离子焊接知识

6、使用与操作6.1、焊前检查一下连接是否有误，喷嘴直径和电极长度是否符合要求。当一切正常后，打开冷却水，使水流开关闭合，检查有否漏水，若第一次试焊则把电流调小一些。6.2、合上后面板的空气开关，电源指示灯亮，工作气电磁气阀吸合，可调节工作气体的流量。6.3、把维弧开关向上扳，按一下焊枪顶部的按钮马上松开，引燃维弧，维弧指示灯亮。6.4、合上保护气体开关，保护气电磁阀吸合，调节好保护气体流量，将焊枪与工件间的距离保持1～3mm，即可建立起针状的辅助电弧，辅助电弧指示灯亮，调整焊枪与工件的相对位置，使电弧对准焊缝。6.5、把“启动—停止”开关扳到“启动”位置转移电弧即建立，焊接开始，停止焊接时把此开关扳到“停止”位置，电流衰减，焊接停止。如果再次焊接时可重复上述过程，如果需要在焊枪上控制时，须将“启动—停止”开关置于“停止”位置，按下焊枪上的微动开关，焊接开始，放开微动开关，焊接电流衰减，焊接停止。直流焊或脉冲焊焊接电流的大小，焊接电流衰减时间和脉冲频率占空比等，可按需要分别调节面板上的旋钮和开关。6.6若需要关断维弧时，把维弧开关向下扳即可。6.7焊接完毕后应关掉电源、水和气。注意：微束等离子弧发出紫外光线，操作者应带上防护手套和面罩或护目眼镜。焊接电流越大，护目镜片的号数越大。7、维护与保养微束等子焊枪的电极，在使用过程中易烧损，需要经常更换。在更换时，必须关闭电源，严禁带电操作，以免烧坏焊枪。7.1、拆卸电极在电极不能正确定位或维弧不稳定时，按下述程序拆卸电极。7.1.1、反时针方向转动枪帽，将枪帽上的电极夹持杆抽出。7.1.2、用专用套筒旋松电极夹持螺钉。7.1.3、从电极夹持杆里取出电极，如果电极不太短，其尖端可以磨尖再用，如果太短不能被夹紧螺钉固定，则更换新电极。7.2、装配电极7.2.1、选择一根新的或重新磨尖过的电极杆，插入夹持杆的夹头内，电极在夹头内应轻松的通过。7.2.2、将装电极的专用套筒套在电极上，旋动专用套筒，紧固夹紧螺钉，注意不可太紧，以免螺纹损坏；但是太松则会引起电极过热，易烧坏钨极。7.2.3、从电极夹持杆上取下专用套筒，将装好的电极杆插入焊枪内，旋上枪帽，按一下焊枪顶部按钮，如果电极能自由地往返移动，再旋枪帽使电极与喷嘴短路后反旋2～2.5周，使电极与喷嘴距离2～2.5mm。7.3、电极加工7.3.1、为防止电极污染，最好采用专用细砂轮(120～150粒)磨钨极。7.3.2、必须是轴向磨削，使电极端部磨成25º～30º。7.3.3、磨成的电极尖端与电极外径应同心。7.4、焊枪的维护本焊枪为水枪，无水情况下易烧损，请经常检查其水流流通情况，电极调好后。平时不要频繁旋动枪帽。8、常见故障原因及排除方法故障故障原因排除方法开机后电源指示灯不亮l、保险丝烧断2、冷却水不通1、保险丝，注意先拔去电源插头，排除可能的短路2、通冷却水维弧不能建立l、钨极过短2、无工作气体或流量不合适3、钨极气化烧损或尖端角度不对或同心度不好4、喷嘴氧化烧损或堵塞。5、焊枪内通道堵塞。6、电路故障l、旋动枪帽使钨极下伸或断电后取出电极夹持杆调整钨极外伸长度。2、调整流量至0.2L／min左右使电弧刚能吹出喷嘴。3、重新按要求磨好钨极。4、清理或更换喷嘴。5、清理焊枪通道使气体吹出及电接触良好。6、检查工件与喷嘴间有无电压，若无电压，应排除相应故障。辅助电弧不能建立1、维弧未吹出喷嘴外或不稳定。2、焊枪离工件太远。3、保护气流量及Ar，H2混合比不合适4、电路故障1、调节枪帽及气流量。2、保持1～3mm距离。3、调整气流量混合比，注意三通不要接错。4、检查面板上“一”接头与工件之间电压应大于150V，若无电压，应检查相关电路并排除故障。主弧不能建立或焊接电流失控1、印制板有问题2、电位器接触不良1、更换印制板2、更换电位器故障指示灯亮焊机无输出1、电网电压不合适2、机内温度过高3、过流1、使配电符合要求2、加强散热，使焊机周围温度不要太高3、排除过流故障，关机后重新开机气体消耗量(工作气体)Ar0.15～0.40.15～0.6保护气体消耗量Ar+H23.5～53.5～84

