6章-等離子弧焊課件

焊接

2016年10月27日焊接第六章等離子弧焊離子弧的形成條件、電弧特性、等離子弧發(fā)生器的結(jié)構(gòu)對(duì)電弧特性的影響以及等離子弧焊接與切割的一般工藝技術(shù),簡(jiǎn)介等離子弧堆焊與噴涂的工藝應(yīng)用。第一節(jié)等離子弧特性及其發(fā)生器一種較高能量密度的電弧熱源,顯著有別于普通電弧的電弧形態(tài)與能量特性,在材料的焊接、切割和表面工程等領(lǐng)域,具有特殊的應(yīng)用范圍。第六章等離子弧焊2一、等離子弧的形成等離子弧是一種受到約束的非自由電弧,也稱壓縮電弧,是借助于以下三大壓縮效應(yīng)而形成的。（1）機(jī)械壓縮效應(yīng)：利用等離子弧發(fā)生器的噴嘴孔來約束電弧，氣體導(dǎo)電通道被限制在噴嘴孔道內(nèi)。（2）熱壓縮效應(yīng)：采用一定流量的冷卻水冷卻噴嘴，以降低噴嘴溫度，當(dāng)弧柱通過噴嘴孔道時(shí),較低的噴嘴溫度使噴嘴內(nèi)壁形成一層冷氣膜,迫使弧柱導(dǎo)電截面進(jìn)一步減小,稱為熱壓縮效應(yīng)。（3）磁壓縮效應(yīng)：一、等離子弧的形成3二、等離子弧的分類等離子弧按電源供電方式不同,分為三種形式。6-1，（1）非轉(zhuǎn)移型：母材不參與導(dǎo)電。電弧是在電極和噴嘴之間產(chǎn)生,此時(shí)溫度較低,能量密度較低,又稱為等離子焰或間接電弧。主要用于噴涂以及焊接、切割較薄的金屬或?qū)Ψ菍?dǎo)電材料進(jìn)行加熱。二、等離子弧的分類4二、等離子弧的分類等離子弧按電源供電方式不同,分為三種形式。6-1，（2）轉(zhuǎn)移型：須先引燃非轉(zhuǎn)移弧,然后使電弧從噴嘴轉(zhuǎn)移到工件上。這種等離子弧溫度和能量密度較高,常用于切割、焊接及堆焊。二、等離子弧的分類5二、等離子弧的分類等離子弧按電源供電方式不同,分為三種形式。6-1，（3）聯(lián)合型：需要兩個(gè)電源獨(dú)立供電。電極接兩個(gè)電源的負(fù)極,噴嘴及母材分別接各電源的正極,主要用于小電流、微束等離子弧焊接及粉末堆焊。二、等離子弧的分類6三、等離子弧特性1、等離子弧的靜特性:與普通電弧近似,仍呈“U”形,但顯著區(qū)別有:弧柱電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電弧電壓顯著增高;U曲線的平直區(qū)段較自由電弧明顯縮小.圖6-2

