钨极氩弧焊与等离子弧焊两种焊接方法的比对.

不锈钢等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪焊接工艺研究刘红郝先进甘柏胜吴晔华发布时间：2023-07-17T14:42:36.800Z 来源：《中国电业与能源》2023年9期作者：刘红郝先进甘柏胜吴晔华[导读] 本文以提高薄壁不锈钢焊接效率为出发点，引入一种等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪复合工艺，针对该复合工艺进行设备集成、坡口选择、配套工装设计、工艺开发等，并进行焊接接头力学性能测试，评述该复合焊接工艺在薄壁不锈钢焊接方面的适用性。

中国核工业二三建设有限公司摘要：本文以提高薄壁不锈钢焊接效率为出发点，引入一种等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪复合工艺，针对该复合工艺进行设备集成、坡口选择、配套工装设计、工艺开发等，并进行焊接接头力学性能测试，评述该复合焊接工艺在薄壁不锈钢焊接方面的适用性。

关键词：等离子焊接；钨极氩弧焊；焊接工艺1.引言在规模化的工业生产中，传统的氩弧焊与电弧焊以及其组合工艺已经不再能满足生产的实际需求，为了增加焊接效率，降低人工成本，焊接自动化程度日益提升，多种焊接方法组合的焊接形式也变成一种新的突破点。

相比传统的手工焊，等离子弧焊除了具有焊前准备少、对焊工技术要求较低的优点之外，还具有焊接效率高、焊缝成型好、焊缝质量高以及使用成本低等优势。

核电项目有大量薄壁不锈钢长直缝焊接，钢材厚度在3~10mm，目前主要采用钨极氩弧焊进行焊接，但钨极氩弧焊焊接效率低、焊接变形大，为解决这一问题，本文提出通过自动化方式将等离子弧焊和氩弧焊组合在一起对薄壁不锈钢进行焊接，利用离子弧良好的穿透能力，从而对焊缝进行高效快速的焊接。

2.等离子弧焊和钨极氩弧焊双枪复合特点等离子弧焊（PAW）是一种高能束流焊，它是利用等离子弧高能量密度束流作为焊接热源的熔焊方法[1]。

等离子弧焊和钨极氩弧焊双枪复合焊利用等离子弧良好的小孔穿透能力进行打底，通过钨极氩弧焊自由电弧良好的覆盖能力，配合适量的填充金属进行填充盖面工作，达到正、背面稳定成型的目的。

1．钨极氩弧焊及等离子弧焊用电极由钨金属棒作为钨极氩弧焊（TIG）或等离子弧焊（PAW）的电极称为钨电极，简称钨极，属于非熔化电极的一种。

焊接过程中对非熔化电极的基本要求是：能传导电流、发射电子的能力强、在高温下工作不熔化并且使用寿命长等。

金属钨能导电，其熔点（3410℃）和沸点（5900℃）比其他金属都高，电子逸出功为4.5eV，与铁相当，在高温时有强烈的电子发射能力。

所以金属钨是最适合作钨极氩弧焊或等离子弧焊所用电极的非熔化电极材料。

1.1 钨极的种类及特点钨极氩弧焊用的电极材料与等离子弧焊相同，常用的钨极主要有纯钨、铈钨、钍钨和锆钨等。

常用钨极的种类及化学组成见表1。

国外部分钨极牌号及主要化学成分见表2。

纯钨极熔点和沸点高,不易熔化蒸发、烧损，但电子发射能力较其他钨极差，不利于电弧稳定燃烧。

此外，电流承载能力较低，抗污染性能差。

钍钨极的电子发射能力强，电子逸出功为2.7eV，允许的电流密度大，电弧燃烧较稳定，寿命较长，但钍元素具有一定的放射性，在国外较常采用。

铈钨极电子逸出功低(2.4eV)，引弧和稳弧性能不亚于钍钨极，化学稳定性高，允许的电流密度大，无放射性，是目前国内普遍采用的一种。

锆钨极的各种性能介于纯钨极和钍钨极之间。

在需要防止电极污染焊缝金属的特殊条件下使用。

焊接时，电极尖端易保持半球形，适于交流焊接。

1.2 钨极承载电流的能力钨极的电流承载能力除了与它们的化学成分有关外，还受到许多其他因素的影响，如焊枪的形式、电极夹头的极性、电极直径、电源种类、电极从焊枪中伸出的长度、焊接位置、保护气体的性质等。

在工艺条件相同的情况下，用直流电焊接对各种类型电极的载流能力的影响没有很大的差别。

钨极的载流能力大都与其极性有关，大约2/3的热量产生在阳极上，1/3的热量产生在阴极上。

因此，在不过热条件下，电极接负极（正接法）时可以承载的电流比电极接正极（反接法）时大得多（约10倍）；同样，直流电源情况下电极接负极时的载流能力比交流电情况下的载流能力大。

