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特种加工的内容和趋势毕业论文学 院 机械工程学院 姓 名 学 号 专 业 数控技术与应用 届 别 指导教师 职 称 年 月毕业论文（设计）诚信承诺书毕业论文（设计）题 目特种加工的内容和趋势学生姓名专业数控技术与应用学 号指导老师职 称助教所在学院诚信承诺本人慎重承诺和声明：在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）： 2010年 11 月 10 日目 录摘 要Abstract 前言(1)1什么是特种加工(2)2 特种加工的特点(2)3特种加工的主要应用领域(3)4特种加工的发展方向和研究(3)5 主要特种加工趋势(3) 5.1电火花(4) 5.2电化学加工(6) 5.3超声加工(7) 5.4高能束加工(7) 5.5化学加工(10) 5.6快速成形加工(11) 5.7等离子弧加工(12)结束语(15)参考文献(16)致谢(17) 前言 进入二十世纪以来，制造技术，特别是先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益重要。20世纪70年代以来，以激光、电子束、离子束等高能束流为能源的特种加工技术获得了迅速发展和广泛应用。大力发展超精加工的特种加工技术是今后相当长的时期内的重要发展方向。目前，这一技术正向着自动化、柔性化、精密化、集成化、智能化和最优化方向发展，在已有的工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术不断涌现，如快速原形制造技术、等离子体熔射成形工艺技术、实变场控制电化学机械加工技术、数控电火花仿铣技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和电铸技术等。新的特种加工技术是在传统的特种加工技术的基础上，紧密结合材料、控制和微电子技术而发展起来的，并随着产品应快速响应市场需求，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。本论文主要从什么是特种加工，特种加工的特点，特种加工的应用领域及特种加工主要发展趋势等几个方面来介绍特种加工。特种加工的内容和趋势一、什么是特种加工特种加工特亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题；另一方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。后来，由于新颖制造技术的进一步发展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。二、特种加工的特点（1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。 （2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。 （3）微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。 （4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。 （5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。 （6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。三、特种加工的主要运用领域特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等新型结构，以及钛合金、复合材料、粉末材料、金属间化合物等新材料。为此，需要采用特种加工技术，以解决武器装备制造中用常规加工方法无法实现的加工难题，所以特种加工技术的主要应用领域是：难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。四、特种加工发展方向及研究 (1) 不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。 (2) 高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。 (3) 不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。 五、主要特种加工趋势（一）电火花（1）电火花加工简介电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工加工或电蚀加工，英文简称EDM。