模塊3 電弧能源及其電弧焊接和加工《焊接科學(xué)與工程》教學(xué)課件

第X章XXXX模塊3

電弧能源及其電弧焊接和加工第三章電弧能源及其電弧焊接和加工3.1焊接電弧物理3.2焊接電源及其特性3.3電弧切割和焊接方法3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.5熔化極氣保護(hù)焊3.6藥芯焊絲焊3.7等離子弧及其應(yīng)用3.1焊接電弧物理3.1.1電弧物理基礎(chǔ)物質(zhì)分子

原子質(zhì)子+電子1.電子發(fā)射電場(chǎng)發(fā)射(庫(kù)倫力)、熱發(fā)射(加速電子運(yùn)動(dòng)速度)、光發(fā)射(輻射)。電子發(fā)射需要一定能量——逸出功Uw3.1.1電弧物理基礎(chǔ)2.氣體電離氣體受到電場(chǎng)、熱能或輻射的作用，就會(huì)使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量，以克服原子核對(duì)它的引力而成為自由電子，同時(shí)中性的原子或分子由于失去了帶負(fù)電荷的電子而變成帶正電荷的正離子。這種使氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過(guò)程叫做氣體電離。3.1.1電弧物理基礎(chǔ)2.氣體電離氣體電離、場(chǎng)致電離、熱致電離、光致電離不導(dǎo)電的氣流導(dǎo)電的弧柱氣流（伏安特性）自持放電區(qū)：暗放電區(qū)、輝光放電區(qū)、電弧放電區(qū)構(gòu)造和電壓分布?xì)怏w電離需一定能量激勵(lì)電壓電離電壓3.1.1電弧物理基礎(chǔ)3、電弧結(jié)構(gòu)及能量傳遞陰極區(qū)、弧柱區(qū)、陽(yáng)極區(qū)4、最小電壓原理電?。▽?dǎo)電氣體），斷面和大小可變，但當(dāng)電流和周?chē)鷹l件（氣體成分、溫度和壓力）一定時(shí)，電弧各區(qū)具有相應(yīng)大小的斷面，以保持最小電壓——最小電壓原理。意味著當(dāng)電流和周?chē)鷹l件不變時(shí)，電弧有自動(dòng)保持散熱最小和電場(chǎng)強(qiáng)度最低的功能。3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性1、焊接電弧的產(chǎn)生與維持電極短路——拉開(kāi)引弧——維持電弧3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性2、電弧的極性陽(yáng)極較陰極多了電子沖擊產(chǎn)生的熱量，所以熱量較多、溫度較高。一般工件較大，接于陽(yáng)極——正聯(lián)或正極性薄板、鑄鐵、有色合金等需要熱量少的工件，接于陰極——反聯(lián)、反極性3.1.2焊接電弧的產(chǎn)生、維持和極性3、電弧的特性下降特性負(fù)載不同，特性不同——上升特性、平特性3.1.3電弧偏吹1、電弧偏吹原因2、電弧偏吹預(yù)防3、電流性質(zhì)對(duì)電弧偏吹和穩(wěn)定性的影響4、電磁作用對(duì)熔滴輸送的影響3.2焊接電源及其特性3.2.1焊接電源特性焊接電源必須與電弧特性相匹配手工電弧焊、埋弧半自動(dòng)焊為下降特性電渣焊和電阻焊為電阻負(fù)載，電源為平特性細(xì)絲及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊由于電弧后蹺特性，故也用平特性電源3.2.1焊接電源特性1、焊接電源下降特性2、弧長(zhǎng)對(duì)焊接電流和電壓的影響3、焊機(jī)的調(diào)整特性4、焊接電源的動(dòng)特性3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理1、旋轉(zhuǎn)直流電焊機(jī)3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理2、交流焊接變壓器3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理3、硅整流和可控硅直流焊機(jī)3.2.2焊機(jī)的類型及構(gòu)造原理4、逆變直流焊機(jī)3.2.3焊接電源型式表示3.3電弧切割和焊接方法3.3.1手工電弧切割和焊接方法電弧切割(a)、不熔電極焊接(b)、藥皮焊條焊(c)藥皮焊填絲焊(d)、附加焊絲焊(e)、同極多條焊(f)3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊1、埋弧自動(dòng)電弧焊接方法焊絲由送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)送進(jìn)或與工件接觸回抽引弧熔化焊絲和工件形成熔池，在焊劑下凝固結(jié)晶。雙絲焊要用兩套送絲機(jī)構(gòu)，兩臺(tái)獨(dú)立焊接電源或三相焊接電源。3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊2、埋弧自動(dòng)電弧堆焊方法串聯(lián)獨(dú)立電弧焊（a母材熔化量少）、多絲焊和帶極焊（b和c，增加焊縫寬度和充分利用電弧熱，提高生產(chǎn)率），粉末埋弧焊（d調(diào)整合金成分）3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊3、埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)生產(chǎn)率高：焊接電流比手工電弧焊時(shí)大得多，可以高達(dá)1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接過(guò)程可連續(xù)進(jìn)行，無(wú)需頻繁更換焊條，因此生產(chǎn)率比手工電弧焊高5～20倍。