前常用的焊接工艺有：→电弧焊〔氩弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保卫电弧焊、等离子弧焊、气体保卫焊〕→电阻焊→高能束焊〔电子束焊、激光焊〕→钎焊→以电阻热为能源：电渣焊、高频焊；→以化学能为焊接能源：气焊、气压焊、爆炸焊；→以机械能为焊接能源：摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊1．电弧焊电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。

它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保卫电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保卫焊等。

尽大局部电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作热源。

在形成接头时，能够采纳也能够不采纳填充金属。

所用的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，喊作熔化极电弧焊，诸如手弧焊、埋弧焊、气体保卫电弧焊、管状焊丝电弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，喊作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧焊等。

〔1〕手弧焊手弧焊是各种电弧焊方法中开展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。

它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件外表之间燃烧。

涂料在电弧热作用下一方面能够产生气体以保卫电弧，另一方面能够产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与四周气体的相互作用。

熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反响或添加合金元素，改善焊缝金属性能。

手弧焊设备简单、轻便，操作灵活。

能够应用于维修及装配中的短缝的焊接，特殊是能够用于难以到达的部位的焊接。

手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。

〔2〕埋弧焊埋弧焊是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属。

焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。

在电弧热的作用下，上局部焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反响。

熔渣浮在金属熔池的外表，一方面能够保卫焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反响，改善焊缝金属的万分及性能；另一方面还能够使焊缝金属缓慢泠却。

埋弧焊能够采纳较大的焊接电流。

2022年熔化焊接与热切割作业（特种作业）考试题库（全真题库）单选题1.电离子的离子气从喷嘴流出时受到孔径限制,使弧柱截面变小,孔径对弧柱的压缩作用称为()。

A、机械压缩B、磁收缩C、热收缩答案：A解析：电离子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。

2.埋弧焊未被融化的焊剂人工回收后()再次利用.A、直接可以B、处理后可以C、不可以解析：焊接时，焊剂由漏斗铺撒在电弧的前方。

焊接后，未被熔化的焊剂可用焊剂回收装置自动回收，或由人工清理回收，处理后可以再次利用。

3.采用钨极氩弧焊焊接工件时,()。

A、两者均可B、不需要填加焊丝C、需要填加焊丝答案：A解析：很薄的焊件进行点焊或焊接时，可以不添加焊丝，一定板厚或者开坡口焊接，必须添加焊丝。

根据工件厚度等因素决定，钨极氩弧焊是否需要填充焊丝。

工件低于0.5毫米，建议将两个工件卷边，利用钨极氩弧焊电弧使母材自熔。

不填丝焊接。

某些金属裂纹，也可以用自熔办法不填充焊丝。

厚度较大、打底焊接等情况下，需要填充焊丝。

4.加热可以增强原子的()。

A、势能B、热能C、动能解析：加热可以增强原子的动能，原子运动加快产生热能。

火箭加速升空地过程中，火箭地质量不变，速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大5.洛氏硬度的符号是()。

A、HRCB、HBC、HV答案：A解析：HR是洛氏硬度的符号。

按硬度试验的方法不同，硬度的符号有：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，里氏硬度（HL）肖氏硬度（HS）、橡胶塑料邵氏硬度(HA,HD)等。

其中以HB及HRC较为常用。

6.我国现行的消防法规体系不包括()。

A、消防法律B、刑事法规C、消防法规答案：B解析：刑事法规属于人为犯罪，违法等，与消防并无关系。

Ｄ４０６Ａ钢焊接工艺研究　中南大学 陈孝龙摘要对Ｄ４０６Ａ钢的焊接工艺及焊接接头的机械性能进行了研究，通过采取严格控制环境温度及相对湿度，焊前严格清理，装配时使用内撑均匀加力，密点定位，加强层间清理，连续焊接等一系列工艺措施，焊接质量稳定，各项技术指标均符合设计技术条件，已形成了一套用于Ｄ４０６Ａ材料的有效焊接工艺方法。

　关键词Ｄ４０６Ａ钢 焊接 机械性能 冷裂纹１ 引言　随着导弹事业的发展，超高强度钢的应用日趋广泛。

特别是在固体火箭发动机壳体上，就大量采用超高强度钢。

D406A是我国自行研制的一种超高强度钢，其含碳量较高，再加上合金元素的作用，使钢材的热敏感性增大，淬硬倾向增大，可焊性变差。

焊后容易出现冷裂纹等严重焊接缺陷。

与传统高强度钢如30CrMnSiA等材料相比，D406A超高强度钢的强度极限σb可达1600MPa以上，其比强度提高。

应用该钢后，壳体质量降低，有效载荷增加。

但是提高材料强度往往和提高材料塑性相矛盾。

因此随着超高强度钢的广泛应用，就必须对材料综合性能及加工工艺提出更高的要求。

２ 技术指标　焊缝等级：QJ175-93标准I级；基体抗拉强度：σb≥1620MPa；基体延伸率：δ5≥8%；接头抗拉强度：σhb≥1490MPa接头弯曲角：α≥35°无裂纹；断裂韧性：K IC≥81MPa・m1/2。

