浙江至德鋼業有限公司用等離子弧焊(han)焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧氏(shi)體不銹鋼筒體縱縫和環縫，所焊筒體直徑為300～1500mm，壁厚4mm（少量6～10mm），產品結構如圖3-84所示。
等離子弧焊（PAW）又稱高能密度焊接，它能量集中，電弧穩定，所需電流較小，對工件的熱輸入較小，熱影響區小，產生的焊接變化也小，同時還能提高焊縫抗晶間腐蝕能力。
小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)型和(he)熔(rong)(rong)透(tou)型等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)，這(zhe)兩(liang)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法，都適用(yong)于大(da)直徑筒體縱(zong)、環縫(feng)的焊(han)(han)接(jie)。小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)型等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)可產生強有(you)(you)力(li)的等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)束，與(yu)激光(guang)或電子(zi)(zi)束焊(han)(han)接(jie)一(yi)樣，它能夠在(zai)材料上產生充(chong)分(fen)的熔(rong)(rong)融(rong)。施焊(han)(han)時，壓(ya)(ya)縮(suo)的等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)焰流速度較(jiao)快，電弧(hu)(hu)(hu)細長而(er)有(you)(you)力(li)，為熔(rong)(rong)池前端(duan)穿透(tou)焊(han)(han)件而(er)形成(cheng)一(yi)個小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，焰流穿過(guo)母材而(er)噴出，稱(cheng)之小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)效(xiao)應。由于等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)能量密度的提高(gao)有(you)(you)一(yi)定(ding)限制(zhi)。因此，小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)型等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)只能在(zai)有(you)(you)限厚板(ban)上進行焊(han)(han)接(jie)。當等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)氣流量較(jiao)小(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)柱壓(ya)(ya)縮(suo)程(cheng)度較(jiao)弱時，此種(zhong)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)在(zai)焊(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中只熔(rong)(rong)化(hua)焊(han)(han)件而(er)不產生小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)效(xiao)應，焊(han)(han)縫(feng)成(cheng)形原理與(yu)鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)相似，稱(cheng)為熔(rong)(rong)透(tou)型等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)或稱(cheng)柔性(xing)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)，主要用(yong)于3mm以下薄板(ban)單面焊(han)(han)雙面成(cheng)形及厚板(ban)的多層焊(han)(han)。
一(yi)、產品焊接時自動焊機裝備(bei)配置(zhi)
配(pei)備了(le)十字操(cao)作架(jia)、滾輪架(jia)、壓床及焊(han)(han)接系統。縱(zong)縫、環縫用不同的工裝，共用一套焊(han)(han)接系統。電(dian)源(yuan)配(pei)備是法國原裝等(deng)離子(zi)弧焊(han)(han)電(dian)源(yuan)，可(ke)儲存參數，通(tong)過預(yu)先參數設置并修改后保(bao)存，焊(han)(han)接時調用。可(ke)調送(song)絲機構由直流電(dian)動機驅動，可(ke)輸送(song)φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)(han)絲。
1. 縱縫工裝
縱縫(feng)(feng)采用(yong)壓床(chuang)工裝，氣(qi)動(dong)琴健壓板(ban)分別加壓固(gu)定(ding)(ding)工件，配備焊縫(feng)(feng)定(ding)(ding)位(wei)裝置。壓床(chuang)上圓柱(zhu)形(xing)芯軸(zhou)頂端帶(dai)有(you)凹(ao)槽銅(tong)墊(dian)，槽內(nei)通背面保護氣(qi)體。銅(tong)墊(dian)如圖3-85所示，凹(ao)槽寬13mm，深19mm。焊接縱縫(feng)(feng)時采用(yong)引(yin)弧板(ban)和引(yin)出(chu)板(ban)，將(jiang)小孔起始(shi)區及收尾區引(yin)出(chu)筒體焊縫(feng)(feng)以(yi)外，以(yi)保證(zheng)焊縫(feng)(feng)質(zhi)量(liang)。