有几种等离子弧焊接方法？

按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法：穿透型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊，其中30A以下的熔透型等离子弧焊又可称为微束等离子弧焊，穿透型等离子弧焊也称小孔型等离子弧焊。进行穿透型等离子弧焊时电弧在熔池前将工件穿透形成一个小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道，主要用于厚度1.6～9mm工件的单道焊接。熔透法焊接成形原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。5

何谓穿透型焊接，其应用特点是什么？

利用小孔效应实现等离子弧焊的方法称穿透型等离子焊接，亦称小孔焊接法。其原理是：焊接时适当地配合电流、离子气流及焊接速度3个工艺参数，等离子弧将会穿透整个工件厚度，形成一个贯穿工件的小孔，焊枪前进时，在小孔后边并逐渐凝固成焊缝，如图4所示。穿透型等离子弧焊的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚范围：1.6～9mm。穿透型等离子弧焊一般仅限于平焊，然而，对于某种类型的材料，采取必要的工艺措施，用穿透型等离子弧焊可以实现全位置焊接。

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穿透型等离子弧焊接的主要优缺点是什么？

优点是：

1）气孔少。

2）由于穿透型等离子弧焊产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。

3）由于电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接。

4）不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少。

缺点是：

1）焊接可变参数多，参数区间窄。

2）厚板焊接是运载操作者的技术水平要求较高，并且穿透型等离子弧焊仅限于自动焊接。

3）焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短。

4）除铝合金外，大多数穿透型等离子弧焊仍限于平焊位置。

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何谓熔透型焊接，其应用特点是什么？

焊接过程中，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子弧焊方法，又称熔透型焊接。熔透法要比穿透型等离子弧焊容易掌握，当离子气流量较小，弧柱压缩较弱时，等离子弧的穿透能力下降，弧柱只能熔化工件而不能产生小孔效应，焊缝盛开过程与氩弧焊类似，但焊接质量及焊接速度要优于氩弧焊。熔透法主要用于薄板焊接及厚板多层焊。9

大电流等离子弧焊设备与微束等离子弧焊设备有何区别？

按照焊接电流大小，等离子弧焊设备又可分为大电流等离子弧焊设备和微束等离子弧焊设备。大电流等离子弧焊设备常采用转移弧，设备中只有一套电源供电，而微束等离子弧焊设备常采用联合弧，需两套电源供电。图6及图7分别为大电流等离子及微束等离子弧焊接系统示意图。13

如何设计等离子弧焊枪上的喷嘴？

压缩喷嘴是等离子弧焊枪中产生等离子弧的关键零件，它对电弧直接起机械压缩作用，而电弧形态影响焊缝质量及焊接效率，不同的焊接工艺对喷嘴形状及尺寸也不尽相同，所以要求工艺人员能够挑选或设计焊枪喷嘴。

图1中，喷嘴孔径dn及孔道长度lo是压缩喷嘴的两个重要尺寸。孔径决定等离子弧直径和能量密度，应根据电流和离子气流量来决定。对于给定的电流和离子气流量，增加dn则降低喷嘴对电弧的压缩作用，弧压也随之降低，而减少dn易出现双弧，破坏等离子弧的稳定性。表1列出常用等离子弧电流与喷嘴孔径之间的关系。

孔径确定后，孔道长lo增大则对等离子弧的压缩作用增大，同时也易出现双弧，常以lo/dn表示喷嘴孔道的压缩特征，称孔道比。孔道比的推荐值见表2。

等离子弧焊常用的压缩喷嘴类型如图9所示,图9a、b中的喷嘴，其压缩孔道为圆柱形，应用最广。如图9c、d、e中的喷嘴，其压缩孔道为收敛扩散型，减弱了对等离子弧的压缩作用，但这种喷嘴可以采用更大的焊接电流而不产生（或很少产生）双弧，所以收敛扩散型喷嘴适用于大电流、厚板焊接。

图9b、d、e均有大小孔三个，属三孔型喷嘴，三孔型喷嘴除了中心孔外，其在左右各有一个对称的小孔。采用三孔道喷嘴焊接时，电弧及部分离子气经较大的中心孔流出，而其他离子气则通过两旁较小的孔道。从这两个小孔流出的离子气可将等离子弧产生的圆形热场变成椭圆形。当三个孔中心的连线与焊道垂直时，椭圆形热场平行于焊接方向，这将有助于提高焊速及降低焊缝宽度。

压缩角α对等离子弧压缩作用不大，一般取60°。

最通用的喷嘴材料是纯铜。正常焊接时，喷嘴内部电弧弧柱被一层冷气膜包围，如喷嘴冷却效果不好，冷气膜便容易被击穿形成双弧，破坏正常的焊接过程。大电流喷嘴必须采用直接水冷，为提高冷却效果，喷嘴壁厚一般不大于2～2.5mm。14

如何挑选钨极？

等离子弧焊枪所采用的电极材料与钨极氩弧焊相同，目前国内主要采用钍钨和铈钨电极。使用钨极时应正确选择钨极直径，表3列出了钍钨电极的正极性（钨极接电源负极）许用电流，也可供铈钨电极参考。由于等离子弧焊枪对钨极的冷却效果优于氩弧焊枪，所以钨极烧损程度较氩弧焊轻。