３ 试验研究　3.1 裂纹试验3.1.1 环境试验表1为D406A钢的化学成分，表2为H10号焊丝（H10SiMnCrNiMoV A）的化学成分。

表１ Ｄ４０６Ａ钢的化学成分　元素 C Mn Si S P Ni Cr Mo V 范围0.28～0.33 0.70～1.0 1.40～1.70 ≤0.010 ≤0.013 0.25 1.0～1.30 0.40～0.55 0.08～0.15 表２ Ｈ１０ＳｉＭｎＣｒＮｉＭｏＶＡ的化学成分　代号 C Mn Si P S Cr Ni Mo V AlH10 0.08～0.12 0.9～1.1 1.1～1.3 ≤0.006 ≤0.005 1.4～1.6 1.8～2.0 0.4～0.6 0.05～0.15 ≤0.10由于D406A钢具有较高的含碳量，加上合金元素的作用，在焊接条件下，其焊缝及近缝区被强烈淬硬，淬硬组织的产生为接头形成冷裂纹提供了必要的基本条件，而淬硬倾向主要取决于钢材的化学成分、焊接规范和焊后的冷却条件。

2020年特种设备焊工考试题库1000题[含答案]
一、单选题
1．在焊条直径.焊接位置相同的条件下.使用碱性焊条焊接时，其焊接电流（A）酸性焊条A小于 B 等同于 C应大于
2．在整个焊接过程中，运条方法不是一成不变的，焊工可根据（B）焊条药皮类型和焊接层道教为确定
A焊条直径；B焊条位置；C焊条电流
132,焊接时，使焊条药皮发红的热量是（A）
A电阻热；B电弧热；C化学热
3．熔透型等离子弧焊于钨极氩弧焊方法相比，具有（C）的有点；
A适于薄板焊接；B适用于多层焊接；C焊速较快
4．穿孔型等离子弧焊接时，等离子弧将工件完全熔透并形成一个透性小孔，随着焊枪的向前移动，溶化金属沿电弧周围向后方移动，在母材的（B）均匀成熔池。

A.正面
B.正面和背面
C.背面
5．贮存于钢瓶内焊接用的Co2通常为（B）
A.气态
B.液态
C.固态 D气—液态
6．“非转移弧”，电弧在钨极与（A）之间燃烧，主要用于等离子喷镀或加热非导电材料；
A.喷嘴
B.工件
C.焊丝
D.焊条
7．NBC1-250。

NBC1-300, NBC-500k.NBC-
315/IGBT型号焊机（C）
A熔化极氩弧焊机，B钨极氩弧焊机，C半自动C02气体保护焊机
8．NBA2-200，NBA-400型号焊机是（C）。

2022年特种设备焊接作业《(JS)金属焊接》安全生产模拟考试题（一）姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________1、（判断题）钛具有耐蚀性能是因为钛的表面能生成一层致密的氧化膜，对基材有保护性。

A 、正确B 、错误正确答案：错误2、（判断题）选择CO ₂焊丝直径主要是根据焊件的厚度、施焊位置和生产率来决定。

A 、正确B 、错误正确答案：错误3、（判断题）粗丝CO ₂时，熔滴过渡形式往往都是喷射过渡。

A 、正确B 、错误正确答案：错误4、（判断题）等离子弧焊是一种不熔化极电弧焊，是利用电极和焊件之间的压缩电弧(转移电弧)来实现焊接的。

A 、正确B 、错误正确答案：错误5、（判断题）搭接接头由于钢板之间连接的面积较多，所以是一种强度较高的接头形式。

A 、正确B 、错误正确答案：错误6、（判断题）试件和焊件的双面焊、角焊缝，焊件不要求焊透的对接焊缝和管板角接头，均视为带衬垫。

A 、正确B 、错误正确答案：错误7、（判断题）搭接接头的强度没有对接接头高。

Al11、（判断题）由于铜具有良好的导热性，所以用铜来制作气电立焊的滑块A 、正确B 、错误正确答案：错误12、（判断题）电渣焊时熔化金属表面覆盖一层熔渣，因此氧化现象不严重。