焊縫質(zhì)量好：熔渣對(duì)熔化金屬的保護(hù)嚴(yán)密，冶金反應(yīng)較徹底，且焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。節(jié)省焊接材料和電能焊接變形?。簾崃考?，速度快，熱影響區(qū)小，變形小。勞動(dòng)條件好：焊接時(shí)沒(méi)有弧光輻射，焊接煙塵小，焊接過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。缺點(diǎn)：埋弧自動(dòng)焊一般只適用于水平位置的長(zhǎng)直焊縫和直徑250mm以上的環(huán)形焊縫，焊接的鋼板厚度一般在6～60mm；不適合薄板和曲線焊接；適焊材料局限于鋼、鎳基合金、銅合金等，不能焊接鋁、鈦等活潑金屬及其合金。3.3.2埋弧自動(dòng)焊及半自動(dòng)焊4、細(xì)絲埋弧焊熔化系數(shù)K大；不同焊接方法和材料其熔化系數(shù)不同；電流可調(diào)范圍大；節(jié)能效果顯著；可減少熱裂紋傾向；可改善溫度場(chǎng)和熱循環(huán)，改善接頭組織性能。3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.1鎢極氬弧焊工藝及應(yīng)用手工鎢極氬弧焊

薄板合金鋼、厚板坡口對(duì)接的打底焊、合金堆焊、方便靈活自動(dòng)鎢極氬弧焊把焊槍固定在小車(chē)上自動(dòng)行走，同時(shí)用送絲機(jī)送絲到氬弧中熔化焊接或堆焊；也可讓焊槍和送絲機(jī)固定由工件移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，完成焊接自動(dòng)熱絲鎢極氬弧焊高效焊接方法，與自動(dòng)鎢極氬弧焊不同的是將送入焊絲在進(jìn)入電弧前先通電預(yù)熱再送到氬弧中熔化焊接或堆焊3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.2鎢極氬弧焊設(shè)備3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.2鎢極氬弧焊設(shè)備鎢極接負(fù)極減少鎢極熱量取氧化膜能力差鎢極熱量高易燒損能去氧化膜峰值與基值電流交替，控制母材熱量，熔池的攪拌作用強(qiáng)，熔合和焊縫成型好需要引弧、穩(wěn)弧消除直流分量能去氧化膜高頻引弧后無(wú)需穩(wěn)弧和消除直流分量能去氧化膜3.4鎢極氬弧保護(hù)焊（TIG焊）3.4.3鎢極氬弧焊特點(diǎn)惰性氣體，保護(hù)效果佳。電弧熱量集中，溫度高，電弧穩(wěn)定性好。氬弧焊熱量集中，從噴嘴中噴出的氬氣有冷卻作用，因此焊縫熱影響區(qū)窄，焊件變形小。用氬氣保護(hù)無(wú)熔渣，提高了工作效率，而且焊縫成形美觀，質(zhì)量好。氬弧焊明弧操作，熔池可觀性好可用于焊接不銹鋼、鋁、銅等有色金屬及合金鋼。氬弧焊成本高；而且氬氣電離勢(shì)高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強(qiáng)度高于手工焊條電弧焊5—30倍；另外，鎢極有一定放射性，對(duì)焊工也有一定的危害。3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.1分類及用途熔化極氣保護(hù)焊的熔滴過(guò)渡形式分為短路過(guò)渡和自由飛行過(guò)渡，自由飛行過(guò)渡又分為滴狀過(guò)渡和噴射過(guò)渡，其過(guò)渡形式與電流大小和保護(hù)氣體有關(guān)，一般在小電流時(shí)為短路過(guò)渡，大電流時(shí)大多為噴射過(guò)渡。當(dāng)使用脈沖電流焊接時(shí)形成脈沖過(guò)渡，可使在較小的平均電流下得到相當(dāng)穩(wěn)定的焊接過(guò)程，適宜全位置焊接和薄板焊接。在厚板焊接時(shí)，脈沖過(guò)渡可使用3mm以上的焊絲和500A以上的電流焊接，適宜MAG和CO2焊各類鋼材，還適宜MIG焊不銹鋼、高合金鋼、鋁合金及銅合金。0.5-2mm小直徑小電流焊接一般用于半自動(dòng)焊大直徑大電流焊接只用于自動(dòng)焊。3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.1分類及用途3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.2 熔化極氣保護(hù)焊設(shè)備一）、熔化極氬弧焊的工藝特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)1)適用范圍廣MIG焊可焊接鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金以及不銹鋼的焊接，MAG焊可焊接低碳鋼，焊接薄板又可焊接中等厚度和大厚度的板材。

