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。等離子弧焊是一種不熔化極電弧焊,是利用電極和焊件之間的壓縮電弧(轉移電弧)來實現焊接的。所用的電極通常是鎢極,產生等離子弧的等離子氣寧可用氬氣、氮氣、氦氣或其中兩者之混合氣,同時還通過噴嘴用惰性氣體保護。焊接時可以外加填充金屬,也可以不加填充金屬。
等離子弧焊焊接時,由于其電弧挺直,能量密度大,因而電弧穿透力強。等離子弧焊焊接時產生的小孔效應,對于一定厚度范圍內的大多數金屬可以進行Ⅰ形坡口對接,并能保證熔透和焊縫均勻一致。因此,等離子弧焊的生產率高、焊縫質量好。但等離子弧焊設備 (包括噴嘴)比較復雜,對焊接參數的控制要求較高。
鎢極惰性氣體保護焊可焊接的絕大多數金屬,均可采用等離子弧焊焊接。與之相比,對于1mm以下的極薄金屬的焊接,用等離子弧焊較易進行。
等離子弧焊接的特點及應用:
特點:
(1)微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板。
(2)具有小孔效應,能較好實現單面焊雙面自由成形。
(3)等離子弧能量密度大,弧柱溫度高,穿透能力強,10~12mm厚度鋼材可不開坡口,能一次焊透雙面成形,焊接速度快,生產率高,應力變形小。
(4)設備比較復雜,氣體耗量大,只宜于室內焊接。應用:廣泛用于工業(yè)生產,特別是航空航天等**和**工業(yè)技術所用的銅及銅合金、鈦及鈦金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接,如鈦合金的導彈殼體,飛機上的一些薄壁容器等。
由于等離子電弧具有較高的能量密度,溫度及剛直性(能量密度可達10000到100000w/平方厘米,弧柱中心溫度可達18000—24000K以上,焰流速度可達300m/s以上),因此與一般電弧焊相比,等離子電弧具有下列優(yōu)點:
1.能量密度大,電弧方向性強,融透能力強,在不開坡口,不加填充焊絲的情況下可一次焊透8至10mm厚的不銹鋼板,與鎢極氬弧焊相比,在相同的焊縫熔深情況下,等離子焊接速度要快得多。
2.焊縫質量對弧長的變化不敏感。這是由于等離子弧的形態(tài)接近圓柱形,發(fā)散角很小(約5度),且挺直性好,弧長變化對加熱斑點的面積影響很小,因此容易獲得均勻的焊縫形狀。若按鎢極氬弧焊的擴散角為90度,等離子焊擴散角為5度計算,電弧斷面變化20%時,鎢極氬弧焊的焊炬高度只允許變化±0.12mm,而等離子焊則可變化±1.2mm,這對保證焊縫成形和焊縫均勻性都十分有益。
3.鎢極縮在水冷銅噴嘴內部,不可能與工件接觸,因此可有效避免焊縫金屬產生夾鎢現象。另外,電弧攪動性好,熔池溫度高,有利于熔池內氣體的釋放。
4.等離子電弧由于壓縮效應及熱電離度較高,電流較小時仍很穩(wěn)定。配用新型的電子電源,焊接電流可以小到0.1A,這樣小的電流也能達到電弧穩(wěn)定燃燒,因此特別適合焊接微型緊密零件。
5.焊縫的深寬比大,熱影響區(qū)小,適合焊接某些可焊性差的材料和雙金屬等。
6.可以產生穩(wěn)定的小孔效應,通過小孔效應,正面施焊的時候可以獲得良好的單面焊雙面成型。
7.焊接成本低,與一般氬弧焊相比,可省電1/3~1/2,省氣1/2~2/3,且在焊接厚度較小的情況下,無需填絲。