2. 環縫工裝
環縫(feng)焊(han)接通過流輪架轉動工件，操作架機頭在筒體(ti)頂端外(wai)側固定焊(han)接。環縫(feng)等離子(zi)弧焊(han)時，環縫(feng)正面采(cai)(cai)用圓(yuan)弧狀氣體(ti)保(bao)護拖罩(zhao)，背面也(ye)采(cai)(cai)有(you)圓(yuan)弧狀氣體(ti)保(bao)護裝置，如圖(tu)3-86所示。采(cai)(cai)用電(dian)流及離子(zi)氣量遞增(zeng)的(de)方式(shi)形成合適的(de)小孔(kong)形成區；同樣采(cai)(cai)用電(dian)流及離子(zi)氣量遞減的(de)方式(shi)獲得小孔(kong)收尾區。
二、焊(han)接工藝評定后的焊(han)接工藝要點
1. 焊(han)前準備
a. 坡口選(xuan)擇
焊(han)(han)接厚4～8mm板(ban)可(ke)(ke)不開(kai)坡口(kou)，但厚度＞8mm的板(ban)最(zui)好略開(kai)坡口(kou)，鈍邊留5～6mm，如(ru)圖3-87。第(di)一道(dao)(dao)焊(han)(han)縫(feng)采用(yong)小孔法焊(han)(han)接（可(ke)(ke)不加絲），填充焊(han)(han)道(dao)(dao)則采用(yong)柔性等離子弧熔透法完成，這樣可(ke)(ke)使焊(han)(han)縫(feng)表面成形美觀(guan)。
b. 裝配好鎢極(ji)
調整好(hao)鎢(wu)極內縮(suo)(suo)量及鎢(wu)極與噴嘴(zui)(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)(suo)孔的同(tong)心度(du)，同(tong)心度(du)調節要視高(gao)頻火花分布情(qing)況而定，一般在(zai)看(kan)到高(gao)頻火花均勻(yun)分布在(zai)鎢(wu)極四(si)周75％～80％以(yi)(yi)上時(shi)(shi)即可。噴嘴(zui)(zui)(zui)分收(shou)斂(lian)擴(kuo)散(san)型(xing)和(he)普通圓柱型(xing)。收(shou)斂(lian)擴(kuo)散(san)型(xing)噴嘴(zui)(zui)(zui)減(jian)弱噴嘴(zui)(zui)(zui)壓(ya)縮(suo)(suo)程度(du)，但是可以(yi)(yi)采用更(geng)大焊接(jie)電(dian)流而不(bu)產生(sheng)雙弧(hu)(hu)，這(zhe)樣(yang)可加大工件(jian)厚(hou)度(du)和(he)焊接(jie)速(su)度(du)。當鎢(wu)極伸(shen)出噴嘴(zui)(zui)(zui)時(shi)(shi)，電(dian)弧(hu)(hu)變(bian)為自(zi)由(you)電(dian)弧(hu)(hu)，無壓(ya)縮(suo)(suo)效(xiao)果(guo)。
c. 控(kong)制筒(tong)體間隙和(he)錯邊量
焊(han)(han)前要控制筒(tong)體間(jian)隙(xi)和錯邊量小于1mm。如果(guo)錯邊量略(lve)大，可以通過加大焊(han)(han)接參(can)數(shu)來補償。裝配工(gong)件時采用(yong)手(shou)工(gong)TIG焊(han)(han)焊(han)(han)接定(ding)位(wei)焊(han)(han)點，每隔150mm焊(han)(han)接一(yi)個定(ding)位(wei)焊(han)(han)縫，長度以4～5mm為宜。
特別(bie)提示：焊(han)前要確保焊(han)槍噴嘴與焊(han)縫中心同心，以避免背(bei)面局部未熔合。
2. 焊接過(guo)程的控制(zhi)
a. 引(yin)弧
首先接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)路，引燃鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)；然(ran)后迅(xun)速(su)接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)焊件之間(jian)電(dian)路，使電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移到(dao)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)焊件之間(jian)直接(jie)(jie)燃燒(shao)(shao)；同(tong)時(shi)切(qie)斷(duan)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)和(he)噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)路，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移型等離子弧(hu)(hu)(hu)(hu)就正式(shi)建立(li)。在正常工作狀態(tai)下，噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)不帶電(dian)，在開始引弧(hu)(hu)(hu)(hu)時(shi)產(chan)(chan)生的(de)等離子弧(hu)(hu)(hu)(hu)只(zhi)作為建立(li)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)中間(jian)媒介。