A、正确B、错误正确答案：错误13、（判断题）摩擦焊的加压系统采用液压方式，具有足够大的顶锻力，所以顶锻不必趁热顶锻。

A、正确B、错误正确答案：错误14、（判断题）气电立焊电流密度高，焊接线能量小。

A、正确B、错误正确答案：错误15、（判断题）铝及铝合金多用在化工设备上，因此只要求具有耐腐蚀性。

A、正确B、错误正确答案：错误16、（判断题）在金属容器及管道内焊接时，应使用36V安全行灯照明。

A、正确B、错误正确答案：错误17、（判断题）等离子弧焊除适用于对接接头之外还适用于T形和角接头；A、正确B、错误正确答案：错误18、（判断题）电渣对接焊工件应开I型坡口。

2205双相不锈钢焊接和焊后热处理工艺研究摘要：采用了等离子弧焊（PAW）打底+钨极氩弧焊（TIG）盖面和等离子弧焊（PAW）打底+熔化极氩弧焊（MIG）盖面两种焊接工艺焊接2205双相不锈钢，并对焊接接头进行了固溶处理，对采用两种焊接工艺的焊件进行金相组织、铁素体-奥氏体两相比例、力学性能以及耐点腐蚀性检测。

结果表明，两种焊接工艺都可以保证焊接接头的各项性能均能满足技术要求，TIG焊盖面的焊接接头铁素体含量低于MIG 焊盖面，且冲击韧性也于优于MIG焊盖面，而MIG焊盖面的焊接接头的耐点腐蚀性能优于TIG焊盖面。

关键词：2205双相不锈钢TIG焊MIG焊力学性能点腐蚀一、引言双相不锈钢是由奥氏体和铁素体两相组成，当两相比例约为50％时，双相不锈钢将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使其兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点。

2205双相不锈钢是20世纪70年代首先由瑞典研制成功，材料牌号为SAF2205，属于第二代双相不锈钢。

中国在80年代初开始研究相当SAF2205的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢，它是一种典型的含N、超低碳、双相铁素体—奥氏体不锈钢，它具有较高的屈服强度（为奥氏体不锈钢的二倍）及良好的塑性，有良好的低温冲击性能，优良的耐应力腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀性能；与奥氏体不锈钢相比，具有导热系数大、线膨胀系数小、可焊性好、热裂倾向小、钢中含镍量较小、价格相对便宜等优点，使其广泛应用于化工、石油能源及海洋等领域，是目前应用最普遍的双相不锈钢材料。

本实验分别采用了两种不同焊接方法进行对比，在焊后对焊接接送进行了热处理，研究了焊接和热影响区组织及性能变化和奥氏体-铁素体相比例对其的影响。

二、实验材料和实验方法1、实验材料实验采用太原钢铁公司生的2205双相不锈钢，其化学成分和力学性能如表1和表2所示。

2205双相不锈钢试板的尺寸为160mm×320mm×10mm。

第二章1、简述焊接电弧的引燃方法。

（一）接触引弧应用场合：焊条电弧焊熔化极气体保护焊（二）非接触引弧应用场合:钨极氩弧焊和等离子弧焊。

2、说明焊接电弧的结构，说明焊接电弧的静特性及影响电弧静特性的因素并举例说明焊接电弧静特性的应用。

结构:三个区域：阳极区阴极区弧柱区焊接电弧静特性: 在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压变化的关系，又称伏安特性。

影响电弧静特性的因素：主要有：电弧长度、周围气体种类焊接电弧静特性的应用对于不同的焊接方法，应用的电弧静特性曲线段、有所不同。

静特性下降段电弧燃烧不稳定而很少采用。

焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。

焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。

熔化极气体保护焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊也多半工作在水平段，当焊接电流很大时才工作在上升段。

熔化极气体保护焊和水下焊接基本上工作在上升段。

3、简述交流电弧连续燃烧的条件。

二、交流电弧连续燃烧的条件纯电阻电路电感性电路4、简述影响交流电弧稳定燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施。

（一）影响交流电弧稳定燃烧的因素1．空载电压愈高，电弧就愈稳定。

2．引燃电压所需的愈高，电弧愈不稳定，引燃愈困难。

3．电路参数增大电感L或减小电阻R可使电弧趋向稳定地连续燃烧。

4．电弧电流电弧电流愈大，电离程度愈高，电弧的稳定性愈高。

5．电源频率f提高有利于提高电弧的稳定性。

6．电极的热物理性能和尺寸发射电子的能力，尖端形状等；如钨极。

（二）提高交流电弧稳定性的措施1．提高弧焊电源频率2．提高电源的空载电压3．改善电弧电流的波形4．叠加高压电5、简述空载电压的选用原则，常用的弧焊电源空载电压规定。

