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等离子焊接1/12目录1.等离子焊接方法简介…………………………………………………………21.1简介……………………………………………………………………………21.2等离子电弧……………………………………………………………………21.3等离子基本焊接方法…………………………………………………………32.等离子焊接设备及其主要功能………………………………………………32.1PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源…………………………………32.2HP400等离子焊枪……………………………………………………………52.3等离子焊接控制电源…………………………………………………………62.4RC-3型冷却水箱………………………………………………………………62.5焊接工装………………………………………………………………………73.等离子焊接方法的主要参数…………………………………………………83.1焊接电流………………………………………………………………………83.2等离子气流量…………………………………………………………………83.3焊接速度………………………………………………………………………83.4喷嘴距离………………………………………………………………………93.5正面保护气流量………………………………………………………………94.等离子焊接操作及其注意事项………………………………………………95.常见故障及其解决方法………………………………………………………11等离子焊接2/121.等离子焊接方法简介1.1简介等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法，电流范围可达0.1~500A，适合于厚度在0.1mm~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接，采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度，从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产，以及等离子焊接工艺拟订和更新，并取得了显著的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备，并已成功的应用到染整、食品、管道等行业的生产和制造之中，并得到了广大用户的一致好评。下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例：图1操作机等离子焊接的应用图2边梁等离子焊接的应用1图3边梁等离子焊接的应用2图4纵环缝等离子焊接的应用1.2等离子电弧等离子焊接主要是获得等离子弧，等离子弧是利用等离子枪将阴极和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。等离子焊接3/12自由电弧经过等离子焊枪中的三个压缩：机械压缩，热压缩和电磁压缩后形成等离子电弧，等离子电弧的功率及温度明显高于自由电弧，其功率基本上是自由电弧的两倍。等离子电弧主要分为三种类型：1.非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。2.转移型等离子电弧金属材料的焊接一般采用此电弧。3.联合型电弧主要用于电流小于30A以下的微束等离子焊接。1.3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：小孔型等离子焊接及熔透型等离子焊接。1.小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子焊接的方法称为小孔型等离子焊接。小孔型等离子焊接的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚的范围：1.6~9mm。小孔法一般用于平焊。由于小孔法产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。2.熔透型等离子焊接焊接过程只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子焊接方法。