、e、f所示。在交流焊接工艺中，常将钨极磨成尖锥状后，再用电弧烧成一个圆球，如图10f所示。由于直流反极性会严重烧损钨极，必须降低钨电极的许用电流。 15 进行等离子弧焊接时应注意调节哪些工艺参数。 工艺参数包括焊接电流、电弧电场强度、焊接速度、保护气成分及流量以及离子气成分及流量。 焊接电流是通过焊机上的电流调节旋钮调节，电流的大小主要根据被焊材料的板厚确定。 电弧电场强度与压缩喷嘴孔道比、离子气成分及流量、保护气成分及流量有关。压缩喷嘴以及气体成分及流量确定之后，电弧电场强度也随之确定，电弧电场强度通过测量电弧电压间接测量。电弧长度确定之后，电场强度与电弧电压成正比。电弧电场强度主要根据被焊材料的板厚及材质确定。被焊材料熔点越高，厚度越大，应选择较高的电弧电场强度。应注意高的电弧电场强度容易引起双弧，破坏等离子电弧的稳定性。焊接用等离子电弧电压一般为1830V。 焊接速度与焊接效率、电弧稳定性及焊缝成形稳定性有关，高的焊接速度容易引起双弧。 保护气及离子气气体成分及流量根据被焊材料及焊接工艺选择。进行小孔焊时，合理的离子气气体成分及流量是稳定形成小孔的重要条件。16 如何选择等离子弧焊接用的气体？ 等离子弧焊接需要两层气体，即从喷嘴流出的离子气及从保护气罩流出的保护气。有时为了增强保护，还需使用保护拖罩及通气的背面垫板扩大保护气的保护范围。等离子弧焊接用的气体种类取决于被焊金属。 离子气对钨极应该是惰性的，以免钨极烧损过快。小电流焊接时，离子气一律作用纯氩，大电流焊接时根据被焊材料的性质可选用纯氩、纯氦、氩氢混合气、氩氦混合气及氩二氧化碳混合气。 保护气对母材一般应是惰性的，但如活性气体不影响焊缝性能，允许在保护气中添加活性气体。大电流焊接时，保护气成分与离子气相同；小电流焊接时，可选用的气体有纯氩、纯氦、氩氢混合气及氩氦混合气。19 在何种焊接条件下，应优先选用等离子弧焊接工艺？ 等离子弧焊接工艺是在氩弧焊工艺的基本上发展起来的，凡是用氩弧焊能够实现的焊接工艺，用等离子弧焊都可以完成。但是等离子弧焊接设备较贵，工艺过程（特别是穿透法等离子弧焊工艺）复杂，所以要根据具体的焊接条件决定是否选用等离子弧焊。 与氩弧焊一样，等离子弧焊也可分为手工操作及自动操作，小孔法只能采用自动操作，而熔透法可以采用手工操作及自动操作两种方式。 手工熔透法等离子弧焊接的最佳电流范围是0.150A，当电流超过50A时，使用手工氩弧焊更为经济。微束等离子弧焊机使用联合弧，如一段时间内需焊接多段焊缝或多个焊点，在完成一段焊缝或一个焊点时，可以只熄灭主弧，保存维弧。这样，在下一次焊接时，便可以方便地引燃主弧，而不像氩弧焊那样反复地使用高频引弧。而且，等离子弧长偏差±1mm，对焊接质量无影响，所以手工等离子弧焊特别适合需要反复引燃主弧而又无法精确控制弧长的焊接工艺，如焊接丝网。 熔透法自动焊接应用广泛，特别是用微束等离子弧焊接小型精密元件如医疗设备元件，光学仪器元件，精密仪器元件，膜盒或波纹管等。而氩弧焊只适合焊接板厚0.2mm以上的工件，在使用氩弧焊焊接环缝超薄件时，引弧与收弧技术比等离子工艺复杂得多。 用等离子弧焊代替氩弧焊进行厚板焊接时，可以提高焊接速度或减少焊接道数。用穿透型等离子弧焊接工艺可以一次焊透1.68mm的工件，而氩弧焊电弧穿透力小，厚度超过3mm就要采用多道焊。 等离子弧温度高，能量集中，在焊高熔点材料，如焊耐热合金时，铁液流动性好，焊缝成形美观。而使用氩弧焊时，铁液发粘，焊接速度慢，焊缝表面不如等离子弧焊缝光亮。 等离子弧焊具有电弧刚性大，穿透力强，热量集中，电弧温度高等特点。所以等离子弧焊是最容易实现单面焊双面成形的弧焊方法。熔透法与氩弧焊相比，焊缝深宽比大，热影响区窄，焊缝两侧的金属更容易托住熔池，有利于形成背面焊缝。穿透型等离子弧焊本身就是单面焊背面成形的焊接方法。20 用等离子弧进行环缝焊接时，应注意哪些问题？ 环缝分为全位置焊接工艺及转动口（焊枪固定不动，工件旋转，相当于平焊）工艺。进行全位置焊接时，最好采用熔透法；而在转动口工艺中，既可以采用穿透法，也可以采用熔透法。 在环缝焊接过程中，应控制好引弧及收弧技术，所用的焊接电源应具有电流递增及电流衰减功能。在用小孔法进行焊接时，需采用焊接电流、离子气流量递增控制起弧，即引弧时逐渐增加电流及离子气流量，平缓地在工件上挖掘小孔。