空载电压含义：当弧焊电源接通电网而焊接回路为开路时，弧焊电源输出端电压选择原则：为保证引弧容易，则需要较高的空载电压。

为保证焊工人身安全，空载电压低些为好。

降低制造成本，空载电压不宜高。

空载电压要适当，一般不大于100V.6、焊接时，对弧焊电源的基本要求是什么？对弧焊电源的具体要求是：①引弧容易。

2022年特种设备焊接作业《(JS)金属焊接》安全生产模拟考试题（一）姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________1、（判断题）低氢型焊条的脱渣性没有钛钙型的焊条好。

A、正确B、错误正确答案：错误2、（判断题）交流焊条电弧焊机也称焊接整流器。

A、正确B、错误正确答案：错误3、（判断题）镍铬钼合金含有较多的合金元素，因而具有更高的淬硬倾向，焊接时容易产生冷裂纹A、正确B、错误正确答案：错误4、（判断题）焊条电弧焊常用的运条方法, 有直线运条法、环形运条法、正锯齿运条法、斜锯齿运条法和正反月牙法等。

A、正确B、错误正确答案：错误5、（判断题）咬边作为一种缺陷的主要原因，是在咬边处会引起应力集中。

A、正确B、错误正确答案：错误6、（判断题）《中华人民共和国特种设备安全法》规定：特种设备包括其附属的安全附件、安全保护装置。

A、正确B、错误正确答案：错误7、（判断题）等离子弧焊接过程中，弧光的紫外线比钨极氩弧焊的强A、正确B、错误正确答案：错误8、（判断题）持有《特种设备作业人员证》的人员，必须经用人单位的法定代表人（负责人）或者其授权人雇（聘）用后，方可在许可的项目范围内作业。

A、正确B、错误正确答案：错误9、（判断题）非法伪造、出租、出借《特种设备作业人员证》，或者非法使用伪造、出租、出借《特种设备作业人员证》的，均要处以1000元以下罚款。

A、正确B、错误正确答案：错误10、（判断题）压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备。

A、正确B、错误正确答案：错误11、（判断题）特种设备作业人员违反操作规程和有关安全规章制度的，应对其处以1000元以上，3万元以下罚款。

A、正确B、错误正确答案：错误12、（判断题）氩弧焊时形成气孔的气体是氩气。

A、正确B、错误正确答案：错误13、（判断题）等离子弧焊接时，若等离子气体中加入H₂，则增加焊缝的冷裂倾向。

第8章习题一、判断题1.等离子弧是压缩电弧。

2.等离子弧温度高的原因是使用了较大的焊接电流。

3.工业上常用的等离子气体是CO2。

4.等离子弧和普通自由电弧本质上是完全不同的两种电弧，前者弧柱温度高、而后者弧柱温度低。

5.转移弧可以直接加热焊件，常用于中等厚度以上焊件的焊接。

6.大电流等离子弧焊均采用非转移弧。

7.进行等离子弧焊时、利用"小孔效应"可以获得单面焊双面成形的效果。

8."小孔效应"只有在微束型等离子弧焊时才得到应用。

9.微束型等离子弧焊通常采用联合型弧。

10.微束型等离子弧焊的优点之一是可以焊接极薄的金属。

11.等离子弧可以切割氧乙炔焰不能切割的难熔金属和非金属。

12.非转移弧主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷媒。

13.进行等离子弧焊时，为了保持焊接参数稳定，应采用具有陡降外特性的直流电源14.钨极接电源负极，喷嘴接电源正极时产生的等离子弧为非转移弧。

15.微束型等离子弧焊时，熔化金属不会从小孔中滴落下去产生小孔效应。

16.等离子弧焊接是利用特殊构造的焊枪有效地氧化焊件来实现焊接过程的。

17.等离子弧焊接时，若等离子气体中加入了H，将增加焊缝的冷裂倾向。

18. 非转移弧的温度与一般自由电弧差不多，只能用于薄板的焊接。

19.与钨极氩弧焊相比，等离子弧焊所需的电源空载电压较高。

20.大电流等离子弧焊时，离子气和保护气用同一种气体;而小电流等离子弧焊时离子气一律用氩气。

21.自由电弧经过机械压缩效应、热收缩效应和磁收缩效应共同作用成为等离子弧。

22.转移弧和非转移弧同时存在的等离子弧称为联合型弧。

23.等离子弧切割机适用于切割厚度较大的有色金属。

24.等离子弧焊机的电极选用铈钨极，采用直流反接时，电极损耗小，等离子弧燃烧稳定。

25.空气等离子弧切割机采用直接水冷方式，可承受较大的工作电流，并减少电极损害。

26.等离子弧切割是利用等离子气流来加热和氧化被切割材料，并借助高速气流将氧化的熔渣吹除，形成割口的过程。

激光焊接激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser 来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。