2)生產(chǎn)率較高、焊接變形小使用焊絲作電極，允許使用的電流密度較高，因此熔深大，熔敷速度快；生產(chǎn)率比TIG焊高，厚大焊件變形比TIG焊小。

3)焊接過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化熔化極氬弧焊的電弧是明弧，焊接過(guò)程參數(shù)穩(wěn)定，易于檢測(cè)及控制，因此容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3.5.3熔化極氬弧焊4）對(duì)氧化膜不敏感 熔化極氬弧焊一般采用直流反接，焊接鋁及鋁合金時(shí)具有很強(qiáng)的陰極霧化作用，因此焊前幾乎無(wú)需去除氧化膜。

二）、熔化極惰性氣體保護(hù)焊的應(yīng)用 可用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等?？捎糜谄胶?、橫焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄為1mm，最大厚度不受限制。3.5.3熔化極氬弧焊新工藝——要素復(fù)合焊3.5.3熔化極氬弧焊高效雙絲MIG焊3.5.3熔化極氬弧焊3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.4 CO2氣體保護(hù)焊（一） 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊有如下工藝優(yōu)點(diǎn)：

1、焊接成本低

CO2氣體及CO2焊焊絲價(jià)格便宜，焊接能耗低，因此，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工電弧焊的30%

50%；

2、焊縫質(zhì)量好 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊抗銹能力強(qiáng)，對(duì)油污不敏感，焊縫含氫量低，抗裂性能好；3、生產(chǎn)效率高 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的電弧集中，熔透能力強(qiáng)，熔敷速度快，且焊后無(wú)需進(jìn)行清渣處理，因此生產(chǎn)效率高；半自動(dòng)二氧化碳焊的效率比手工電弧焊高1

2倍，自動(dòng)二氧化碳焊比手工電弧焊高2

5倍4、適用范圍廣 適用于各種位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接；5、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 二氧化碳焊是明弧焊，便于監(jiān)視及控制，而且焊后無(wú)需清渣，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程機(jī)械化及自動(dòng)化3.5.4CO2氣體保護(hù)焊（二） 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊有如下缺點(diǎn)：1、焊縫成形較粗糙，飛濺較大。2、勞動(dòng)條件較差 二氧化碳焊弧光強(qiáng)度及紫外線強(qiáng)度分別為手工電弧焊的2

3倍和20

40倍，而且操作環(huán)境中CO2的含量較大，對(duì)工人的健康不利。二氧化碳焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼。此外，還用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補(bǔ)焊以及電鉚焊等方面。目前，這種方法已廣泛用于機(jī)車(chē)車(chē)輛、汽車(chē)、摩托車(chē)、船舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)中。

二氧化碳焊主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼。此外，還用于耐磨零件的堆焊、鑄鋼件的補(bǔ)焊以及電鉚焊等方面。目前，這種方法已廣泛用于機(jī)車(chē)車(chē)輛、汽車(chē)、摩托車(chē)、船舶、煤礦機(jī)械及鍋爐制造行業(yè)中。3.5.4CO2氣體保護(hù)焊二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)（一）二氧化碳電弧的氧化性 在電弧熱量作用下，二氧化碳發(fā)生分解，放出氧氣：

2CO22CO+O2

氧氣又進(jìn)一步分解為氧原子：

O22O因此，二氧化碳電弧具有很強(qiáng)的氧化性，使鐵及合金元素（Si、Mn、Cr、Ni、Ti、C等）發(fā)生氧化。1、氧化反應(yīng)的不利后果：1）合金元素大量燒損；2）C與O反應(yīng)，生成CO氣體，易于導(dǎo)致氣孔。2、措施：必須采用必要的措施進(jìn)行脫氧 在焊絲中加入適量的脫氧劑，脫氧劑與O的親和力比Fe及C強(qiáng)，因此可阻止Fe、C等與O發(fā)生不利的反應(yīng)。脫氧劑在完成脫氧任務(wù)之余，所剩余的量作為合金元素留在焊縫中，起著提高焊縫機(jī)械性能的作用。 二氧化碳焊絲一般采用Si、Mn聯(lián)合脫氧，有些焊絲中還加少量的Ti。（二）二氧化碳焊的氣孔問(wèn)題