在收弧过程中，如采用熔透法，环缝首尾应相搭一段后再衰减电流熄灭电弧。如采用穿透法，收弧时逐渐减小电流及离子气流量来闭合小孔。21 用微束等离子弧焊接超薄件时，应注意哪些问题？ 微束等离子弧焊的电流范围从0.130A。由于微束等离子弧采用联合弧，电弧燃烧很稳定。但仅有好的焊机还是不够的，还应采取合理的接头形式及夹具才能获得优质的焊接接头。 焊接厚度在0.051.0mm之间，常用的接头形式如图13所示。厚度小于0.25mm的工件，建议使用端接接头，如图5-13b、c、d所示。端接接头是焊金属箔片较方便的接头形式。 焊接壁厚为0.10.2mm的金属箔片时，焊口附近微小的热量波动都可能使熔化焊道分离，以致无法得到连续的焊缝。因此要求夹具在整个焊接过程中与工件紧密接触，利用夹具对焊件的良好的散热作用稳定焊缝成形以及降低焊接变形。如普通夹具紧箔件效果不好，可考虑使用气动琴键夹具或弹簧琴键夹具。 另外，焊接超薄件时对双弧极为敏感，双弧出现的次数与焊接缺陷有明显的对应关系。焊超薄件时较为简单有效的防止双弧的方法是降低焊接速度。22 用等离子弧能够焊接哪些金属材料？ 凡氩弧焊能焊的材料均可用等离子弧焊接，如碳钢、耐热钢、蒙乃尔合金、可伐合金、钛合金、铜合金、铝合金以及镁合金等。 除铝、镁及其合金外，其余材料均采用直流正极性接法焊接；铝、镁及其合金采用交流或直流反极性接法焊接。用直流正极性等离子弧焊可焊材料厚度范围一般为0.36.4mm。交流变极性等离子弧单道可焊铝合金厚度达12mm(穿透法)。 等离子弧焊接的冶金过程与氩弧焊相同，只是由于等离子弧有较小的电弧直径，焊接时母材熔化量少，所以焊缝深宽比大，热影响区窄。焊接时对每一种母材的预热、后热以及气体保护等工艺要求与氩弧焊相同。23 能够焊接铝、镁及其合金的等离子弧焊接设备有何特点？ 由于铝、镁及其合金表面有坚硬、高熔点的氧化膜，在焊接过程中必须将这层氧化膜清除才能实现工件之间的焊合。当焊接电流的正极是钨极，负极是工件时，工件表面的氧化膜可以被有效地清除，这种利用工件为电流负极清除氧化膜的方式称做“阴极清理”或“阴极雾化”。工件接电源负极的连接方式称直流反极性接法。用直流电源，采用直流反极性接法虽然可以有效的清除氧化膜，但钨极烧损严重，焊缝深宽比小，所以直流反极性接法仅限于焊薄件，电流不大于70A。现在焊接铝、镁及其合金大多采用交流方波电源，这种交流电源输出的正半周电流持续时间及负半周电流持续时间是可以调整的，利用正极性电流获得大的熔深，用反极性电流清除氧化膜。还有一种专为穿透法设计的变极性交流方波电源，这种交流电源输出的正极性电流及反极性电流的幅值也是可以调节的。24 等离子弧焊接时有哪些常见的焊接缺陷？ 等离子弧焊常见的焊接缺陷有咬边及气孔。咬边是指由于焊接参数选择不当或操作方式不正确，沿着焊缝表面与母材交界处的母材部位产生的沟槽或凹陷。气孔是焊接时熔池中的气体在金属凝固之前未能来得及逸出，而在焊缝金属中（内部或表面）残留下来所形成的孔穴。 出现咬边的主要原因有：1）电流过大。焊接时采用大电流是为了提高焊接速度，但焊接速度的上限应以不出现咬边为基准。2）焊枪喷嘴轴线与焊缝的对中性不好，即焊枪向焊缝一侧倾斜。等离子弧柱细，电弧刚度大，焊缝成形对弧长不敏感，但对电弧对中性敏感，所以要求焊枪能够更严格地对准焊缝。3）装配错边。坡口两侧边缘高低不平，则高位置一侧出现咬边。 出现气孔的主要原因有：1）焊接速度过快。2）焊前工件或填充丝表面没有清理干净。焊铝合金时，焊前应严格清洗工件及填充丝，否则很容易再现气孔。3）使用的气体成分不合适。氩氢混合气体是焊接奥氏体不锈钢或耐热合金的常用气体，但氢含量过多会产生气孔。熔透法焊接时，（H2）7%。而穿透型等离子弧焊时，一般应控制（H2）在10%以下。25 直流等离子弧焊电源有何特点？ 等离子弧供电的电源应具有陡降或垂降特性，电源的空载电压应是等离子弧压的2.5倍以上，这种要求是为了稳定电弧。按电流等级等离子弧焊电源可分为微束等离子弧焊电源和大电流等离子电源。 微束等离子电源采用联合弧，需要两套电源。主弧电源空载电压一般为60V以上，输出电流为0.130A。维弧电源的空载电压超过100V，电流为25A。 