正常的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移弧(hu)(hu)(hu)(hu)應建立(li)在電(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)焊件之間(jian)，但對(dui)于(yu)某一(yi)個噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)，若離子氣流量過小、電(dian)流過大或者噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)(yu)焊件接(jie)(jie)觸，噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)內壁表(biao)面(mian)的(de)冷氣膜便(bian)容(rong)易被擊穿(chuan)而形成串聯雙弧(hu)(hu)(hu)(hu)。這時(shi)，一(yi)個電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)產(chan)(chan)生在電(dian)極(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)，另一(yi)個電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)產(chan)(chan)生在噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)(yu)焊件之間(jian)，出(chu)現雙弧(hu)(hu)(hu)(hu)將(jiang)會破壞正常的(de)焊接(jie)(jie)，嚴重時(shi)還會燒(shao)(shao)毀噴(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)。
b. 焊(han)接中(zhong)工藝(yi)參數的選擇
①. 焊接電(dian)流：板厚和噴嘴結構確定后(hou)，選定穩定形成(cheng)小(xiao)孔效應的合適電(dian)流，且與離子氣(qi)流量有關。
②. 焊接速度：焊接速度是影響小孔效應的一個重要參數。其他條件一定時，焊速增大，焊接熱輸入減小，小孔直徑亦隨之減小，最后消失；反之如果焊速太低，母材過熱，背面焊縫會出現下陷，甚至燒穿。
③. 離子氣流量：離子氣流量增大，可使等離子流力度和熔透能力增大，在其他條件不變時，為了形成小孔效應，必須要有足夠的離子氣流量；但離子氣流量過大也不好，會使小孔直徑過大而不能保證焊縫成形。總之，噴嘴孔徑確定后，離子氣流量、焊接電流和焊接速度這三者之間要有機地匹配，才能獲得滿意的焊縫。
c. 其(qi)他參數的選(xuan)擇
①. 噴嘴距離一般取3～8mm。
②. 等離子弧焊槍有兩層氣體，即從噴嘴流出的離子氣和從保護氣罩流出的保護氣，保護氣體流量一般在15～30L／min。有時為了加強保護，還需使用保護拖罩及通氣的背面墊板以擴大保護氣的保護范圍。
③. 小孔效應的等離子氣流為4.0～6.5L／min；熔透性的等離子氣流量應小些，范圍在1.5～2.0L／min。
三、焊接(jie)工(gong)藝(yi)評定后(hou)的焊接(jie)參數
1. 小孔等離子弧(hu)焊焊接(jie)參數（不開坡口）（見表3-77）。
注(zhu)：焊(han)槍保護氣流量(liang)20～25L／min；拖罩氣體(ti)流量(liang)20～25L／min；背面保護氣體(ti)流量(liang)10～15L／min；送絲速(su)度120～180cm／min。
2. 表(biao)3-78為小(xiao)孔等離子(zi)弧焊(han)打底，熔透型(xing)等離子(zi)弧蓋面的焊(han)接參(can)數。
注：1．第1層小孔(kong)離子氣Ar流(liu)量(liang)6.7L／min；第2層熔透型離子氣Ar流(liu)量(liang)1.3L／min。
2．保護氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體分數）：Ar95％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩(zhao)氣(qi)(qi)體流量20L／min；Ar背面氣(qi)(qi)體流量8L／min。
3. 表3-79為小孔等離(li)子(zi)弧(hu)焊進行打底(di)、焊條電弧(hu)焊（SMAW）蓋面的焊接參數。
注：離(li)子氣Ar流(liu)量6.7L／min；保護氣（氣體分數）：A195％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可(ke)以認為：對于板厚8～10mm時開Y形坡(po)口(kou)可(ke)以多道焊(han)完成(cheng)，也可(ke)以采(cai)用(yong)小孔等離子弧焊(han)打底，而后再用(yong)焊(han)條電弧焊(han)或(huo)熔化極氣體保護組合焊(han)完成(cheng)。
四、焊接接頭(tou)質量評估
經焊接工藝評定后檢查：
1. 焊(han)縫表面無(wu)氣(qi)孔有(you)深(shen)度不大于0.5mm的(de)咬(yao)邊，開坡口比不開坡口焊(han)縫成(cheng)形更美觀。
2. 進行100％X射線檢測(ce)，無(wu)缺陷。
3. 力學(xue)性能(neng)檢查(cha)：抗(kang)拉強度(du)(du)和彎曲試(shi)驗均合(he)格，符合(he)ASME IX標準，厚(hou)度(du)(du)范圍(wei)為1.6~20mm。
五、制造(zao)能(neng)力
該(gai)廠除了完成此產品(pin)外，還用該(gai)自動焊(han)接裝(zhuang)置成功地在消聲(sheng)器產品(pin)中對不銹鋼筒體的縱焊(han)縫，管道縱、環縫（管道長度一般為(wei)6m）進行了焊(han)接，產品(pin)焊(han)接質量穩定且提(ti)高了生產效率。