1 一氧化碳?xì)饪?一氧化碳?xì)饪桩a(chǎn)生的主要原因是以下反應(yīng)：

FeO+C=Fe+CO 反應(yīng)通常發(fā)生于熔池尾部，此處的液態(tài)金屬溫度接近結(jié)晶溫度，反應(yīng)很強(qiáng)烈且CO沒(méi)有時(shí)間析出，因此，CO易殘留于熔池中形成氣孔。只要選擇的焊絲正確，焊絲中的脫氧元素就會(huì)抑制FeO生成，產(chǎn)生CO氣孔的可能性很小。二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)

2氫氣孔 二氧化碳電弧中有大量的氧原子，氧原子可與焊接區(qū)的氫結(jié)合成不溶于熔池的羥基，因此二氧化碳焊對(duì)氫氣孔不敏感。只要是二氧化碳?xì)怏w中的水分含量不超過(guò)規(guī)定值，工件及焊絲上的鐵銹及油污不很?chē)?yán)重，一般不會(huì)產(chǎn)生氫氣孔。3 氮?dú)饪?這是二氧化碳焊焊縫中出現(xiàn)幾率最大的一種氣孔。這種氣孔主要是由侵入焊接區(qū)的空氣引起的。只要保證良好的保護(hù)效果，這種氣孔一般也不會(huì)產(chǎn)生。二氧化碳焊的冶金特點(diǎn)

3.5熔化極氣保護(hù)焊3、CO2氣保護(hù)焊的飛濺CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)是氣孔傾向大，飛濺大，成形不良不同控制方法飛濺率不同，依此為：一般連續(xù)送絲焊脈動(dòng)送絲控制波形控制法富氬CO2氣保護(hù)焊聯(lián)合控制（脈動(dòng)、波形）3.5熔化極氣保護(hù)焊3.5.5 混合氣體保護(hù)焊

為了提高二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接質(zhì)量，特別是焊接質(zhì)量要求很高的重要結(jié)構(gòu)更需采用加80%氬氣的富氬混合氣體保護(hù)焊。采用混合氣體保護(hù)焊可改善保護(hù)，提高臨界電流，減少飛濺和改善成形（噴射過(guò)渡指向性好，保護(hù)性好，因而飛濺小和成形好）?；旌蠚怏w可以用氣體配比器按一定混合輸入，現(xiàn)在也有瓶裝混合氣體供應(yīng)。3.6藥芯焊絲焊3.6.1 藥芯焊絲焊接的實(shí)質(zhì)以很薄的低碳鋼皮內(nèi)包焊藥，使焊接時(shí)外皮導(dǎo)電進(jìn)行半自動(dòng)焊或自動(dòng)焊，可內(nèi)包不同藥芯焊接不同金屬，可用作CO2氣體保護(hù)焊和混合氣體保護(hù)焊，也可作藥芯產(chǎn)生氣體的自保護(hù)焊，還可作添加焊劑的埋弧焊。