（2）电火花加工分类按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工，导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。（3）电火花加工特点1：电火花加工速度与表面质量 模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。粗加工采用大功率、低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补偿，或在不影响精度要求时予以忽略。 2：电火花碳渣与排渣 电火花机加工在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工时采用高电压，大休止脉波等等。另一个影响排除碳渣的原因是加工面形状复杂，使排屑路径不畅通。唯有积极开创良好排除的条件，对症的采取一些方法来积极处理。 3：电火花工件与电极相互损耗 电火花机放电脉波时间长，有利于降低电极损耗。电火花机粗加工一般采用长放电脉波和大电流放电，加工速度快电极损耗小。在精加工时，小电流放电必须减小放电脉波时间，这样不仅加大了电极损耗，也大幅度降低了加工速度。（4)电火花加工技术的发展趋势 21世纪，电火花成形加工技术得到了迅猛发展，突破了传统观念的束缚，产生了一些新的技术和应用领域。电火花成形加工的数控系统进一步采用人工神经网络技术、混沌理论、仿真技术，以进一步提高加工的各项工艺指标、加工的可靠性和自动化程度。脉冲电源则在保证电火花加工工艺指标的前提下，向稳定、可靠、环保、绿色、节能方向发展。电火花成形加工技术在“微纳加工、“镜面加工、半导体和超硬材料加工中发挥越来越重要的作用。 通过对电火花成形加工机理的研究，进一步揭示放电过程的内在规律，并以此为指导，推动电火花成形加工工艺向高效率、高精度、低损耗方向发展，同时还应注意微细化加工方面的发展。 1加工过程的高效化 加工过程的高效化不仅体现在通过改进电火花加工伺服系统、控制系统、工作液系统、机床结构等，减少上述因素对电火花成形加工效率的影响，在保证加工精度的前提下提高粗、精加工效率，同时还应尽量减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间、维修时间等)，这就需要增强机床的自动编程功能，扩展机床的在线后台编程能力，改进和开发适用的电极与工件定位装置;在机床维护方面，应增强机床的多媒体功能和在线帮助功能，对于常见故障，操作人员可直接根据计算机提示实现故障排除，同时这也有利于增强机床的可操作性和操作人员的操作技能。 2加工过程的精密化 通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，目前电火花成形加工精度已有全面提高，有的已可达到镜面加工水平。但从总体来看，先进技术在实际生产中的应用还不够成熟和广泛，因此有必要全面推动已有先进技术的进一步完善及向产业化方向发展。在保证加工速度、加工成本的前提下，使电火花成形加工的精度水平进一步提高，使电火花成形加工成为一些主要零件、关键零件的最终加工方式。同时，对加工精度的衡量不能仅仅局限于工件的尺寸精度和表面粗糙度，还应包括型面的几何精度、变质层厚度以及微观裂纹、氧化、锈蚀等。 3加工过程的微细化 电火花成形加工的一个重要应用领域是窄槽、深腔、微细零件的加工，因此加工过程的微细化是今后一个重要的发展方向。电火花微细加工机理与常规电火花成形加工相同，但有自身的工艺特点：每个脉冲的放电能量很小，工作液循环困难，稳定的放电间隙范围小等。基于这些工艺特点，微细电火花成形加工的加工装置、工作液循环系统、电极制备等必然与常规电火花成形加工有很大区别。因此，需要重点研究非机械作用力及其干扰对加工过程的影响等，进一步提高加工效率、加工精度及加工过程的稳定性。 4应用范围的扩大 目前，电火花成形加工不仅可加工各种导电金属材料和复杂型腔，还能实现对半导体材料、非导电材料的加工，并取得了较好的加工效果。同时，电极材料的种类也不断增多。这方面的主要发展趋势为：进一步研究半导体材料、非导电材料的放电加工机理，促进其加工效率、加工精度、加工过程稳定性的提高，扩大可加工材料的范围；除加工复杂型腔外，进一步实现对三维型腔、复杂型面的加工；研制性能优越的新型电极材料。（二）电化学加工(1) 简介 加工用电源 电化学加工使用硅整流的稳压电源，并以全波整流取代了过去的半波整流,保持5以内的纹波，不仅提高了加工速度，而且还遏制了间隙内的电弧和防止污物沉积于阴极。在调压方面，使用了饱和感抗器调压和晶闸管调压两种方式。前者更适应目前电化学加工的水平。