河南焊工培訓學校的等離子弧焊和切割
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等離子弧焊和切割
1.等離子弧焊
借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法，叫等離子弧焊。
(1)等離子弧的產生及形式、特點
普通弧焊的電弧是由一定數量的導電離子和不同比例的中性粒子所組成的混合體，這種電弧通常稱為自由電弧。如果將自由電弧進行壓縮，使其橫截面減小，則電弧中的電流密度就大大提高，電離度也就隨之增大，幾乎達到全部等離子體狀態的電弧叫等離子弧。
根據電源的接法和產生等離子弧的形式不同，等離子孤可分為三種形式：
1)轉移型弧 是產生于電極與焊件之間的等離子弧。電弧先在電極與噴嘴之間引燃，然后再轉移到電極與焊件之間，轉移型弧熱量集中，熱效率高。
2)非轉移型弧產生于電極與噴嘴之間的等離子弧，噴嘴噴出的高溫等離子焰是熔化金屬和非金屬材料的熱源。
3)聯合型弧 是轉移型和非轉移型弧同時存在的等離子弧，主要用于微束等離子弧焊接。
等離子弧的類型
(a)轉移型孤；(b)非轉移型弧；(c)聯合型弧
等離子弧具有溫度高（16000~30000℃）、能量密度大、電弧挺度好、機械沖刷力強等特點。
(2)等離子弧焊工藝
1)穿透型等離子弧焊接 該方法是利用小孔效應實現等離子焊接的方法。焊接時，借助轉移型弧達到單面焊雙面成型的效果。
(A)工作氣體流量。包括等離子氣體和保護氣體的流量。
等離子氣體的流量是保證小孔效應的重要參數。過小不易形成小孔，過大小孔直徑太大不易形成焊縫。保護氣體流量要與等離子氣體流量保持一定的比例，以提高保護效果。
(B)焊接電流。根據焊件厚度的選擇，適當提高焊接電流，可提高穿透能力。但過大的小孔直徑會使熔池下墜不能形成焊縫；過小則不能產生小孔效應。
(C)焊接速度。增加焊接速度，焊件熱輸入量減少，小孔直徑減小，所以焊接速度不易過快。
(D)噴嘴距焊件的距離。一般應為3~5mm,過高會降低穿透能力，過低則飛濺易粘塞噴嘴。
2)熔透型等離子弧焊接 焊接時只熔透焊件，但不產生小孔效應的焊接方法。此法與鴿極氫弧焊相似，適用于薄板、多層焊縫的蓋面及角焊縫的焊接，但生產率高于鎢極氫弧焊。
3)微束等離子弧焊 利用小電流（通常小于30A)進行焊接的方法。焊接時采用聯合型弧，由于電流在30A以下，因此適宜焊接金屬薄箔及絲網。
(3)等離子弧焊設備
1)電源 等離子弧廣泛采用具有陡降外特性的直流電源。
微束等離子焊，使用具有垂直陡降外特性的電源。
2)焊槍 可分為上槍體、下槍體和噴嘴等幾部分。上槍體的作用是夾持并冷卻鎢極，對鴿極導電，以及調節鴿極對中與內縮長度等。下槍體的作用是對下槍體及噴嘴進行冷卻，安裝噴嘴與保護罩，輸送等離子氣與保護氣，以及對噴嘴導電等。由于上下槍體都接電而極性不同，故兩者之間用一個絕緣和定位連結。
3)噴嘴 是焊槍的關鍵部分，它的結構形狀與尺寸，對等離子弧的壓縮作用及穩定性有重要影響，直接關系到焊接能力、使用壽命和焊縫成形質量。噴嘴結構有三種形式：
(A)單孔噴嘴 適用于中、小電流等離子弧焊的焊槍。
(B)多孔噴嘴 多用于大電流等離子弧焊槍中。
(C)雙錐度噴嘴 這種噴嘴能減小或避免雙弧現象，多用于大電流、焊接較大厚度的焊件。
2.等離子切割
(1)原理及特點
1)原理 等離子弧切割是利用等離子弧的熱能實現切割的方法。切割時等離子弧將割件熔化，并借等離子流的沖擊力將熔化金屬排除，從而形成割縫。
2)特點（A)可切割任何黑色金屬、有色金屬；(B)采用非轉移型弧，可切割非金屬材料及混凝土、耐火磚等；(C)由于等離子弧能量高度集中，所以切割速度快，生產率高；(D)切口光潔、平整，并且切口窄，熱影響區小，變形小，切割質量好。
(2)電源、工作氣體及電極
1)電源要求具有陡降外特性的直流電源，并且空載電壓在150~400V之間。
2)工作氣體 主要有氮氣、氨及混合氣體（氮氣+氫氣、氫氣+氫氣及氫氣、氮氣等）。其中氫氣與氮氣的混合氣體切割效果最佳。
3)電極材料 當等離子氣為氫氣或其他惰性氣體時，可采用針鎢極或沛鴿極；等離子氣為氮或氧化性強的氣體時，可采用鋯電極。
(3)工藝參數
1)切割電流及電壓 切割電流和電壓決定著等離子弧的功率，等離子弧功率大，所切割厚度也大。用增加切割電壓來提高切割厚度，效果比增加切割電流要好。
2)等離子氣種類與流量
適當增加等離子氣流量，可提高切割厚度和質量。但流量過大，冷卻氣流會帶走大量的熱量，使切割能力下降，等離子弧不穩定。
3)切割速度 在功率不變的情況下，適當提高切割速度可使切口變窄，熱影響區減小。切割速度過快，會造成割不透。
4)噴嘴距焊件的距離 一般距離為7~10mm。距離過大會降低切割能力，過小則易燒壞噴嘴。
(4)“雙弧”現象
所謂“雙弧”，是在使用轉移型等離子弧時出現的一種破壞電弧燃燒穩定性的現象。這時除已存在的等離子弧外，又在工件和噴嘴之間產生電弧。出現雙弧時會破壞切割或焊接工藝的正常進行，嚴重時會造成噴嘴燒損。產生雙弧的原因除與噴嘴的結構尺寸有關外，還與切割工藝參數的選擇是否正確有關。