3.6藥芯焊絲焊3.6.2 藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)易于焊接各種鋼材和焊接堆焊熔敷率高：圖3-28熔深大：圓周導(dǎo)電燃弧，穿透力強(qiáng)工藝性能好：電弧穩(wěn)定、飛濺小、成形好、脫渣性好力學(xué)性能好：易與母材匹配，可大范圍調(diào)整熱輸入，尤其高強(qiáng)鋼生產(chǎn)效率高、節(jié)能節(jié)材：圖3-29、3-30綜合成本低3.6藥芯焊絲焊3.6.3 自保護(hù)藥芯焊絲焊接焊藥主要成分為淀粉、纖維等氫氧化合物，加熱分解后釋放出H2、H2O、CO和CO2等氣體。不用外加氣體而用本分焊藥分解的氣體作保護(hù)，除有藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)外，不用氣體供應(yīng)和相應(yīng)設(shè)備，同時(shí)抗風(fēng)能力強(qiáng)，特別適用于工程建設(shè)中的野外焊接和全位置焊接。用雙層自保護(hù)藥芯焊絲能達(dá)到更好的效果。3.7電弧螺柱（栓、釘）焊電弧螺柱焊實(shí)際上就是一個(gè)桿與板或其他型材的電弧壓力焊過(guò)程。整個(gè)焊接循環(huán)包括：準(zhǔn)備、提起引弧、電弧熔化金屬形成熔池、壓下擠出熔池的熔化金屬、停壓、斷電、形成焊縫、冷卻結(jié)晶主要應(yīng)用于車(chē)體、船體及箱體結(jié)構(gòu)；鍋爐和石化行業(yè)；橋梁建設(shè)；高層建筑及其他工業(yè)級(jí)水工建筑工程3.8電弧熱噴涂電弧作為熱源可進(jìn)行電弧熱噴涂，一般只用于絲噴涂與火焰噴涂相比：粒子速度快，結(jié)合強(qiáng)度較高，孔隙率較低，生產(chǎn)率高，但設(shè)備昂貴，噴槍較重，噪聲較大，人工操作環(huán)境較差。等離子弧等離子弧是如何形成的？鎢極縮入噴嘴內(nèi)，在水冷噴嘴中通以一定壓力和流量的離子氣，強(qiáng)迫電弧通過(guò)噴嘴，以形成高溫、高能量密度的等離子弧。等離子弧是一種通過(guò)外部拘束使自由電弧的弧柱被強(qiáng)烈壓縮所形成的電弧。3.9.1等離子弧的形成及其特性3.9等離子弧焊接與切割等離子弧形成原理機(jī)械壓縮：電弧通過(guò)水冷噴嘴，使電弧集中，提高了能量密度和溫度熱壓縮：通過(guò)水冷筒噴嘴和冷氣流，使弧柱導(dǎo)電截面進(jìn)一步縮小磁壓縮：弧柱是一個(gè)導(dǎo)電氣流，周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)使弧柱向心收縮，使弧柱導(dǎo)電截面進(jìn)一步縮小，電流密度越大，其收縮作用越強(qiáng)1)溫度高、能量密度大1-24000~50000K2-18000~24000K3-14000~18000K4-10000~14000KGTAW：200A15VPAW：200A30V(壓縮孔徑：2.4mm)普通鎢極氬弧的最高溫度為10000~24000K，能量密度在104w/cm2以下。等離子弧的最高溫度可達(dá)24000~50000K，能量密度可達(dá)105~l08w/cm2。等離子弧的特點(diǎn)2)等離子弧的挺度好、沖力大壓縮的等離子弧，其形態(tài)近似于圓柱形，焰流速度大，可達(dá)300m/s以上，因此挺度和指向性明顯提高。噴射有力，其熔透能力強(qiáng)。當(dāng)弧長(zhǎng)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，母材的加熱面積不會(huì)發(fā)生明顯變化。一般的鎢極氬弧焊，電流在10A以下時(shí)，很難穩(wěn)定。而采用微束等離子弧，當(dāng)電流小至0.1A時(shí)，等離子弧仍可穩(wěn)定燃燒。這些特性在用小電流焊接極薄焊件時(shí)特別有利。3)等離子弧的穩(wěn)定性好等離子弧的電離度較鎢極氬弧更高，因此穩(wěn)定性好。外界氣流和磁場(chǎng)對(duì)等離子弧的影響較小，不易發(fā)生電弧偏吹和漂移現(xiàn)象。等離子弧的類型及應(yīng)用