当离子气较小，弧柱受压缩的程度较弱时，这种等离子弧在焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应，焊缝成形原理与氩弧焊类似。主要用于薄板焊接及厚板多层焊。2.等离子焊接设备及其主要功能完整的自动等离子焊接设备包括焊枪、控制电源、焊接电源、水箱和焊接工装等，各种设备在等离子焊接的过程中发挥着自己不同的作用。2.1PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源华恒公司完整的引进了德国EWM公司生产的PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源，PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源以其卓越的性能为等离子等离子焊接4/12焊接的稳定奠定了基础。其本身采用先进IGBT的逆变技术，满足了电源具有陡降或垂降特性的要求，电源具有电流递增和电流衰减等功能，为等离子焊接制定合理的工艺提供了保障。PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源的主要技术参数如下表：表1.技术参数图5PHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源焊接电源5～400A暂载率（20℃）400A45%300A100%空载电压92V输入电压3×380V（-25%～+20%）输入频率50/60Hz熔断器3×25A最大输出功率29Kva维弧电流5～25A（预备值10A）焊枪冷却方式水冷防护等级1P23电源尺寸725×350×840mm电源重量55kgPHOENIXEWA400DC-P等离子焊接电源与普通的焊接电源相比具有其先进的性能特点：数字化等离子逆变焊接电源独特的移动小车结构，移动方便；合理的模块化设计，维护方便可在网路电压波动很大的情况下工作数字电路系统保证了高质量环缝的重现性一元化调节焊接参数，只需选定焊接材料、材料厚度、钨极直径、焊接形状，焊机将自动提供优化的焊接参数气体通过检查采用了定时和不定时两种方式维弧电弧通过专门的显示灯显示，维弧电流可调范围5A-25A（出厂时设定在10A）等离子焊接5/12通过焊接的专家系统或EWM的软件程序TETRIXPCT300（可选），用户可很方便地设定自己的专用焊接参数带有计算机接口，可实现与计算机联网；带有遥控接口，可与送丝机配套使用适用于各种高低合金钢、镍、铜、钛、锌及其合金材料，以及特殊金属的焊接2.2HP400等离子焊枪等离子焊接时产生等离子电弧并用以进行焊接的工具称为等离子焊枪。等离子焊枪结构比TIG焊枪更为复杂，压缩喷嘴是等离子焊枪的关键部件。等离子焊枪结构要有以下几个特点：1.能固定钨极与喷嘴之间的相对位置，并要求钨极与喷嘴孔径同心。2.能水冷钨极及喷嘴。3.喷嘴与钨极绝缘，以便在钨极与喷嘴间产生非转移弧。4.采用单独的气路分别导入离子气与保护气。图6等离子焊枪等离子喷嘴是等离子焊枪产生等离子弧的关键零件之一，它对电弧直径起机械压缩作用，它是一个铜质的水冷喷嘴。压缩喷嘴的结构、类型、和尺寸决定了等离子弧的性质。图7等离子喷嘴喷嘴孔径dn和孔道的长度l0是等离子喷嘴的两个重要尺寸，常以l0/dn来等离子焊接6/12表示压缩特征，称为孔道比，常用的孔道比如下表：表2喷嘴孔道比喷嘴孔径dn/mm孔道比l0/dn0.6-1.22.0-6.01.6-3.51.0-1.2华恒公司生产的喷嘴的孔径有两种：ф2.8和ф3.2，孔道比为1.0，为了能保证每次定位的孔道比相同，专门生产了钨极高度调整块如图所示。如果不采用钨极定位块来定位，孔道就很难保证相同，这样就会产生相同的参数焊接出不同的焊缝，给焊接工艺的制定带来困难。图8钨极调整块2.3等离子焊接控制电源除焊接电源提供电流以外，焊接工装如行走小车、十字滑架和送丝等动作均由焊接控制电源来控制，电源如图所示。根据现场工况，可选用不同功能的控制方式，控制功能如下：提前送气和滞后停气直流/脉冲电流横梁小车运动图9焊接控制电源送丝运动弧长控制横摆功能参数存储：70组可分区间：10个2.4RC-3型冷却水箱RC-3型冷却水箱是一种高效节能的冷却设备，主要用于进行等离子焊接时起到冷却焊枪的作用，它的水箱容量大，冷却效果好。