电源规格分为3档：小型电源,电流为50500安,用于加工小孔、去除毛刺、抛光和用于中小型的阴极进行电解车削；中型电源,电流为10005000安,用于加工中等面积(50150厘米2)的型孔和型腔；大型电源，电流为1000040000安，用于加工大型零件，加工面积可达2001000厘米2或更大一些。通常使用的电压范围为1220伏。对硬质合金、钨、铜、铜锌合金等材料进行电解加工时，要求使用特殊电源。因为若用普通的直流电源进行加工，则这些材料点格中的某些原子不易离子化，而点格中的另一些原子却受到大量腐蚀。例如，碳化钨点格中的碳原子，在正电位条件下不能加工掉，而必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金用的电源，不但要有负半波，而且对电流的波形，正半波与负半波的间隔和排列方式都有一定的要求。使用特殊电源也可解决间隙内某些相对惰性离子的积聚以及由此改变间隙电阻和电场分布的问题，从而能有效地提高加工精度。 由于电化学加工时，间隙内难免会产生短路，通常电源系统都具有良好的短路保护功能，以使阴极和工件在产生火花和短路时不发生损伤。（2）电化学加工分类电化学加工可分为电解加工、导电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀、电解冶炼 。电解加工利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。 导电磨削又称电解磨削。是电解作用和机械磨削相结合的加工过程。电化学抛光又称电解抛光。直接应用阳极溶解的电化学反应对机械加工后的零件进行加工，以提高工件表面的光洁度。电解抛光比机械抛光效率高，精度高，且不受材料的硬度和韧性的影响，有逐渐取代机械抛光的趋势。电镀用电解的方法将金属沉积于导体(如金属)或非导体(如塑料、陶瓷、玻璃钢等)表面，从而提高其耐磨性,增加其导电性,并使其具有防腐蚀和装饰功能。电刻蚀又称电解刻蚀。应用电化学阳极溶解的原理在金属表面蚀刻出所需的图形或文字。其基本加工原理与电解加工相同。由于电刻蚀所去除的金属量较少，因而无需用高速流动的电解液来冲走由工件上溶解出的产物。电解冶炼利用电解原理，对有色和稀有金属进行提炼和精炼。（三） 超声加工（1）原理:利用超声频振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨粒,由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。（2）用途 适用于超声波加工的工件表面有各种型孔、型腔及成型表面等。（3）特点(3.1)适宜加工各种硬脆材料，特别是电火花和电解加工无法加工的不导电材料和半导体材料；对于导电的硬质合金、淬火钢等也能加工，但加工效率比较低。(3.2)能获得较好的加工质量。(3.3)在加工难切削材料时，常将超声振动与其它加工方法配合进行复合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等，这些复合加工方法把两种甚至多种加工方法结合在一起，能起到取长补短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面质量显著提高。（四）高能束加工1激光加工激光具有四个特殊性质：（1）高纯度性。（2）高功率密度。（3）高平行度。（4）激光的特性。1.具有强度高2.单色性好3.干涉性好4.方向性好之优点。激光加工过程一般分为四个阶段：1.激光束照射材料2.材料吸收光能3.光能转变为热能使材料加热4.经由熔融和气化使材料去除或破坏。激光加工的特点 （1）可以加工任何材料。（2）可用于精密微细加工。（3）激光加工是属于非接触性加工。（4）激光加工装置比较简单。（5）是一种热加工，影响因素很多。（6）需易通风抽气，操作人员应戴防护目镜。激光加工的分类气体激光：二氧化碳激光、氦氖激光、准分子激光和氩离子激光。气体激光因为效率高、寿命长、连续输出功率大，应用于切割、焊接、热处理等加工。固体激光：效率低，固体激光通常多采用脉冲工作方式以避免固体介质过热。固体激光之结构系由光磊、谐振腔、工作介质、聚光器、聚焦透镜等组成。2 离子束加工电子束加工的基本原理利用能量密度极高的高速电子细束，在高真空腔体中冲击工件，使材料熔化、蒸发、汽化，而达到加工目的。电子束加工的特点1.是一种精密微细的加工方法。2.非接触式加工，不会产生应力和变形。3.加工速度很快，能量使用率可高达90。4.加工过程可自动化。5.在真空腔中进行，污染少，材料加工表面不氧化。6.电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵。离子束加工的基本原理离子束加工是在真空条件下，先由电子枪产生电子束，再引入已抽成真空且充满惰性气体之电离室中，使低压惰性气体离子化。由负极引出阳离子又经加速、集束等步骤，最后射入工件表面。离子束工主要特点如下：1.加工的精度非常高。2.污染少。3.加工应力、热变形等极小、加工精度高。离子束工加工的应用1.蚀刻加工：离子蚀刻用于加工陀螺仪空气轴承和动压马达上的沟槽，分辨率高，精度、重复一致性好。离子束蚀刻应用的另一个方面是蚀刻高精度图形，如集成电路、光电器件和光集成器件等征电子学构件。太阳能电池表面具有非反射纹理表面。离子束蚀刻还应用于减薄材料，制作穿透式电子显微镜试片。2.离子束镀膜加工：离子束镀膜加工有溅射沉积和离子镀两种形式。离子镀可镀材料范围广泛，不论金属、非金属表面上均可镀制金属或非金属薄膜，各种合金、化合物、或某些合成材料、半导体材料、高熔点材料亦均可镀覆。离子束镀膜技术可用于镀制润滑膜、耐热膜、耐磨膜、装饰膜和电气膜等。离子束装饰膜。离子束镀膜代替镀铬硬膜，可减少镀铬公害。提高刀具的寿命。（五）化学加工化学加工方法 化学加工使用的腐蚀液成分取决于被加工材料的性质，常用的腐蚀液有硫酸、磷酸、硝酸和三氯化铁等的水溶液；对于铝及其合金则使用氢氧化钠溶液。化学加工主要分为化学铣削、光化学加工和化学表面处理三种方法。化学加工的应用 化学加工的应用较早，14世纪末已利用化学腐蚀的方法，来蚀刻武士的铠甲和刀、剑等兵器表面的花纹和标记。19世纪20年代，法国的涅普斯利用精制沥青的感光性能，发明了日光胶板蚀刻法。不久又出现了照相制版法，促进了印刷工业和光化学加工的发展。 到了20世纪，化学加工的应用范围显著扩大。第二次世界大战期间，人们开始用光化学加工方法制造印刷电路。50年代初，美国采用化学铣削方法来减轻飞机构件的重量。50年代末，光化学加工开始广泛用于精密、复杂薄片零件的制造。60年代，光刻已大量用于半导体器件和集成电路的生产。光化学加工的用途较广。其中化学冲切主要用于各种复杂微细形状的薄片(厚度一般为0.0250.5毫米)零件的加工，特别是对于机械冲切有困难的薄片零件更为适合。这种方法可用于制造电视机显象管障板(每平方厘米表面有5000个小孔)、薄片弹簧、精密滤网、微电机转子和定子、射流元件、液晶显示板、钟表小齿轮、印刷电路、应变片和样板等。 化学雕刻主要用于制作标牌和面版；光刻主要用于制造晶体管、集成电路或大规模集成电路；照相制版主要用于生产各种印刷版。 化学表面处理包括酸洗、化学抛光和化学去毛刺等。工件表面无须施加保护层，只要将工件浸入化学溶液中腐蚀溶解即可。 酸洗主要用于去除金属表面的氧化皮或锈斑；化学抛光主要用于提高金属零件或制品的表面光洁程度；化学去毛刺主要用于去除小型薄片脆性零件的细毛刺。（六）快速成形加工快速成形技术的定义快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。快速成形技术的特点（1）制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；（2） 原型的复制性、互换性高； （3）制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；（4）加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上； （5）高度技术集成，可实现了设计制造一体化；快速成型技术的发展方向从目前RP技术的研究和应用现状来看，快速成型技术的进一步研究和开发工作主要有以下几个方面(1)开发性能好的快速成型材料，如成本低、易成形、变形小、强度高、耐久及无污染的成形材料。(2)提高RP系统的加工速度和开拓并行制造的工艺方法。 (3)改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，尤其是提高成形件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步进行模具加工和功能实验提供基础。(4)开发快速成形的高性能RPM软件。提高数据处理速度和精度，研究开发利用CAD原始数据直接切片的方法，减少由STL格式转换和切片处理过程所产生精度损失。(5)开发新的成形能源。(6)快速成形方法和工艺的改进和创新。直接金属成形技术将会成为今后研究与应用的又个热点。(7)进行快速成形技术与CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自动测量、逆向工程集成研究。(8)提高网络化服务的研究力度，实现远程控制。（七） 等离子弧加工原理 等离子弧切割与焊接是现代科学领域中的一项新技术。它是利用温度高达1500030000的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。