按電源聯(lián)接方式和形成等離子弧的過(guò)程不同，等離子弧可分為非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型和混合型三種類型。電源接于鎢極和噴嘴之間，電弧是在鎢極與噴嘴孔壁之間燃燒的，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰。1)非轉(zhuǎn)移型等離子弧溫度、能量密度較其他等離子弧低，噴嘴受熱較多。非轉(zhuǎn)移弧主要在等離子弧噴涂、焊接和切割較薄的金屬及非金屬時(shí)采用。特點(diǎn)：工件本身不通電，被間接加熱。因此熱的有效利用率不高，約10%~20%。應(yīng)用：2)轉(zhuǎn)移型等離子弧引導(dǎo)?。ㄕT導(dǎo)弧）：先在鎢極與噴嘴（噴嘴接正極）之間引燃電流較小的等離子弧，為工件和電極之間提供足夠的電離度。主?。航油ㄦu極和工件之間的電路，使該電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與工件之間直接燃燒。鎢極接電源的負(fù)極、焊件接電源的正極，等離子弧燃燒于鎢極與焊件之間。主弧穩(wěn)定燃燒后，自動(dòng)切斷維弧電源采用轉(zhuǎn)移弧工作時(shí)，等離子弧溫度高、能量密度大，焊件上獲得的熱量多，熱的有效利用率高，達(dá)60%~75％。常用于金屬材料的等離子弧切割、等離子弧焊接和等離子弧堆焊和噴涂等工藝方法中。特點(diǎn)：應(yīng)用：2)轉(zhuǎn)移型等離子弧3)聯(lián)合型（混合型）非轉(zhuǎn)移?。ňS弧）在工作中起補(bǔ)充加熱和穩(wěn)定電弧作用；非轉(zhuǎn)移型等離子弧和轉(zhuǎn)移型等離子弧在工作過(guò)程中同時(shí)存在。轉(zhuǎn)移?。ㄖ骰。┲饕糜诤附訒r(shí)加熱焊件和填充金屬。聯(lián)合型等離子弧穩(wěn)定性好，電流很小時(shí)也能保持電弧穩(wěn)定，主要用于小電流（微束）等離子弧焊接和粉末堆焊等工藝方法中。特點(diǎn)及應(yīng)用：3.9.2等離子弧焊接（PAW）等離子弧焊是借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：其他類型：脈沖等離子弧焊、交流等離子弧焊、變極性等離子弧焊等。穿孔型等離子弧焊熔透型等離子弧焊微束等離子弧焊等離子弧焊的基本方法及應(yīng)用1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）該焊法可實(shí)現(xiàn)一定厚度范圍內(nèi)的金屬單面焊雙面成形。利用等離子弧能量密度大和等離子流吹力大的特點(diǎn)，將工件完全熔透，并在熔池上產(chǎn)生一個(gè)貫穿焊件的小孔。等離子弧通過(guò)小孔從背面噴出，被熔化的金屬在電弧吹力、液體金屬重力和表面張力相互作用下保持平衡。焊接過(guò)程：

隨著焊槍前移，小孔也跟隨前移，熔化金屬因表面張力作用而依附在等離子弧周?chē)墓腆w金屬壁面上，并且由于電弧的作用不斷地沿著小孔周?chē)蚝笸苿?dòng)，隨即填滿原先的小孔而凝結(jié)成均勻的焊縫。這種過(guò)程稱小孔效應(yīng)。1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）

采用穿透型焊接法時(shí)，要保證焊件完全熔透且正反面都能成形，關(guān)鍵在于能否形成穿透性的小孔，并精確控制小孔尺寸，以保持熔池金屬平衡的要求。小孔效應(yīng)只有在足夠的能量密度條件下才能形成。板厚增加時(shí)所需的能量密度也增加，而等離子弧的能量密度難以再進(jìn)一步提高。因此，穿透型焊接法只能在一定的板厚條件下才能實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵技術(shù)：焊件厚度：1)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）焊件太薄由于小孔不能被液體金屬完全封閉，故不能實(shí)現(xiàn)小孔焊接法。焊件太厚受到等離子弧能量密度的限制，形成小孔困難。會(huì)因熔化金屬多，液體金屬的質(zhì)量大于表面張力的承托能力而流失，不能保持熔池金屬平衡，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)形成小孔空腔而造成切割現(xiàn)象。等離子弧焊（小孔技術(shù)）一次焊透的厚度材料不銹鋼鈦及其合金鎳及其合金低合金鋼低碳鋼銅及其合金焊接厚度范圍（mm）3~8≤12≤62~82~8≈2.51)穿透型等離子弧焊（小孔型等離子弧焊）采用較小的焊接電流（30~100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。2)熔透型等離子弧焊（熔入型焊接法）在焊接過(guò)程中不形成小孔效應(yīng)，焊件背面無(wú)“尾焰”。液態(tài)金屬熔池在弧柱的下面，靠熔池金屬的熱傳導(dǎo)作用熔透母材，實(shí)現(xiàn)焊透。工藝特點(diǎn)：主要用于薄板（0.5~2.5mm）的焊接。厚板多層焊的第二層及以后各層的焊接。焊件厚度：焊接速度快，焊縫美觀，焊縫質(zhì)量好，成本低，等離子焊接已廣泛運(yùn)用于設(shè)備制造業(yè)中對(duì)各種型式的接頭進(jìn)行焊接、醫(yī)療設(shè)備、真空裝置、薄板加工、波紋管、儀表、傳感器、汽車(chē)部件、化工密封件等。應(yīng)用3)微束等離子弧焊焊接電流在30A以下，采用混合型等離子弧。這種方法使用很小的噴嘴孔徑（?0.5~?1.5mm），得到針狀細(xì)小的等離子弧。維弧鎢極與噴嘴之間的形成的非轉(zhuǎn)移等離子弧。其供電電源為維弧電源。維弧電流一般為2~5A，維弧電源的空載電壓一般大于90V，以便引弧。

