6章 等离子弧焊解析
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浅谈等离子弧焊接技术等离子弧焊接技术是一种高效、高质量的金属焊接技术,它利用高温等离子弧将两个金属材料焊接在一起。
随着工业智能化发展,等离子弧焊接技术在各类制造业领域中逐渐应用,同时也受到越来越多的关注。
本文将浅谈等离子弧焊接技术的应用、特点、原理及注意事项。
一、等离子弧焊接技术的应用等离子弧焊入主要应用于高温环境下的金属材料,包括不锈钢、钼合金、铜合金、镍铬合金等。
等离子弧焊接技术的应用领域非常广泛,如汽车制造、航空航天、电子、石化等领域。
以汽车制造为例,车身焊接工艺的效率、质量和安全性都影响着整个车辆制造过程,而等离子弧焊接技术可以提供高效、稳定和精细的焊接工艺,因此被广泛应用于汽车生产车身焊接领域,提高了生产效率和质量。
二、等离子弧焊接技术的特点等离子弧焊接技术是一种非常特殊的焊接技术,它具有以下几个特点。
1. 清洁度高。
等离子弧焊接技术不需要使用膨胀剂和保护剂,焊接后的物件表面干净无污染。
2. 精度高。
等离子弧焊接技术具有非常高的精度,可以精确地控制等离子弧的大小及位置,从而实现焊接过程中的准确度要求。
3. 焊接效率高。
等离子弧焊接技术可以快速、高效的完成各种金属材料的焊接工作,因此适用于大规模的生产制造中。
4. 熔深大。
等离子弧焊接技术直接将电弧引入焊接部位,可以实现更深的熔深,从而可以焊接更厚的金属材料。
三、等离子弧焊接技术的原理等离子弧焊接技术是将金属加热至高温,从而溶解焊件并使其联结在一起的金属焊接技术。
等离子弧按其形成过程分为不稳定等离子弧和稳定等离子弧。
电弧通过高电压放电将焊接部位加热至高温度。
相应的金属材料会被气化并在形成等离子体的过程中,和大气中的气体相互反应,发生离子交换。
随着等离子体随电流运动,电弧持续存在,热能顺传至焊接部位,最终达到熔化和焊接的效果。
四、等离子弧焊接技术的注意事项在实际应用中,等离子弧焊接技术的操作也需要注意以下几个方面。
1.焊接材料的选取。
应该选择适合等离子弧焊接的材料,如不锈钢、铜合金、铝合金等。
等离子弧焊一、等离子弧及其形成等离子弧是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。
钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧,简称自由钨弧。
等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体——等离子弧。
两者在物理本质上没有区别,仅是弧柱中电离程度上的不同。
经压缩的电弧其能量密度更为集中,温度更高。
目前广泛应用压缩电弧的方法将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪的喷嘴内部,并在喷嘴中通入等离子气,强制电弧从喷嘴的孔道通过。
这样电弧就受到了三种压缩——机械压缩、冷收缩、弧柱磁收缩。
于是弧柱导电截面缩小,电流密度增大。
改变喷嘴孔径和孔道长度,可在一定范围内调节弧柱的压缩程度。
通入冷离子气的作用①作为产生等离子弧的气体介质②冷却电弧③使弧柱周围形成一层良好的电阻和热阻的“冷气壁”,使电弧稳定。
二、等离子弧特性与自由钨弧相比,有如下特点1、能量特性等离子弧的最大压降是在弧柱区,因为弧柱被强烈压缩,使电场强度明显增大。
因此等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属。
另外,等离子弧能量密度可达100000~1000000W/cm2,比自由钨弧高,其温度可达18000~24000K,比自由钨弧高很多。
2、静特性其静特性曲线接近U形。
在小电流时,等离子弧为缓降或平的,易与电源外特性相交建立稳定工作点。
3、等离子弧形态等离子弧成圆柱形,扩散角约5度,焊接时,当弧长发生波动时,母材的加热面积不会发生明显变化。
4、等离子弧的挺直度由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成,故挺度比自由钨弧好,焰流速度大,可达每秒300米以上,因而指向性好,喷射有力,其熔透能力强。
三、等离子弧的类型按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同,等离子弧有转移型、非转移型和联合型三种1、非转移型等离子弧电源接于钨极和喷嘴之间,在离子气流押送下,弧焰从喷嘴中喷出,形成等离子焰。
工件本身不导电,而是被间接加热,因此热的有效利用率不高。
主要用于焊接金属薄板、喷涂和许多非金属材料的切割与焊接。
一、等离子弧焊接方法及工艺特点1.等离子焊接原理等离子态是除固态、液态、气态之外的第四种物质存在形态。
等离子焊接是从钨级氩弧焊的基础上发展起来的一种高能焊接方法。
钨级氩弧焊是自由电弧,而等离子电弧是压缩电弧。
等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体,并经过水冷喷嘴,受到压缩,从而导致电弧的截面积变小,电流密度增大,电弧温度增高。
等离子电弧能量密度可达105-106W/cm2,比自由电弧(约105W/cm2以下)高,其温度可达18000-24000K,也高于自由电弧(5000-8000K)很多。
因此,等离子电弧挺度比自由电弧好,指向性好,喷射有力,熔透能力强,可比自由电弧一次焊透更厚的金属。
因此,等离子电弧焊接与电子束(能量密度105W/mm2)、激光束(能量密度105W/mm2)焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接示意图如下图:等离子焊接原理示意图2.等离子电弧的种类等离子电弧主要分为三种类型:◆非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。
