等離子弧焊是借助于水冷噴嘴對電弧的拘束作用,從而獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。
等離子弧焊焊接原理見圖4-47。它利用一個特殊結構的等離子焊槍來產生等離子弧。等離子弧在焊槍內外受到機械壓縮、熱收縮和磁收縮,弧柱斷面被壓縮得較小,形成一個高電流密度、高能量密度、高溫度的電離化程度很高的弧柱。利用這種電弧熔化金屬進行焊接,可獲得質量較高的焊接接頭。焊槍中的鎢極處于噴嘴的中心位置,形成電弧等離子體的是氬氣,外層的保護氣體可用氬氣,也可用氫十氬混合氣。等離子弧焊接的電弧能量比切割用的等離子弧要低,離子流的速度也低。焊接奧氏體型不銹鋼對接焊縫時,用微弧等離子焊,最薄件厚度僅為0.01mm,用大電流等離子弧焊可一道焊成的最大厚度可達8mm。
等離子弧焊接與鎢極氬弧焊相比具有下列特點:
①. 電弧能量集中且溫度高,焊接過程中電弧穩定,焊接速度快,可以縮小焊接接頭熱影響區且焊接變形小,還能提高焊縫內在和外部質量,使焊接接頭力學性能和耐腐蝕性能均優于鎢極氬弧焊。
②. 電弧呈圓柱形且挺直性好,弧長變化對焊件表面加熱點的能量密度影響小,不會由于弧長的改變而影響焊縫成形。等離子弧焊噴嘴到焊件之間的距離高達6.4mm時,弧柱仍不會漂移。
③. 當焊接電流小到0.1A時,電弧仍能穩定燃燒,并保持良好的挺度和方向性。
④. 鎢極縮于噴嘴內,可減少鎢極對焊縫的污染。
⑤. 穿透性等離子弧焊接時,焊件不開坡口,背面無襯墊,可實現單面焊雙面成形。但此時不適宜手工操作、靈活性不如手工鎢極氬弧焊。
⑥. 設備較復雜,工藝參數因素多,匹配要求較嚴格,噴嘴使用壽命較短且氣體耗量較大,只宜在室內焊接。