高级焊工理论课件3-3-1 等离子弧产生原理、特点及类型

高级第三章：非熔化极气体保护焊DISANZHANGFEIRONGHUAJIQITIBAOHUHAN第三节：不锈钢钢板的等离子弧焊焊工·高级知识点一：等离子弧产生原理、特点及类型DENGLIZIHUCHANSHENGYUANLITEDIANJILEIXING1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，压缩成弧柱面积小（直径一般小于3mm）、高温（弧柱中心温度高达18000~24000K）、高能量密度（105~106W/cm2）、高电离度及高焰流速度（超过300m/s）的电弧。等离子弧（又称为压缩电弧）可以用在焊接、堆焊、喷涂和切割加工上。2等离子弧的产生电弧在没有受到外界的约束时为自由电弧，在电弧区内的气体能量不能高度集中，是没有经过充分电离的气体。如果对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，就能获得截面较小而能量又高度集中的电弧——等离子弧，它受到的压缩作用有以下三种形式：1机械压缩利用水冷喷嘴的孔道限制弧柱的直径，以提高弧柱的能量密度及温度。2热收缩水冷喷嘴的温度比较低，在喷嘴内壁建立起一层冷气膜，迫使弧柱的导电截面进一步缩小，使电流密度进一步增大。3磁收缩由于弧柱电流本身产生的磁场，对于弧柱有压缩作用，又称为磁收缩效应。3等离子弧的类型按照电源的连接供电方式，等离子弧可分为非转移型等离子弧、转移型等离子弧及联合型等离子弧三种形式，产生这三种形态等离子弧的共同点是：等离子枪的结构是一样的，钨极都接在电源的负极；而不同点则是电源的正极接的位置不同。1非转移型等离子弧电源的负极接钨极，正极接喷嘴，等离子弧产生在两者之间，焊件不接电源。2转移型等离子弧电源负极接钨极，正极端接焊件，等离子弧产生在钨极与焊件之间，在电极与焊件之间建立的为转移型等离子弧。3联合型等离子弧当非转移型等离子弧和转移型等离子弧同时存在时，称为联合型等离子弧。3等离子弧的类型图3-9等离子弧的类型a)非转移型b)转移型c)联合型1—钨极2—喷嘴3—转移弧4—非转移弧5—焊件6—冷却水7—弧焰8—离子气01温度高、能量集中由于等离子弧柱被压缩，使气体达到高度电离，因而产生很高的温度，弧柱中心的温度为18000~24000K。等离子弧的能量集中，它是作为高温热源用于焊接生产。等离子弧焊具有焊接速度快、生产效率高、焊接热影响区小，焊接质量好等特点。导电及导热性能好02在等离子弧的弧柱内，带电粒子经常处于加速的电场中，具有高导电及高导热性能，在焊接过程中，能够在很小的断面内通过较大的电流，传导较多的热量。4等离子弧的优点03电弧的挺直度好，稳定性强等离子弧具有较好的稳定性，焊接质量对弧长变化的敏感性小，电弧挺直度好，弧长变化时，对加热斑点的面积影响很小，容易获得均匀的焊缝形状，薄板焊接时变形小。冲击力大04带电粒子从喷嘴高速喷出，可以产生很大的冲击力，用于焊接，可以增加熔深，电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池中的气体逸出。4等离子弧的优点05焊接参数的调节性好等离子弧的温度、电流、弧长、弧柱直径、冲击力等参数，都可以根据需要进行调节。5等离子弧的缺点（1）焊枪尺寸较大，既笨重，又影响焊工在操作时的观察。（2）焊枪的结构及电气的控制线路比较复杂。（3）采用转移弧时，如果焊接参数选择不正确或喷嘴设计不合理，就可能出现双弧现象，会降低等离子弧电流，中断正常的焊接东切割，甚至烧毁喷嘴。5等离子弧的缺点（4）电弧可达性差，由于焊枪体比较大，钨极内缩在喷嘴里面，因些，有些焊接接头无法采用等离子弧进行焊接。（5）可焊接的厚度有限，一般在25mm以下。①正确选择焊接电流及离子气流量。②减少转移型等离子弧的冲击电流。③喷嘴孔道不要太长。④电极和喷嘴应该尽可能地对中。⑤喷嘴距焊件的距离不要太近。⑥电极内缩量不要太大。⑦加强对喷嘴和电极的冷却。6等离子弧焊方法的分类穿透（小孔）型等离子弧焊01穿透形等离子弧焊又称为锁孔性型、穿透型等离子弧焊。电弧在熔池前穿透焊件形成小孔，随着热源的移动，在小孔后面形成焊缝的焊接方法称为穿透型等离子弧焊。由于等离子弧的能量密度大、冲击力大的特点，将焊件熔透并产生一个惯穿焊件的小孔，见图3-11。被熔化的金属在电弧吹力、表面张力和金属重力的相互作用下保持平衡，焊枪前进时，小孔在电弧的后面锁闭，形成完全熔透的焊缝。图3-11穿透型等离子弧焊焊缝成形原理1—小孔2—熔池3—焊缝4—焊缝正面5—焊缝背面6等离子弧焊方法的分类熔透型等离子弧焊02熔透型等离子弧焊，是在焊接过程中熔透焊件的焊接方法。即只熔透焊件而不产生小孔效应，当离子气流量较小，弧柱压缩程度较弱时，等离子弧的穿透能力也较低，这种焊接方法多用于板厚小于3mm的薄板单面焊双面成形以及厚板的多层焊。微束等离子弧焊03利用