大电流等离子电源采用转移弧，转移弧是指焊接时将电极及喷嘴之间的电弧转移到工件上去，一般只需一套电源。大电流等离子电源输出电流可达500A。由于大电流等离子弧压高，电源空载电压超过80V。 电源最好具有电流递增或电流递减功能，以满足引弧及收弧的要求，这种功能对焊接环缝特别重要。试述等离子弧焊设备的组成。等离子弧焊设备分为手工焊和自动焊两大类。手工焊设备由焊接电源、焊枪、控制电路、气路和水路等部分组成。自动焊设备则由焊接电源、焊枪、焊接小车（或转动胎具）、控制电路、气路及小路等部分组成。按照焊接电流的大小，等离子弧焊接设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备两大类。大电流等离子弧和微束等离子弧的焊接系统，见图26。等离子弧焊有哪些特点？等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种新型焊接方法，它在很大程度上填补了钨极氩弧焊的不足，与钨极氩弧焊相比，它具有如下一些特点：1）弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。2）等离子弧工作稳定，工艺参数调节范围宽，可焊接极薄的金属，但当金属厚度超过89mm时，从费用上考虑采用等离子弧焊不合算。3）热影响区窄，焊接变形小。4）由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以不会在焊缝内产生夹钨。缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的25倍，工艺参数的调节匹配较复杂，喷嘴的使用寿命短。 借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法，叫等离子弧焊。等离子弧焊是钨极氩弧焊的继续延伸。所用电极仍是铈钨极和钍钨极，一般均采用直流正接，电源外特性为下降或垂直下降特性，焊接电流上限一般不超过1000A，但下限可减小至12A以下。为了焊接铝及铝合金等有色金属，可以采用变极性的方波交流电源。与钨极氩弧焊相比较，等离子弧焊具有如下特点：1、弧柱温度高，能量密度大，加热集中，熔透能力强，可以高速施焊，生产率高。2、等离子弧工作稳定，焊接参数调节范围宽，可焊接极薄的金属。但当金属厚度超过89mm时，成本较高。3、热影响区窄，焊接变形小。4、由于钨极内缩至喷嘴内，不与焊件接触，所以在焊缝内产生夹钨。 缺点是电源及电气控制线路较复杂，设备费用约为钨极氩弧焊的25倍，焊接参数的调节匹配较复杂，喷嘴的使用寿命短。我国电弧焊技术的现状与21世纪发展趋势展望杜国华 【摘要】：从分析国内外电弧焊技术的现状 ,进而推测后 2 0年的发展趋势 ,认为 2 0年后我国将达到目前工业发达国家的水平。对世纪中叶可能达到的水平 ,所作的预测带有较大的主观性 ,仅作为一家之言 ,提供给有识之士参考。而对焊接科学世纪末的趋势 ,认为与材料革命息息相关。随着母材的不断变革 ,焊接技术也将发生质的改变 ,那时的焊接也许将彻底摆脱高温、弧光与金属粉尘的困扰 ,焊工的劳动强度也将大大减轻前言古代焊接在史前文明时期就已经出现了 ,公元前 30 0 0年的出土文物里已经有铜、金、锡、铅的焊接制品1 。近代焊接技术则仅仅百年历史 ,那是随着电能和燃气热源的工业应用而发展起来的。尽管180 2年时俄国科学家··彼得洛夫已经发现了电弧放电现象 ,但直至 80年后的 1882年 ,俄国人··别纳尔多斯才使之应用于碳弧焊 ,从而开创了电弧焊 ,也是近代焊接的纪元2 。近代焊接百年 ,其进展之快是有史以来的几千年发展所无法比拟的。正象人们不可能在 10 0年前的公元 190 0年 (我国清光绪2 6年 )预测到今日的技术水平一样 ,人们自然也很难估计到 10 0年后的焊接技术水平。但可以预见到的是后 10 0年的发展速度绝对会超过前 10 0年。也许要预测后 2 0年的发展水平会比较客观一些 ,一是有现在的实际水平可以参照 ,二是可以借鉴工业发达国家目前的水平。一般估计 ,我国与工业发达国家的差距在 30年左右 ,通过我们的努力 ,争取用 2 0年赶上他们 ,这应当是比较科学 ,也是比较现实的。至于要预测本世纪中叶甚至世纪末的发展水平 .(