为了便于引弧和提高电弧稳定性,电极前端都要磨成20°至60°的夹角，如图5-10a、b、c所示。在直流大电流工艺中，为保持电极端部形状及降低钨极烧损程度，电极端部要磨成锥球形或球形，如图10d、e、f所示。在交流焊接工艺中，常将钨极磨成尖锥状后，再用电弧烧成一个圆球，如图10f所示。由于直流反极性会严重烧损钨极，必须降低钨电极的许用电流。15

进行等离子弧焊接时应注意调节哪些工艺参数。

工艺参数包括焊接电流、电弧电场强度、焊接速度、保护气成分及流量以及离子气成分及流量。

焊接电流是通过焊机上的电流调节旋钮调节，电流的大小主要根据被焊材料的板厚确定。

电弧电场强度与压缩喷嘴孔道比、离子气成分及流量、保护气成分及流量有关。压缩喷嘴以及气体成分及流量确定之后，电弧电场强度也随之确定，电弧电场强度通过测量电弧电压间接测量。电弧长度确定之后，电场强度与电弧电压成正比。电弧电场强度主要根据被焊材料的板厚及材质确定。被焊材料熔点越高，厚度越大，应选择较高的电弧电场强度。应注意高的电弧电场强度容易引起双弧，破坏等离子电弧的稳定性。焊接用等离子电弧电压一般为18～30V。

焊接速度与焊接效率、电弧稳定性及焊缝成形稳定性有关，高的焊接速度容易引起双弧。

保护气及离子气气体成分及流量根据被焊材料及焊接工艺选择。进行小孔焊时，合理的离子气气体成分及流量是稳定形成小孔的重要条件。16

如何选择等离子弧焊接用的气体？

等离子弧焊接需要两层气体，即从喷嘴流出的离子气及从保护气罩流出的保护气。有时为了增强保护，还需使用保护拖罩及通气的背面垫板扩大保护气的保护范围。等离子弧焊接用的气体种类取决于被焊金属。

离子气对钨极应该是惰性的，以免钨极烧损过快。小电流焊接时，离子气一律作用纯氩，大电流焊接时根据被焊材料的性质可选用纯氩、纯氦、氩氢混合气、氩氦混合气及氩二氧化碳混合气。

保护气对母材一般应是惰性的，但如活性气体不影响焊缝性能，允许在保护气中添加活性气体。大电流焊接时，保护气成分与离子气相同；小电流焊接时，可选用的气体有纯氩、纯氦、氩氢混合气及氩氦混合气。17

何谓双弧，如何防止双弧？

等离子弧正常工作时，电弧应从钨极经喷嘴孔道到达工件。双弧是指钨极与喷嘴之间有一个电弧，喷嘴与工件有一个电弧，钨极到工件间的电流通道有两个相串联的电弧，见图11。出现双弧时，会造成工艺缺陷，严重时烧毁喷嘴，需要避免。防止双弧的方法主要有：降低喷嘴孔道比；增强喷嘴冷却；降低电流，改变离子气成分，如降低氩氢混合气中氢气的比例；改变保护气成分，如将纯氩保护气改成氩氢混合气或氩氦混合气或纯氦；适当加大离子气等。18

进行穿透型等离子弧焊接时，应注意哪些问题？

穿透型等离子弧焊只能采用自动焊，需要精确地控制起弧与收弧、离子气流量、焊接电流、焊接速度等工艺参数。

板厚小于3mm时，可以直接在焊件上起弧及收弧。板厚大于3mm时，对于纵缝，可以采用起弧板及收弧板，将小孔起始区及收尾区排除在焊缝之外。环缝焊接时，须采用电流及离子气量递增的方式形成合适的小孔形成区，而采用电流及离子气量递减的方式获得小孔收尾区。

合理地搭配离子气流量、焊接电流以及焊接速度等工艺参数。为了形成小孔，必须有足够的离子气流量，但离子气流量过大会降低小孔周围液态金属的温度，使小孔无法闭锁成焊缝，所以离子气流量应与焊接电流及焊接速度适当地配合。与其他焊接方法一样，焊接电流是根据板厚及焊接速度来确定的，但穿透法选择电流参数区间要窄得多。离子气流量与喷嘴确定之后，电流过小不能形成小孔，过大会使熔池金属坠落。在确定新的焊接工艺时，一般根据相关的焊接手册确定焊接参数初始值，再根据焊接现象对参数加以调整。

焊接夹具由压板和垫板组成。采用穿透法焊接时，焊缝背面熔池是由液态金属的表面张力支撑的，熔化的铁液不与垫板凹槽相接触。穿透法用的垫板通常宽13mm，如图12所示。穿透法是单面焊双面成形的焊接方法，如在凹槽通保护气，则有利于提高背面焊缝的成形质量。20

用等离子弧进行环缝焊接时，应注意哪些问题？

环缝分为全位置焊接工艺及转动口（焊枪固定不动，工件旋转，相当于平焊）工艺。进行全位置焊接时，最好采用熔透法；而在转动口工艺中，既可以采用穿透法，也可以采用熔透法。

在环缝焊接过程中，应控制好引弧及收弧技术，所用的焊接电源应具有电流递增及电