等离子焊接与切割（结题版）.ppt

　　对塑性较好的焊材，用填丝等离子弧堆焊，且多用热丝法。 　　对硬脆的焊材用粉未等离子弧堆焊(等离子弧喷焊)，使用双电源的混合型等离子弧更好。 热喷涂thermalspray：以某种形式的热源将喷涂材料加热, 受热的材料形成熔融或半熔融状态的微粒, 这些微粒以一定的速度冲击并沉积在清洁而粗糙的基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。 　　热喷涂是现代机械制造和设备维修中广泛应用的一项表面工程技术，具有零件受热小、基体组织不改变、零件变形小、涂层性能广泛等优点。 喷涂不是焊接，因为喷涂层与工件的结合主要是机械结合。 等离子弧喷涂过程 　　同样作为一项表面工程技术，喷涂与堆焊的比较见下表。 1~15 通常无 涂层孔隙率% 1～25 几乎不受限制 几乎不受限制 一般适用于简单形状 无限制 热喷涂 达25 金属 金属 对小孔有困难 易变形件除外 堆焊 涂层厚度mm 表面材料 零件的材料 零件几何形状 零件尺寸 较细 较粗 表面粗糙度 1~10 1~70 沉积率Kg/h 通常需封孔 喷砂 低 一般 热喷涂 消除应力 机械清理 通常很高 高 堆焊 后处理 预处理 热输入 结合强度 按热源分，热喷涂主要有三种： ⑴火焰喷涂，包括 ①粉末火焰喷涂 ②丝极火焰喷涂 ⑵电弧喷涂（丝极） ⑶等离子弧喷涂（粉末） 　　等离子弧的喷涂具有其它喷涂方法的不具备的优势，因而应用广泛（原理如上图） 　　①喷涂材料几乎不受限制（可喷涂非金属）； 　　②不改变基体的热处理状态、焊件无变形； 　　③涂层薄而致密，结合强度高； 　　④工艺稳定、生产率高。 　　超音速等离子弧喷涂——电弧速度高达3600m/s，温度可达18000℃，可喷涂的材料包括各种金属、合金、碳化物和陶瓷材料等100多种，沉积率达90%，涂层性能优于普通等离子弧喷涂。 　　低压等离子弧喷涂——在约5KPa的（保护气氛低真空）环境下进行喷涂。 　　等离子射流延长，有利于熔化；颗粒飞行阻力小、速度高，有利于沉积和结合；工件可预热而不氧化，孔隙率可低至1%以下。 * * 第七章 等离子弧焊接与切割 （PAW PAC） 本章重点： 　　（空气）等离子弧切割 本章难点： 　　①等离子弧的获得； 　　②（穿透型）等离子弧焊接。 学习建议： 　　①等离子弧焊接成本高，设备、工艺复杂，仅用于一些特殊场合的焊接，故本章不作为重点内容，不作详细讨论； 　　②将来工作接触最多的为空气等离子弧切割，因此本章内容以空气等离子弧切割为重点； 　　③ 有关（空气）等离子弧切割，还可以参考“松下焊接教程——等离子弧切割”的内容。 　 　一、等离子弧的形成 第一节 等离子弧的形成及其特性 　等离子体：物质存在的一种状态(右图） 　有关等离子体更详细的情况，可参看/ 　等离子态及其形成过程（下图） 1、等离子弧（Plasma arc） 　 是一种压缩电弧（相对于自由电弧如TIG电弧而言） 　 自由电弧——电流增大，弧柱直径增大，二者不能独立调节，所以电流密度、能量密度和温度的增加受限。 　 压缩电弧——电流增大，但弧柱直径不能相应增大，则能量密度、温度、等离子体流速显著增大。 　应用：焊接、切割、堆焊、喷涂、冶金 　2、等离子弧的形成原理 　 如何压缩？ 　 途径：将电极内缩于导电喷嘴内部，产生三种压缩作用 电弧通过小孔——机械压缩（前提） 离子气冷却——热收缩（主因） 电磁收缩——使弧柱变得更细 　结果：电弧直径变小、温度升高、能量密度增大 　喷嘴孔道形状和尺寸—— 　 形状：圆柱形（常用）　 喇叭形（喷涂多用）　 梅花形（切割多用） 　 尺寸：喷嘴孔径dn及孔道长度ln是压缩喷嘴的两个重要尺寸。 孔径越小、孔道越长，压缩程度越大。它们之间的配 合关系见上表。 转移型 60~90 1.0~1.2 1.6~3.5 联合型 25~45 2.0~6.0 0.6~1.2 电弧类型 压缩角 孔道比 喷嘴孔径 　3、等离子弧的影响因素 　 电流——电流越大，压缩程度越高 　 　 内缩度（影响压缩程度）和同心度（影响电弧稳定性） 　 内缩长度Lr一般取Lr=Lo+ 0.2mm。 　 安装电极时应注意电极与喷嘴应保持同心。一般焊接时要求高频火花布满圆周75%~80%以上（可根据电极和喷嘴之间的高频火花在电极四周的分布情况检查 ）。 　 离子气体种类及流量－－在一定范围内，气体的携热性越强、流量越大，压缩程度越高，也有利于电弧的稳定。 　喷嘴孔径、电流大小、气体流量的配合可参见下表。 2.83 200 ~ 500 4.8 2.36 150 ~ 300 3.2 1.89 100