激光设备由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。

介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。

激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光）的电磁辐射束的一种设备。

转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。

当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。

由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。

发展过程世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。

虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。

使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW 的连续单一波长光束。

YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。

使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。

焊接特性属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。

激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。

激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。

激光焊接设备和产品(17张)激光焊可以与MIG焊组成激光MIG复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。

1．钨极氩弧焊及等离子弧焊用电极由钨金属棒作为钨极氩弧焊（TIG）或等离子弧焊（PAW）的电极称为钨电极，简称钨极，属于非熔化电极的一种。

焊接过程中对非熔化电极的基本要求是：能传导电流、发射电子的能力强、在高温下工作不熔化并且使用寿命长等。

金属钨能导电，其熔点（3410℃）和沸点（5900℃）比其他金属都高，电子逸出功为4.5eV，与铁相当，在高温时有强烈的电子发射能力。

所以金属钨是最适合作钨极氩弧焊或等离子弧焊所用电极的非熔化电极材料。

1.1 钨极的种类及特点钨极氩弧焊用的电极材料与等离子弧焊相同，常用的钨极主要有纯钨、铈钨、钍钨和锆钨等。

常用钨极的种类及化学组成见表1。

国外部分钨极牌号及主要化学成分见表2。

纯钨极熔点和沸点高,不易熔化蒸发、烧损，但电子发射能力较其他钨极差，不利于电弧稳定燃烧。

此外，电流承载能力较低，抗污染性能差。

钍钨极的电子发射能力强，电子逸出功为2.7eV，允许的电流密度大，电弧燃烧较稳定，寿命较长，但钍元素具有一定的放射性，在国外较常采用。

铈钨极电子逸出功低(2.4eV)，引弧和稳弧性能不亚于钍钨极，化学稳定性高，允许的电流密度大，无放射性，是目前国内普遍采用的一种。

锆钨极的各种性能介于纯钨极和钍钨极之间。

在需要防止电极污染焊缝金属的特殊条件下使用。

焊接时，电极尖端易保持半球形，适于交流焊接。

1.2 钨极承载电流的能力钨极的电流承载能力除了与它们的化学成分有关外，还受到许多其他因素的影响，如焊枪的形式、电极夹头的极性、电极直径、电源种类、电极从焊枪中伸出的长度、焊接位置、保护气体的性质等。

在工艺条件相同的情况下，用直流电焊接对各种类型电极的载流能力的影响没有很大的差别。

钨极的载流能力大都与其极性有关，大约2/3的热量产生在阳极上，1/3的热量产生在阴极上。

因此，在不过热条件下，电极接负极（正接法）时可以承载的电流比电极接正极（反接法）时大得多（约10倍）；同样，直流电源情况下电极接负极时的载流能力比交流电情况下的载流能力大。

不锈钢手工钨极氩弧焊和电弧焊工艺对比分析作者：马继斌张磊赵占胜来源：《科学与财富》2018年第32期摘要：不锈钢是一种抵抗腐蚀能力很强的特殊类型的钢，在各种领域都有着广泛的应用。

本文从不锈钢的焊接工艺着手研究了含铬的马氏体不锈钢、主要结构是铁素体的铁素体不锈钢以及奥氏体不锈钢的焊接工艺。

详细研究了手工钨极氩弧焊接不锈钢的工艺特点，从焊接位置和焊接电流、焊道选择和焊接电流匹配、焊接速度和焊接层厚度的选择等方面全面讨论了不锈钢电弧焊工艺。

分别阐述了不锈钢手工钨极氩弧焊和电弧焊工艺的异同点。

关键词：不锈钢；手工钨极氩弧焊；电弧焊0引言不锈钢是一种抵抗腐蚀能力很强的特殊类型的钢，对不锈钢最基本的要求是具有较强的抗腐蚀能力，应具有优良的力学性能以实现多种应用环境中的力学性能需求，易于进行冷加工和热加工以制造不同形状的不锈钢材料以满足应用需求，不锈钢还应具有优异的焊接性能来完成不锈钢结构件的焊接成形工序。

不锈钢的组成成分和组成结构有很大的差别，这种结构和成分的差别给焊接过程增加了不少难度。

例如在对尺寸比较薄的结构件焊接时容易出现薄件焊接变形的情况，奥氏体不锈钢在进行热加工时容易出现裂纹的现象，在对奥氏体不锈钢进行焊接时常常也会遇到腐蚀的情况，腐蚀的方式常常以晶间腐蚀方式进行。

