焊接方法與操作技術(shù).ppt

1、項(xiàng)目七 等離子弧焊接與切割,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 了解等離子弧焊接和切割的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍； 2. 掌握等離子弧焊的基本方法； 3. 能合理制定等離子弧焊工藝。 4. 了解等離子弧堆焊、噴涂和切割的基本方法。,1.1 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 。,1.等離子弧的形成及其特性,1.2 等離子弧形成原理,1.3.1溫度高、能量密度大,1-2400050000K 2-1800024000K 3-1400018000K

2、 4-1000014000K GTAW：200A 15V PAW： 200A 30V (壓縮孔徑：2.4mm),普通鎢極氬弧的最高溫度為1000024000K，能量密度在104w/cm2以下。等離子弧的最高溫度可達(dá)2400050000K，能量密度可達(dá)105l08w/cm2。,1.3 等離子弧的特點(diǎn),1.3.2 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。,1.3 等離子弧的特點(diǎn),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

3、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。,1.3.3 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。,1.4 等離子弧的類(lèi)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(lèi)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。,1.4.1 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

4、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：,1.4.2 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。,主弧：接通鎢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)

5、用：,1.4.2 轉(zhuǎn)移型等離子弧,1.4.3 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)移弧（主?。┲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：,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(lèi)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

6、等離子弧焊,微束等離子弧焊,2.1 等離子弧焊的基本方法及應(yīng)用,2.1.1 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(mǎn)原先的小孔而凝結(jié)成均勻的焊縫。這種過(guò)程稱(chēng)小孔效應(yīng)。,顯著的小孔效應(yīng),完美的雙面成

7、形,PAW焊縫截面形狀與TIG捍比較,1-焊件 2-焊縫 3-液態(tài)熔池中的小孔 4-保護(hù)氣 5-進(jìn)水 6-噴嘴 7-鎢極 8-等離子氣 9-焊接電源 10-高頻發(fā)生器 11-出水 12-等離子弧 13-尾焰,2.1.1 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：,2.1.1 穿透型

8、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,2.1.1 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（30100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。,2.2 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)

9、焊透。,工藝特點(diǎn)：,主要用于薄板（0.52.5mm）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,2.3 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（0.51.5mm），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25A，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

10、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,2.3 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(lèi)：,典型產(chǎn)品,2.3 微束等離子弧焊,2.4 三種等離子弧焊的基本特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合,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?？蓢娡拷饘偻繉?，也可噴涂非金屬涂層（如碳化物、氧化物、硼化物等）。,2.4 三種等離子弧焊的基本特