鎢極與焊件間形成的轉(zhuǎn)移型等離子電弧。

主弧微束等離子焊更是在實(shí)際運(yùn)用中顯露出巨大的優(yōu)勢(shì)，其焊縫質(zhì)量可與激光焊比美。在小電流（小于10A）時(shí)幫助和維持轉(zhuǎn)移弧工作。當(dāng)維弧電流大于2A時(shí)，轉(zhuǎn)移型等離子弧在小至0.1A焊接電流下仍可穩(wěn)定燃燒，因此小電流時(shí)微束等離子弧十分穩(wěn)定。應(yīng)用：維弧的作用3)微束等離子弧焊主要用于焊接厚度1mm以下的超薄、超小、精密的焊件。微束等離子技術(shù)已成功的應(yīng)用于大多數(shù)金屬的焊接，如鋼、不銹鋼、各種合金鋼、銅、鎳、鈦、鉬、鎢、金、鉑、銠、鈀等各種金屬及其合金材料。典型應(yīng)用產(chǎn)品有傳感器膜盒，焊接波紋管，微電機(jī)定子鐵心，電子產(chǎn)品，不銹鋼鍋等。結(jié)構(gòu)厚度：材料種類：典型產(chǎn)品3)微束等離子弧焊4)三種等離子弧焊的基本特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合類別電流范圍/A可焊厚度范圍/mm等離子弧類型焊縫成型方法應(yīng)用場(chǎng)合大電流等離子弧焊100~5003~8轉(zhuǎn)移型小孔法焊接技術(shù)厚度＜8mm的結(jié)構(gòu)中電流等離子弧焊15~1000.5~3聯(lián)合型熔透法薄板結(jié)構(gòu)小電流（微束）等離子弧焊0.1~150.025~0.5聯(lián)合型熔透法超薄金屬零件精密焊接非轉(zhuǎn)移型等離子弧可對(duì)金屬和非金屬工件進(jìn)行噴涂。可噴涂金屬涂層，也可噴涂非金屬涂層（如碳化物、氧化物、硼化物等）。等離子弧切割等離子弧切割通常采用氮和壓縮空氣作離子氣，將切口金屬熔化并吹除。特別是空氣等離弧切割，近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外的重視。由于空氣等離子弧的熱焓值高，加上氧和金屬相互作用過(guò)程中放熱，切割速度提高，切口質(zhì)量也很好。等離子弧切割低碳鋼的厚度為0.6~80mm。4)三種等離子弧焊的基本特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合等離子弧噴涂等離子弧噴涂是利用一種非轉(zhuǎn)移型等離子弧把噴涂粉熔融霧化后，隨等離子流高速?zèng)_擊到基體產(chǎn)生很大塑性變形，并嵌入到預(yù)先粗化和凈化的基體表面達(dá)到機(jī)械結(jié)合。如事先噴涂一層Mo或Ni-Al合金，可達(dá)到冶金結(jié)合。由于溫度比電弧要高很多，可快速熔化難熔的噴涂粉，粒子速度比電弧噴涂高很多，結(jié)合強(qiáng)度高很多，孔隙率低很多，且生產(chǎn)率也相當(dāng)高。熔滴過(guò)渡和飛濺一）、基本概念熔滴過(guò)渡：焊絲端部的熔化金屬以滴狀進(jìn)入熔池的過(guò)程。飛濺：熔化的焊絲金屬飛到熔池之外的現(xiàn)象。

二）、熔滴上的作用力（一）表面張力

1、焊絲與熔滴間的表面張力F

，阻礙過(guò)渡，將熔滴保持在焊絲上。F

=2πRs

式中：

為表面張力系數(shù)，Rs為焊絲半徑。2、短路過(guò)渡時(shí)，熔滴與工件間的表面張力—促進(jìn)過(guò)渡 F

=2πRP

影響的因素：1）材料類型，例如，鐵的表面張力系數(shù)大于鋁2）溫度，溫度上升，表面張力系數(shù)降低3）表面活性物質(zhì)，如鋼液中有S或O時(shí)，表面張力系數(shù)降低。（二）重力