同种钢之间相互焊接结和以后结合强度较高，但异种不锈钢之间相互焊接结合之后，经常会出现结合强度低的问题。

1不锈钢的焊接工艺马氏体不锈钢主要是含铬的不锈钢，含铬的不锈钢会在一定程度的热处理后发生结构转变，淬火后马氏体不锈钢的硬度提高程度大，强度和硬度显著提高但焊接性能下降，马氏体不锈钢常常在焊接之后出现冷裂纹的现象，有时还会出现马氏体不锈钢变脆的情况。

很多种焊接方法都能实现马氏体不锈钢的焊接工作，但焊条电弧焊和熔化极气体保护焊仍然是两种行之有效的焊接方法。

铁素体不锈钢的主要结构是铁素体，由于铁素体不锈钢没有马氏体不锈钢的脆硬性强，因此铁素体不锈钢焊接之后性能较好。

钨极氩弧焊的优缺点1钨极氩弧焊的优点：①氩气能有效的隔绝空气,本身又不溶于金属,不和金属反应,施焊过程中电弧还能自动清除熔池表面氧化膜的作用,因此,可成功的焊接易氧化、氮化、化学活泼性的有色金属,不锈钢和各种合金;②钨极电弧稳定,几十在很小的焊接电流小于10A下仍可稳定的燃烧,特别适合用于薄板,超薄材料的焊接;③热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调节,可进行各种位置的焊接,也是实现单面焊双面成型的理想方法;④由于填充焊丝熔滴不通过电弧,所以不会产生飞溅,焊缝成型美观;2钨极氩弧焊的缺点①焊缝熔深浅,熔敷速度小,生产率较低;②钨极承载电流较差,过大的电流会引起钨极融化和蒸发,其微粒有可能进入熔池,造成污染夹钨;③惰性气体氩气、氮气较贵,和其他电弧焊方法如手弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊等相比,生产成本较高;注：脉冲钨极氩弧焊适宜于焊接薄板,特别是全位置对接焊;钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于6mm的焊件;二：熔化极氩弧焊的特点：①与TIG焊一样,几乎可焊接所有的金属,尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料;②由于焊丝作电极,可采用高密度电流,因而母材熔深大,填充金属熔敷速度快,用于焊接厚铝板,铜等金属时生产率比TIG焊高,焊接变形比TIG小;③熔化极氩弧焊可直流反接,焊接铝及其合金有着很好的阴极雾化作用;④熔化极氩弧焊焊接铝及其合金时,亚射流电弧的固有调节作用比较显着;三：MIG焊的特点：MIG焊通常采用惰性气体氩、氦或其混合气体作焊接区的保护气体;MIG焊的优点：①惰性气体几乎不与任何金属产生化学作用,也不溶于金属中,所以几乎可以焊接所有金属;②焊丝外表没有涂料层,焊接电流可提高,因而母材熔深较大,焊丝熔化速度快,熔敷率高,与TIGTungsten Inert Gas Arc Welding 焊相比,其生产效率高;③熔滴过渡主要采用射流过渡;短路过渡仅限于薄板焊接时采用,而滴状过渡在生产中很少采用;焊接铝、镁及其合金时,通常是采用亚射流过渡,因阴极雾化区大,熔池保护效果好,且焊缝成形好、缺陷少;④若采用短路过渡或脉冲焊接方法,可以进行全位置焊接,但其焊接效率不及平焊和横焊;⑤一般都采用直流反接,这样电弧稳定、熔滴过渡均匀和飞溅少,焊缝成形好;MIG焊的缺点：①惰性气体价贵,成本较高;②对母材及焊丝的油、锈很敏感,容易生成气孔;③与CO2相比其熔深较小,抗风能力弱,不宜室外焊接;CO2焊的优缺点：CO2焊的优点：①CO2电弧的穿透力强,厚板焊接时可增加坡口的钝边和减小坡口；焊接电流密度大,焊丝熔化率高；焊后一般不需清渣,所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约1～3倍;②纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡,常用：短路过渡、滴状过渡,加入混合气体后才有可能获得射流过渡;③采用短路过渡可以用于全位置焊接,而且对薄壁构件焊接质量高,焊接变形小;因为电弧热量集中,受热面积小,焊接速度快,且CO2气流对焊件起到一定冷却作用,可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形;④抗锈能力强,焊缝含氢量低,焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小;⑤CO2气体价格便宜,焊前对焊件清理可从简,其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的40％～50％;CO2焊的缺点：①焊接过程中金属飞溅较多,特别是当焊接工艺参匹配不当时,更为严重;②电弧气氛有很强的氧化性,不能焊接易氧化的金属材料;抗风能力较弱、室外作业需有防风措施;③焊接弧光较强,特别是大电流焊接时,要注意对操作人员防弧光辐射保护;埋弧焊的优缺点：埋弧焊的优点：①焊接生产率高a. 