一、等離子弧產(chǎn)生及類型

1.等離子弧產(chǎn)生

等離子弧焊是利用高溫的等離子弧來焊接用氣焊和普通電弧焊所難以焊接的難熔金屬的一種熔焊方法。

等離子弧的發(fā)生裝置如圖11-1所示。在鎢極（-極）和焊件（+極）之間加上一個較高的電壓，經(jīng)過高頻振蕩器的激發(fā)，使氣體電離形成電弧。此電弧在通過具有特殊孔型的噴嘴時，經(jīng)過機械壓縮、熱收縮和磁收縮效應(yīng)，弧柱被壓縮到很細(xì)的范圍內(nèi)。這時的電弧能量高度集中，其能量密度可達(dá)10°～10°W/cm2，溫度也達(dá)到極高程度，其弧柱中心溫度可達(dá)16000～33000℃;弧柱內(nèi)的氣體得到了高度的電離，因此，等離子弧不僅被廣泛用于焊接、噴涂、堆焊，而且可用于金屬和非金屬切割。

2.等離子弧類型

按電源連接方式，等離子弧可獲得三種類型。

（1）非轉(zhuǎn)移型弧。鎢極接電源負(fù)極，噴嘴接電源正極，等離子弧體產(chǎn)生于鎢極和噴嘴內(nèi)表面之間（見圖11-2a），工件本身不通電、而是被間接加熱熔化，其熱量的有效利用率不高，故不宜用于較厚材料的焊接和切割。

（2）轉(zhuǎn)移型弧。鎢極接電源負(fù)極，焊件接電源正極，首先在鎢極和噴嘴之間引燃小電弧后，隨即接通鎢極與焊件之間的電路，再切斷噴嘴與鎢極之間的電路，同時鎢極與噴嘴間的電弧熄滅，電弧轉(zhuǎn)移到鎢極與焊件間直接燃燒，這類電弧稱為轉(zhuǎn)移型弧（見圖11-2b）。這種等離子弧可以直接加熱工件，提高了熱量有效利用率，故可用于中等厚度以上工件的焊接與切割。

（3）聯(lián)合型弧。轉(zhuǎn)移型弧和非轉(zhuǎn)移型弧同時存在的等離子弧稱為聯(lián)合型弧（見圖11-2c）。聯(lián)合型弧的兩個電弧分別由兩個電源供電主電源加在鎢極和焊件間產(chǎn)生等離子弧，是主要焊接熱源。另一個電源加在鎢極和噴嘴間產(chǎn)生小電弧，稱為維持電弧。聯(lián)合弧主要用于微弧等離子焊接和粉末材料的噴焊。

二、等離子弧焊原理、類型及適用范圍

1.等離子弧焊原理

等離子弧焊接是指借助水冷噴嘴對電弧的約束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接的方法。它是利用特殊構(gòu)造的等離子弧焊槍所產(chǎn)生的高達(dá)幾萬攝氏度的高溫等離子弧，有效地熔化焊件而實現(xiàn)焊接的過程（見圖11-3）。

2.等離子弧焊類型

等離子弧焊接有三種類型∶小孔型等離子弧焊、熔透型等離子弧焊、微束型等離子弧焊。

（1）小孔型等離子弧焊。利用等離子弧能量密度大、電弧挺度好的特點，將焊件的焊接處完全熔透，并產(chǎn)生一個貫穿焊件的小孔。在表面張力的作用下，熔化金屬不會從小孔中滴落下去（小孔效應(yīng)）。隨著焊槍的前移，小孔在電弧后鎖閉，形成完全熔透的焊縫。

小孔型等離子弧焊采用的焊接電流范圍在100～300A，適宜于焊接2~8mm厚度的合金鋼板材，可以不開坡口和背面不用襯墊進(jìn)行單面焊雙面成形。

（2）熔透型等離子弧焊。當(dāng)?shù)入x子氣流量較小、弧柱壓縮程度較弱時，等離子弧在焊接過程中只熔透焊件，但不產(chǎn)生小孔效應(yīng)的熔焊過程稱為熔透型等離子弧焊，主要用于薄板單面焊雙面成形及厚板的多層焊。

（3）微束型等離子弧焊。采用30A以下的焊接電流進(jìn)行的熔透型等離子弧焊，稱為微束型等離子弧焊。當(dāng)焊接電流小于10A時，電弧不穩(wěn)定，所以往往采用聯(lián)合型弧的形式，即使焊接電流小到0.05~10A 時，電弧仍有較好的穩(wěn)定性。一般用來焊接細(xì)絲和箔材。

3.等離子弧焊適用范圍

等離子弧焊主要用于不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金，以及鎢、鉬等難熔和特種金屬材料的焊接。

等離子弧焊還可以利用特殊構(gòu)造的焊槍，產(chǎn)生等離子弧對焊件表面進(jìn)行堆焊、噴焊和噴涂等。

三、等離子弧焊安全特點

等離子弧溫度高達(dá)幾萬攝氏度以上，由于高溫和強烈的弧光輻射作用而產(chǎn)生的臭氧、氮氧化物等有毒氣體和金屬粉塵的濃度，均比氬致焊高得多。波長2600~2900A的紫外線輻射相對強度，氬弧焊為1.0，等離子弧焊為2.2。有毒氣體和紫外線輻射是主要有害因素。

等離子弧焰流的速度很高，當(dāng)它以10000m/min 的流速從噴嘴高速噴射出來時，則產(chǎn)生噪聲。此外，等離子弧焊在操作過程中，還有高頻電磁場、熱輻射、放射性及電擊等有害因素。