第6單元等離子弧焊接與切割ppt課件.ppt

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1、第六單元等離子弧焊接與切割學(xué)習目標：通過本單元的學(xué)習，要使學(xué)生明確等離子弧焊接與切割的基礎(chǔ)知識；掌握等離子弧的形成、特性及應(yīng)用；熟悉等離子弧焊接與切割的特點、工藝及設(shè)備；并對等離子弧堆焊與噴涂有一定的了解。綜合知識模塊一等離子弧的形成及其特性1．等離子弧借助水冷銅噴嘴的外部拘束作用，使弧柱的橫截面受到限制而不能自由擴大時，就可使電弧的溫度、能量密度和等離子體流速都顯著增大。這種用外部拘束作用使弧柱受到壓縮的電弧就是通常所稱的等離子弧。等離子弧是電弧的一種特殊形式，是自由電弧被壓縮后形成的。從本質(zhì)上講，它仍然是一種氣體放電的導(dǎo)電現(xiàn)象。能

2、力知識點一等離子弧的形成2．等離子弧形成原理目前廣泛采用的壓縮電弧的方法是將鎢極縮入噴嘴內(nèi)部，并且在水冷噴嘴中通以一定壓力和流量的離子氣，強迫電弧通過噴嘴孔道，以形成高溫、高能量密度的等離子弧。此時電弧受到下述三種壓縮作用：（1）機械壓縮效應(yīng)（2）熱收縮效應(yīng)（3）電磁收縮效應(yīng)在上述三種壓縮效應(yīng)中，噴嘴孔徑的機械壓縮效應(yīng)是形成等離子弧的前提；熱收縮效應(yīng)則是電弧被壓縮的最主要的原因；電磁收縮效應(yīng)是必然存在的，它對電弧的壓縮也起到一定作用。能力知識點二離子弧的特性1．溫度高、能量密度大普通鎢極氬弧的最高溫度為10000K～24000K，能量密度

3、在104w／cm2以下。等離子弧的最高溫度可達24000～50000K，能量密度可達105～108w／cm2，且穩(wěn)定性好。等離子弧和鎢極氬弧的溫度比較如圖6-2所示，圖中左半部為鎢極氬弧，右半部為等離子弧。圖6-2等離子弧和鎢極氬弧的溫度分布等離子弧由于弧柱被壓縮，橫截面減小，弧柱電場強度明顯提高，因此等離子弧的最大壓降是在弧柱區(qū)，加熱金屬時利用的主要是弧柱區(qū)的熱功率，即利用弧柱等離子體的熱能。所以說，等離子弧幾乎在整個弧長上都具有高溫。這一點和鎢極氬弧是明顯不同的。2．等離子弧的能量分布均衡3．等離子弧的挺度好、沖力大鎢極氬弧的形狀一般

4、為圓錐形，擴散角在45°左右；經(jīng)過壓縮后的等離子弧，其形態(tài)近似于圓柱形，電弧擴散角很小，約為5°左右，因此挺度和指向性明顯提高。等離子弧和鎢極氬弧的擴散角比較如圖6-3所示。圖6-3等離子弧和鎢極氬弧的擴散角外界氣流和磁場對等離子弧的影響較小，不易發(fā)生電弧偏吹和漂移現(xiàn)象。由于弧柱的橫截面受到限制，等離子弧的電場強度增大，電弧電壓明顯提高，U形靜特性曲線上移且其平直區(qū)域明顯減小，如圖6-4所示。圖6-4等離子弧的靜特性4．等離子弧的穩(wěn)定性好能力知識點三等離子弧的類型及應(yīng)用等離子弧按電源的供電方式不同可分為非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型及混合型等離子弧三

5、種類型，如圖6-5所示，特殊情況下還將形成雙弧現(xiàn)象。圖6-5等離子弧的類型a)非轉(zhuǎn)移型b）轉(zhuǎn)移型c）混合型1.非轉(zhuǎn)移型等離子弧鎢極接電源的負極，噴嘴接電源的正極，工件不接電源，電弧是在鎢極與噴嘴孔壁之間燃燒的，在離子氣流的作用下電弧從噴嘴孔噴出，電弧受到壓縮而形成等離子弧，一般將這種等離子弧稱為等離子焰，如圖6－5a）所示。2．轉(zhuǎn)移型等離子弧鎢極接電源的負極、工件接電源的正極，等離子弧燃燒于鎢極與工件之間，如圖6-5b）所示。4．雙弧現(xiàn)象在使用轉(zhuǎn)移型等離子弧進行焊接或切割過程中，當?shù)入x子弧被過度壓縮，冷卻不夠時，就會在鎢極和噴嘴及噴嘴和工

6、件之間產(chǎn)生與主弧并列的電弧，這種現(xiàn)象稱為等離子弧的雙弧現(xiàn)象，如圖所示。在等離子弧焊接或切割過程中，一旦產(chǎn)生雙弧，就會減小主弧電流，破壞等離子弧的穩(wěn)定性，嚴重時還會燒燒毀噴嘴，使焊接或切割工作無法進行。3．混合型等離子弧在工作過程中非轉(zhuǎn)移型弧和轉(zhuǎn)移型弧同時存在，則稱之為混合型（或聯(lián)合型）等離子弧，如圖6－5c）所示。雙弧現(xiàn)象等離子弧不同的類型及應(yīng)用類型特　　　　點應(yīng)　　　用轉(zhuǎn)移型電弧溫度較高常用于金屬的焊接、堆焊與切割非轉(zhuǎn)移型電弧溫度較低噴涂、非金屬的焊接與切割混合型小電流下的電弧穩(wěn)定性好多用于微束等離子弧（<30A）焊接綜合知識模塊二等

7、離子弧焊按焊縫成形原理，等離子弧焊有下列三種基本方法：穿孔型等離子弧焊；熔透型等離子弧焊；微束等離子弧焊。此外，還有一些派生類型，如脈沖等離子弧焊、交流等離子弧焊等。能力知識點一等離子弧焊的基本方法及應(yīng)用穿孔型等離子弧焊又稱穿透型焊接法。該方法是利用等離子弧直徑小、溫度高、能量密度大、穿透力強的特點，在適當?shù)墓に噮?shù)條件下實現(xiàn)的，如圖所示。穿孔型等離子弧焊1．穿孔型等離子弧焊焊接時小孔的照片熔透型等離子弧焊又稱熔入型焊接法，它是采用較小的焊接電流（30～100A）和較低的離子氣流量，采用混合型等離子弧焊接的方法。液態(tài)金屬熔池在弧柱的下面，

8、靠熔池金屬的熱傳導(dǎo)作用熔透母材，實現(xiàn)焊接。2．熔透型等離子弧焊熔透型等離子弧焊示意圖熔透型等離子弧焊基本焊法與鎢極氬孤焊相似。焊接時可加填充金屬，也可不加填充金屬。焊接電流在30A以下的等離子