不存在药皮成分受热分解的限制,所以允许使用比焊条电弧焊大得多的电流；b. 由于焊剂和熔渣的隔热作用,因此使埋弧焊的焊接速度大大提高②焊缝质量好a. 在焊剂与熔渣的保护之中；b. 还原性的气体；c. 较多的时间进行冶金反应,减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；d. 焊接参数可通过自动调节保持稳定③焊接成本较低a. 埋弧焊使用的焊接电流大,可使焊件获得较大的熔深；b. 金属飞溅极少；c. 埋弧焊的热量集中,热效率高④劳动条件好a. 机械化；b. 焊工的劳动条件大为改善⑤焊接范围广埋弧焊的缺点：①难以在空间位置施焊；②对焊件装配质量要求高；③不适合焊接薄板和短焊缝;电阻焊的优缺点：电阻焊的优点：①两金属是在压力下从内部加热完成焊接的,无论是焊点的形成过程或结合面的形成过程,其冶金问题都很简单;因此,焊接时无需焊剂或气体保护,也不需使用焊丝、焊条等填充金属,便可获得质量较好的焊接接头,其焊接成本低;②由于热量集中,加热时间短,故热影响区小,变形和应力也小;通常焊后不必考虑矫正或热处理工序;③操作简单,易于实现机械化和自动化生产,无噪声及烟尘,劳动条件好;④生产率高,在大批量生产中可以与其他制造工序一起编到组装生产线上;只有闪光对焊因有火花喷溅需要作适当隔离;电阻焊的缺点：①目前尚缺乏可靠的无损检测方法,焊接质量只能靠工艺试样和破坏性试验来检查,以及靠各种监控技术来保证;②点焊和缝焊需用搭接接头,增加了构件的重量,其接头的抗拉强度和疲劳强度均较低;③设备功率大,机械化和自动化程度较高,故设备投资大,维修较困难;大功率焊机馈电网负荷困难,若是单相交流焊机,则对电网的正常运行有不利的影响;注：电阻焊所适用的材料非常广泛,不但可以焊低碳钢,还可以焊接其他各种合金钢及铝、铜等有色金属及其合金;手工焊条电弧焊优缺点手工焊条电弧焊优点：①使用的设备比较简单,价格相对便宜并且轻便;焊条电弧焊使用的交流和直流焊机都比较简单,焊接操作时不需要复杂的辅助设备,只需配备简单的辅助工具;因此,焊条厂购置设备的投资少,而且维护方便,这是它广泛应用的原因之一;②不需要气体防护;焊条不但能提供填充金属,而且在焊接过程中可以产生保护熔池和焊接外避免氧化的气体,并且有较强的抗风能力;③操作灵活,适应性强;焊条电弧焊适用于焊接单件或小批量的产品,短的或者不规则的、空间任务位置的以及其他不易实现机械化焊接的焊缝;凡焊条能够达到的地方都能进行焊接;④应用范围广,适用于大多数工业用的金属和合金的焊接;焊条电弧焊选用合适的焊条不仅可以焊接碳素钢、低合金钢,而且还可以焊接高合金钢及有色金属,不仅可以焊接同种金属,而且可以焊接异种金属,还可以进行铸铁焊补和各种金属材料的堆焊等;手工焊条电弧焊的缺点：①对焊工操作技术要求高,焊工培训费用大;焊条电弧焊的焊接质量,除靠近用合适的焊条、焊接工艺参数和焊接设备外,主要靠焊工的操作技术和经验保证,即焊条电弧焊的焊接质量在一定程度上决定于焊工操作技术;因此必须经常进行焊工培训,所需要的培训费用很大;②劳动条件差;焊条电弧焊主要靠焊工的手工操作和眼睛观察完成全过程,焊工的劳动强度大,并且始终处于高温烘烤和有毒的烟尘环境中,劳动条件比较差,因此要加强劳动保护;③生产效率低;焊条电弧焊主要靠手工操作,焊接时要经常更换焊条,并要经常进行焊道熔渣的清理,与自动焊相比,焊接生产率低;④适于特殊金属以及薄板的焊接;对于活泼金属如Ti、Nb、Zr等和难熔金属如Ta、Mo等,由于这些金属对氧的污染非常敏感,焊条的保护作用不足以防止这些金属氧化,保护效果不够好,焊接质量达不到要求,所以不能采用焊条电弧焊；对于低熔点金属如Pb、Sn、Zn及其合金等,由于电弧的温度对其来讲太高,所以焊条厂也不能采用焊条电弧焊焊接;另外,焊条电弧焊的焊接工件厚度一般在以上,1mm以下的薄板不适于焊条电弧焊;。