等离子弧焊类型、原理及其安全特点

一、等离子弧产生及类型1.等离子弧产生等离子弧焊是利用高温的等离子弧来焊接用气焊和普通电弧焊所难以焊接的难熔金属的一种熔焊方法。等离子弧的发生装置如图11-1所示。在钨极（-极）和焊件（+极）之间加上一个较高的电压，经过高频振荡器的激发，使气体电离形成电弧。此电弧在通过具有特殊孔型的喷嘴时，经过机械压缩、热收缩和磁收缩效应，弧柱被压缩到很细的范围内。这时的电弧能量高度集中，其能量密度可达10°～10°W/cm²，温度也达到极高程度，其弧柱中心温度可达16000～33000℃;弧柱内的气体得到了高度的电离，因此，等离子弧不仅被广泛用于焊接、喷涂、堆焊，而且可用于金属和非金属切割。按电源连接方式，等离子弧可获得三种类型。（1）非转移型弧。钨极接电源负极，喷嘴接电源正极，等离子弧体产生于钨极和喷嘴内表面之间，工件本身不通电、而是被间接加热熔化，其热量的有效利用率不高，故不宜用于较厚材料的焊接和切割。（2）转移型弧。钨极接电源负极，焊件接电源正极，首先在钨极和喷嘴之间引燃小电弧后，随即接通钨极与焊件之间的电路，再切断喷嘴与钨极之间的电路，同时钨极与喷嘴间的电弧熄灭，电弧转移到钨极与焊件间直接燃烧，这类电弧称为转移型弧。这种等离子弧可以直接加热工件，提高了热量有效利用率，故可用于中等厚度以上工件的焊接与切割。（3）联合型弧。转移型弧和非转移型弧同时存在的等离子弧称为联合型弧（见图11-2c）。联合型弧的两个电弧分别由两个电源供电主电源加在钨极和焊件间产生等离子弧，是主要焊接热源。另一个电源加在钨极和喷嘴间产生小电弧，称为维持电弧。联合弧主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。二、等离子弧焊原理、类型及适用范围1.等离子弧焊原理等离子弧焊接是指借助水冷喷嘴对电弧的约束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。它是利用特殊构造的等离子弧焊枪所产生的高达几万摄氏度的高温等离子弧，有效地熔化焊件而实现焊接的过程。2.等离子弧焊类型等离子弧焊接有三种类型∶小孔型等离子弧焊、熔透型等离子弧焊、微束型等离子弧焊。（1）小孔型等离子弧焊。利用等离子弧能量密度大、电弧挺度好的特点，将焊件的焊接处完全熔透，并产生一个贯穿焊件的小孔。在表面张力的作用下，熔化金属不会从小孔中滴落下去（小孔效应）。随着焊枪的前移，小孔在电弧后锁闭，形成完全熔透的焊缝。小孔型等离子弧焊采用的焊接电流范围在100～300A，适宜于焊接2~8mm厚度的合金钢板材，可以不开坡口和背面不用衬垫进行单面焊双面成形。（2）熔透型等离子弧焊。当等离子气流量较小、弧柱压缩程度较弱时，等离子弧在焊接过程中只熔透焊件，但不产生小孔效应的熔焊过程称为熔透型等离子弧焊，主要用于薄板单面焊双面成形及厚板的多层焊。（3）微束型等离子弧焊。采用30A以下的焊接电流进行的熔透型等离子弧焊，称为微束型等离子弧焊。当焊接电流小于10A时，电弧不稳定，所以往往采用联合型弧的形式，即使焊接电流小到0.05~10A

时，电弧仍有较好的稳定性。一般用来焊接细丝和箔材。3.等离子弧焊适用范围等离子弧焊主要用于不锈钢、耐热钢、钛合金，以及钨、钼等难熔和特种金属材料的焊接。等离子弧焊还可以利用特殊构造的焊枪，产生等离子弧对焊件表面进行堆焊、喷焊和喷涂等。三、等离子弧焊安全特点等离子弧温度高达几万摄氏度以上，由于高温和强烈的弧光辐射作用而产生的臭氧、氮氧化物等有毒气体和金属粉尘的浓度，均比氩致焊高得多。波长2600~2900A的紫外线辐射相对强度，氩弧焊为1.0，等离子弧焊为2.2。有毒气体和紫外线辐射是主要有害因素。等离子弧焰流的