◆转移型等离子电弧主要用于金属材料的焊接。
◆联合型等离子电弧主要用于微束等离子的焊接。
3.等离子基本焊接方法按焊缝成型原理,等离子焊接有两种基本的焊接方法:熔透型和小孔型等离子焊接。
◆熔透型等离子焊接在焊接过程中离子气较小,弧柱的压缩程度较弱,只熔透工件,但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
其焊缝成型原理与氩弧焊类似,主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
◆小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
由于等离子具有能量集中﹑电弧力强的特点,在适当的参数条件下,等离子弧可以直接穿透被焊工件,形成一个贯穿工件厚度方向的小孔,小孔周围的液体金属在电弧力﹑液态金属表面张力以及重力下保持平衡,随着等离子弧在焊接方向移动,熔化金属沿着等离子弧周围熔池壁向熔池后方流动,并逐渐凝固形成焊逢,小孔也跟着等离子弧向前移动,如下图所示。
小孔效应示意图小孔效应的优点在于可以单道焊接厚板,一次焊透双面成型。
等离子弧焊接的名词解释等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术,它利用弧焊的原理和等离子体的特性来实现焊接。
1. 弧焊基本原理弧焊是一种利用焊接电弧热量将金属材料熔化并通过填充材料形成焊缝的方法。
在等离子弧焊接中,焊工通过两电极间的电弧放电,使气体或气体混合物在高温电弧热作用下形成等离子体,然后利用等离子体的高温和大能量来熔化金属材料并完成焊接过程。
2. 等离子体的特性等离子体是带电的气体,它的特点是高温、高能量、导电性强以及能在电磁场中受力等。
这些特性使得等离子体在焊接过程中发挥重要作用。
等离子弧焊接中,通过控制等离子体的形成和行为,可以实现高效率、高质量的焊接。
3. 等离子弧焊接的设备等离子弧焊接需要特殊的设备来产生和控制焊接过程中的等离子体。
主要设备包括焊接电源、焊接电极、等离子弧焊枪和保护气体供给系统等。
焊接电源负责提供适当的电流和电压来维持电弧的稳定,并为电弧供能。
焊接电极是产生电弧的工具,常见的有钨极、钼极等。
等离子弧焊枪通过控制电弧的形成和维持,将电弧聚焦在焊接区域。
保护气体供给系统则提供保护气体,从而保护电弧、熔化金属和熔化池免受空气中的氧气和其他杂质的污染。
4. 等离子弧焊接的应用等离子弧焊接广泛应用于各个领域,特别是在航空航天、汽车制造、石油化工、核工程等重要领域中,具有重要的地位。
其应用范围包括焊接厚板、薄板、管道、容器等各种结构件,能够满足不同材料(如碳钢、不锈钢、铝合金等)的焊接需求。
5. 等离子弧焊接的优点等离子弧焊接具有以下优点:(1)焊接速度快,高效率;(2)焊接质量高,焊缝质量好;(3)可焊接不同材料的金属;(4)操作简单、易学易用。
总结等离子弧焊接是一种常见的金属材料连接技术,通过利用等离子体的特性和弧焊的原理来实现焊接。
它具有广泛的应用领域和重要的地位,能够满足不同材料的焊接需求。
通过控制等离子体的形成和行为,等离子弧焊接能够实现高效率、高质量的焊接。
一、等离子弧焊接方法及工艺特点1.等离子焊接原理等离子态是除固态、液态、气态之外的第四种物质存在形态。
等离子焊接是从钨级氩弧焊的基础上发展起来的一种高能焊接方法。
钨级氩弧焊是自由电弧,而等离子电弧是压缩电弧。
等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体,并经过水冷喷嘴,受到压缩,从而导致电弧的截面积变小,电流密度增大,电弧温度增高。
等离子电弧能量密度可达105-106W/cm2,比自由电弧(约105W/cm2以下)高,其温度可达18000-24000K,也高于自由电弧(5000-8000K)很多。
因此,等离子电弧挺度比自由电弧好,指向性好,喷射有力,熔透能力强,可比自由电弧一次焊透更厚的金属。
因此,等离子电弧焊接与电子束(能量密度10 5 2 5 2W/mm)、激光束(能量密度10 W/mm)焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接示意图如下图:离子焊接原理示意图2.等离子电弧的种类等离子电弧主要分为三种类型:◆非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。
◆转移型等离子电弧主要用于金属材料的焊接。
◆联合型等离子电弧主要用于微束等离子的焊接。
3.等离子基本焊接方法按焊缝成型原理,等离子焊接有两种基本的焊接方法:熔透型和小孔型等离子焊接。
◆熔透型等离子焊接在焊接过程中离子气较小,弧柱的压缩程度较弱,只熔透工件,但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
其焊缝成型原理与氩弧焊类似,主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
◆小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
由于等离子具有能量集中﹑电弧力强的特点,在适当的参数条件下,等离子弧可以直接穿透被焊工件,形成一个贯穿工件厚度方向的小孔,小孔周围的液体金属在电弧力﹑液态金属表面张力以及重力下保持平衡,随着等离子弧在焊接方向移动,熔化金属沿着等离子弧周围熔池壁向熔池后方流动,并逐渐凝固形成焊逢,小孔也跟着等离子弧向前移动,如下图所示。
小孔效应示意图小孔效应的优点在于可以单道焊接厚板,一次焊透双面成型。