2、普通鎢極氬弧的最高溫度為10000～24000K,能量密度小于104W/cm2

。等離子弧的溫度高達(dá)24000～50000K,能量密度可達(dá)105～106W/cm2,其溫度分布見圖6-3a。三、等離子弧特性7四、等離子弧發(fā)生器等離子弧發(fā)生器用來產(chǎn)生等離子弧。按其用途不同稱為等離子弧焊槍、割槍和噴槍。發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)通常應(yīng)滿足以下要求:（1—7）圖6-4為300A等離子弧焊槍結(jié)構(gòu)。噴嘴、電極及其冷卻結(jié)構(gòu)是等離子發(fā)生器的關(guān)鍵零部件,其結(jié)構(gòu)和尺寸對(duì)等離子弧的能量參數(shù)與工作穩(wěn)定性有決定性的影響。四、等離子弧發(fā)生器81.噴嘴孔徑6-22.噴嘴孔道長(zhǎng)度6-33.壓縮角4.噴嘴孔道(6-5)5.噴嘴長(zhǎng)度及冷卻6.鎢極及其結(jié)構(gòu)6-61.噴嘴孔徑6-29第二節(jié)等離子弧焊接與切割等離子弧的高溫、高能量密度和高穿透能力等特性,具有某些特殊的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),如穿孔型等離子弧焊接、微束等離子弧焊接、有色金屬與不銹鋼的切割等。等離子切割應(yīng)用相當(dāng)普遍,而等離子焊接,相對(duì)其他弧焊方法而言卻應(yīng)用較少,這可能與該方法的設(shè)備和工藝較復(fù)雜有關(guān)。一、等離子弧焊接工藝及其參數(shù)選擇（一）穿孔型等離子弧焊接6-9，表6-4第二節(jié)等離子弧焊接與切割10（一）穿孔型等離子弧焊接6-9，表6-41）由材料和板厚選擇焊接電流（表6-2，6-3）2）離子氣流量對(duì)拉高電弧的剛度和穿透力：太大可能造成切割狀態(tài),太小則形不成小孔效應(yīng)。在Ar氣中加入少量H2或He,可以增強(qiáng)電弧的穿透能力。3）焊接速度應(yīng)與焊接電流和等離子氣流量相匹配（6-10）速度與焊接電流、等離子氣流量呈正比關(guān)系。焊速過高,不僅會(huì)導(dǎo)致小孔消失,出現(xiàn)未焊透,而且可能引起焊縫兩側(cè)咬邊和出現(xiàn)氣孔。（一）穿孔型等離子弧焊接6-9，表6-4114）噴嘴高度：常取3～5mm。5）保護(hù)氣體流量（二）熔入型等離子弧焊接與穿孔型等離子弧焊比較,具有焊接參數(shù)較“軟”（三）微束等離子弧焊接：箔、細(xì)絲的首選方法，通常把電流15～30A以下的熔入型等離子弧焊接設(shè)計(jì)合理的焊接接頭形式(圖6-12及表6-6)4）噴嘴高度：常取3～5mm。12二、等離子弧切割(PAC)（一）切割原理與參數(shù)選擇用其高溫、高速的等離子體焰流,把金屬局部熔化和蒸發(fā)并隨即吹出而形成切口。等離子弧切割發(fā)明于20世紀(jì)50年代中期,現(xiàn)已擴(kuò)展到廣泛用于普通碳鋼、低合金鋼以及非金屬材料的切割。表6-7為PAC的一般適用厚度范圍。PAC的主要工藝參數(shù)選擇原則:（1-4）二、等離子弧切割(PAC)13（二）空氣等離子弧切割利用壓縮空氣作為離子氣,切割成本低,空氣等離子弧的熱焓值高、切割速度快,切口質(zhì)量好等特點(diǎn),成為國(guó)內(nèi)外中厚板切割的廣泛應(yīng)用方法之一。常用切割電流一般在200A以下,大厚板切割機(jī)的輸出切割電流可高達(dá)600A?？諝獾入x子弧割槍中的電極不能采用鎢合金類材料,這是因?yàn)榭諝庵械腛2、CO2、H2O等氣體會(huì)嚴(yán)重氧化燒損鎢極。（二）空氣等離子弧切割14第三節(jié)等離子弧堆焊和噴涂機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)中工作面,需要其具備耐磨、耐蝕、耐氧化等特殊性能。在廉價(jià)的基體材料上,通過堆焊或噴涂涂。大多數(shù)弧焊方法都可以用于堆焊,火焰、電弧及爆炸等方法可用于噴涂,然而由于等離子弧的特殊物理特性,使得等離子弧堆焊和噴涂在該技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用地位。第三節(jié)等離子弧堆焊和噴涂15第三節(jié)等離子弧堆焊和噴涂一、等離子弧堆焊等離子弧堆焊方法具有熔敷速度高、易于自動(dòng)作業(yè),稀釋率低、焊層平整光滑、堆焊材料的鋼種適應(yīng)性極好結(jié)合,焊層冶金連續(xù)且致密等特點(diǎn)。廣泛用于軸承、軸頸、閥門、挖掘機(jī)和推土機(jī)等產(chǎn)業(yè)機(jī)械零部件的制造與修復(fù)場(chǎng)合,尤其適用于焊層材料難以制成絲材但易于制成粉末的硬質(zhì)耐磨合金。按焊層材料的供貨狀態(tài),等離子弧堆焊有絲材式,粉末等離子弧堆焊應(yīng)用最為廣泛。第三節(jié)等離子弧堆焊和噴涂16（一）粉末等離子弧堆焊粉末等離子弧堆焊可采用轉(zhuǎn)移弧或聯(lián)合弧不需大熔深,故噴嘴孔道比一般均小于1。為了送進(jìn)粉末,噴嘴的送粉系統(tǒng)中要引入一股送粉氣流,常用氬氣。送粉口放在噴嘴孔道底部,可用一個(gè)或二個(gè)以上。這里需要注意:（二）熱絲等離子弧堆焊（一）粉末等離子弧堆焊17二、等離子弧噴涂