这种新的工艺方法不仅能对一般材料进行切割和焊接，而且还能切割和焊接一般工艺方法难以加工的材料。 电弧就是中性气体电离并维持放电的现象。若使气体完全电离，形成全部由带正电的正离子和带负电的电子所组成的电离气体，就称为等离子体。 一般的焊接电弧是一种自由电弧，弧柱的截面随功率的增加而增大，电弧中的气体电离不充分，其温度被限制在57307730。若在提高电弧功率的同时，对自由电弧进行压缩，使其横截面减小，则电弧中的电流密度就大大提高，电离度也随之增大，几乎达到全部等离子状态的电弧叫等离子弧。 分类按电极的不同接法，等离子弧分为转移型弧、非转移型弧、联合型弧三种。 电极接负极、喷嘴接正极产生的等离子弧称为非转移型弧。用于焊接或切割较薄的材料。 电极接负极、焊件接正极产生的等离子弧称为转移型弧。适用于焊接、堆焊或切割较厚的材料。 电极接负极、喷嘴和焊件同时接正极则非转移弧和转移弧同时存在，称为联合型弧。适用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。等离子弧按导电方式可分为非转移型、转移型和混合型3种（见图）。它们的区别主要是：非转移型的电源正极接喷嘴，而转移型电源正极接工件（一般先按非转移型接线产生等离子弧后再过渡到转移型）,混合型的电源正极同时接喷嘴和工件。这3种方式一般都使用具有直流陡降外特性的电源。空载电压高低与使用的气体有关，若使用氩时，空载电压为65100伏，而使用氮或氢时为250400伏。 转移型等离子弧温度高(1000052000）,有效热利用率高，主要用于切割、焊接和熔炼金属。切割的金属有铜、铝及其合金、不锈钢、各种合金钢、低碳钢、铸铁、钼和钨等。常用的切割气体为氮或氢氩、氢氮、氮氩混合气体。常用的电极为铈钨或钍钨电极，采用压缩空气切割时使用的电极为金属锆或铪。使用的喷嘴材料一般为紫铜或锆铜。切割不锈钢、铝及其合金的厚度一般为 3100毫米，最大厚度可达250毫米。70年代后，又发展了双层气体等离子弧切割、笔式微束等离子弧切割和水压缩等离子弧切割等，这些方法能减小工件的切缝宽度，提高切割质量。 非转移型等离子弧温度最高可达18000,主要用于工件表面喷涂耐高温、耐磨损、耐腐蚀的高熔点金属或非金属涂层，也可以切割薄板金属材料，还可以作为金属表面热处理的热源。混合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊接和粉末堆焊。特点（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。 （3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，1012mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。 （4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。应用广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。 切割用枪无保护气体2及保护气罩6。压缩喷嘴5是等离子枪的关键部件，一般需用水冷。喷嘴孔径dn及孔道长度l0是压缩喷嘴的两个主要尺寸。喷嘴内通的气体称离子气。中性的离子气在喷嘴内电离后使喷嘴内压力增加，所以喷嘴内壁与电极4之间的空间称增压室。电离了的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制，使弧柱截面变小，该孔径对弧柱的压缩作用称机械压缩。水冷喷嘴内壁表面有一层冷气膜，电弧经过孔道时，冷气膜一方面使喷嘴与弧柱绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称热收缩。弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称磁收缩。在机械压缩与热收缩的作用下，弧柱电流密度增加，磁收缩随之增强，如电流不变，弧柱电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧（也称压缩电弧）的电弧功率及温度明显高于自由电弧。图2a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。 由于电离后的离子气仍具有流体的性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射出的电弧带电质点的运动速度明显提高（可达 300ms），所以等离子弧具有较小的扩散角及较大的电弧挺度，这也是等离子弧最突出的优点。电弧挺度是指电弧沿电极轴线的挺