熔滴的重力

Fg=mg=r—熔滴半徑

，ρ—密度熔滴過(guò)渡和飛濺FFF表面張力Fmg重力作用：1）平焊時(shí)促進(jìn)過(guò)渡；2）立焊，仰焊時(shí)阻礙過(guò)渡。（三）電磁收縮力電流線通過(guò)熔滴時(shí)的電磁收縮力1） 當(dāng)Sb（斑點(diǎn)面積）<Ss（焊絲截面積）時(shí)，電流線在熔滴中收縮F推向上，阻礙過(guò)渡。2）當(dāng)Sb>Ss時(shí),電磁線在熔滴中發(fā)散,F推向下,促進(jìn)過(guò)渡。（四）斑點(diǎn)力其作用亦與斑點(diǎn)面積有關(guān)：1）Sb較大時(shí)，促進(jìn)過(guò)渡2）Sb較小時(shí)，阻礙過(guò)渡

熔滴過(guò)渡和飛濺熔滴中的電磁收縮力熔滴斑點(diǎn)力蒸發(fā)反力及帶電粒子撞擊力（五）爆破力熔滴爆破時(shí)，爆破力指向四面八方，即促進(jìn)過(guò)渡，又導(dǎo)致飛濺

（六）等離子流力從焊絲指向工件，總是促進(jìn)過(guò)渡FP爆破力熔滴過(guò)渡和飛濺二）、熔滴過(guò)渡的主要形式及特點(diǎn)（一）自由過(guò)渡熔滴脫離焊絲，由電弧空間進(jìn)入熔池。1、滴狀過(guò)渡

1）大滴過(guò)渡 特點(diǎn)：軸向 2）大滴排斥特點(diǎn)：非軸向，有飛濺2、細(xì)顆粒過(guò)渡，出現(xiàn)在CO2焊中 特點(diǎn)：非軸向 3、噴射過(guò)渡

1）射滴 特點(diǎn)：軸向性好；一次一滴

2）射流 特點(diǎn)：軸向；連續(xù)束流00FFPFgFF斑Fmg大滴射滴射流

3）爆炸過(guò)渡 因氣泡的爆破而過(guò)渡，通常伴隨著飛濺。（二）渣壁過(guò)渡

1、沿熔渣壁過(guò)渡，埋弧焊

2、沿套筒過(guò)渡 熔滴過(guò)渡和飛濺（三）接觸過(guò)渡1、短路過(guò)渡條件：CO2細(xì)絲焊，且Ua小，Ia小特點(diǎn)：電弧穩(wěn)定，稍有飛濺

2、搭橋過(guò)渡條件：填絲TIG焊中三）、飛濺及熔敷系數(shù) （一）飛濺

1、飛濺的原因：

a）爆破力

b）斑點(diǎn)力不對(duì)稱

c）氣體從熔滴或熔池中析出

2、影響飛濺的因素

a）焊接方法，CO2焊大，MIG小

b）規(guī)范

c）過(guò)渡形式熔滴過(guò)渡和飛濺

（二）熔敷效率，熔敷系數(shù)

1、基本概念 熔敷效率：過(guò)渡到焊縫中的焊絲金屬重量與熔 化的焊絲重量之比。 熔敷系數(shù)： 單位時(shí)間內(nèi)由單位電流熔敷到焊縫 中焊絲金屬重量

m

2、影響的因素：

1）焊接方法

MIG、MAG、CO2依次減小。

2）焊接參數(shù) 特別是，CO2焊接，電流增大時(shí)，熔敷效率增大熔滴過(guò)渡和飛濺MIG焊的熔滴過(guò)渡根據(jù)所用焊絲及焊接規(guī)范的不同，熔化極氬弧焊有五種熔滴過(guò)渡方式：短路過(guò)渡、大滴過(guò)渡、射流過(guò)渡、亞射流過(guò)渡及脈沖射流過(guò)渡。射流大滴短路大滴短路亞射流射滴ABC鋼鋁一）短路過(guò)渡1、條件：采用細(xì)絲，并配以小電流及小電壓進(jìn)行焊接時(shí)。這種過(guò)渡工藝通常產(chǎn)生一體積小、凝固速度快的熔池，因此適合于薄板、全位置焊接。二）大滴過(guò)渡1）條件： （1）電弧電壓較高； 且2）焊接電流較小的情況下。2）特點(diǎn) （1） 熔滴尺寸較大 （直徑大于焊絲直徑）； （2） 以重力加速度過(guò)渡； （3） 電弧不穩(wěn)定，易出現(xiàn)熔合不良、 未焊透、余高過(guò)大三）噴射過(guò)渡1條件