等离子焊接7/12性能特点：等离子焊接电源不可缺少的理想配套设备，是等离子焊接结果100％重现性的有效保证主要控制冷却水的温度，从而保证了冷却水对等离子电弧压缩的挺度由法国生产的高效冷凝器、德国EBM风扇电机、进口温控器和德国EWM水检测传感器及水箱等组成容量大，冷却能力强图10RC-3型冷却水箱电子调温，温度调节范围广数字显示设定温度和实际温度可设定两次除霜周期的间隙时间，以时间控制除霜主要技术参数：电源额定电压1×220V50Hz额定负载1.2KW冷却能力3389W（在±15°条件下）水箱容量85升温度调节范围-5℃～+30℃2.5焊接工装华恒公司生产的专机包括：HL系列、HWH系列、HCJ系列、HB系列、LMX系列等，并且可以根据客户的产品形式设计出不同的专机构造。等离子焊接应用在HL系列和HCJ系列中的比较广泛，其构造如图所示：等离子焊接8/12图11HL系列专机图12HCJ系列专机3.等离子焊接方法的主要参数等离子焊接的形式如图所示，在等离子焊接过程中主要的参数有焊接电流、等离子气流量、焊接速度、正保气流量和喷嘴的距离，其中最主要的是离子气流量和焊接电流以及焊接速度。图13等离子焊接示意图3.1焊接电流在等离子焊接过程中，和其他电弧焊接一样，焊接电流增加，等离子弧穿透能力增加。焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定的，电流过小，不能形成小孔，电流过大，又将因小孔直径过大而使熔池金属坠落。此外，电流过大还可能引起双弧现象。因此，在焊枪及喷嘴结构选定后，电流只能限定在一定的范围之内，而这个范围和其他焊接参数如等离子气流量和焊接速度等参数有关，在其他参数选定之后，焊接电流和另一可变参数的关系为如：焊接速度增加，相应的焊接电流也要加大；焊接速度降低，焊接电流要减小。等离子气流量增加，焊接电流要减小；等离子气流量减小，焊接电流要增加。3.2等离子气流量在等离子焊接过程中，等离子气是一个重要的焊接参数，因为等离子焊接与TIG焊不同之处在于获得了等离子气流也就是在3万℃的极高温度下，利用电离化气体发射一种能贯穿电弧的气体流，从而产生等离子，所以电弧的穿透力大小与之有着密切关系。等离子气流量增加，可使等离子流力和穿透力增大，在其他条件不变的条件下，为了形成小孔，必须需要足够的离子气流量，但是离子气流量过大也不好，会使小孔直径过大而不能保证焊缝成型。在喷嘴孔径确定之后，等离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定，三者之间存在适当的匹配关系。3.3焊接速度焊接速度也是影响小孔效应的一个重要参数。在其他条件一定时，焊接速度等离子焊接9/12增加，焊缝的热输入减小，小孔直径亦随之减小，最后消失。反之，如果焊速太低，母材会过热，背面焊缝会出现下陷甚至熔池泄露等缺陷。焊接速度和焊接电流以及等离子气流量之间是相互影响的，它们之间的关系就不在赘述。3.4喷嘴距离喷嘴和工件之间的距离对其它参数的影响与TIG焊相比不是很敏感，因为等离子电弧的挺度好，TIG焊的扩散角是45º，而等离子焊接的为5º，基本上是圆柱形。距离过大，熔透能力降低；距离过小则造成喷嘴被飞溅物粘污，一般取3-8mm。图14扩散角3.5正面保护气流量正面保护气流量应与等离子气流量有一个适当的比例，离子气流量过小而保护气流量太大会导致气流紊乱，将影响电弧的稳定性和保护效果。正面保护气一般取15-30L/MIN。4.等离子焊接操作及其注意事项要进行自动等离子焊接时，正确的操作是十分关键的，错误操作可能导致意想不道严重的后果。在一套等离子自动焊接系统中，从开机到最后的关气，有一定的先后顺序：1.在进行等离子焊接之前，要先磨好钨极，根据电流的大小来选择合适的钨极形状。然后装好钨极，并调节好钨极内缩量及钨极与喷嘴压缩孔同心。同心度的调节情况要看高频火花的分布情况来决定，一般要看到高频火花均匀的分布在钨极的四周就可。图15调节好的等离子焊枪2.打开各种保护气的调节器及压缩空气气阀。3.检查等离子水箱中是否有加水，而且加入的水必须为蒸馏水。在加入水之等离子焊接10/12后打开水箱稳压器，开水箱，打开焊接电源及控制电源。注：打开水箱之后，在水流量计中会有流量显示，如果没有显示，要关电检查原因。图16水箱界面图17气体及水流量计4.调节输入合适的工艺参数到控制电源中。焊接参数包括送气时间、焊接电流、焊接速度、送丝速度、横摆及弧压跟踪等5.模拟焊接，观察小车的行走方向，是否送丝，调节好各种保护气的流量等。图18控制面板6.打开维弧，装好工件，调节工件对接缝的中心在成型槽的正上方，并和等离子焰中