浙江至德鋼業有限公司用等(deng)離(li)子弧焊焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧氏(shi)體不銹(xiu)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(shi)能力。
小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)和熔透(tou)型(xing)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，這兩種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法，都(dou)適用(yong)于(yu)大直(zhi)徑筒體縱、環縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)。小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)可產(chan)生(sheng)(sheng)強有力(li)的(de)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)束(shu)，與激光或電子(zi)(zi)(zi)束(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)一樣(yang)，它(ta)能夠(gou)在(zai)材料上產(chan)生(sheng)(sheng)充分的(de)熔融。施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)，壓縮的(de)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)焰流速度(du)較快，電弧(hu)(hu)細長而有力(li)，為熔池前端穿透(tou)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件而形成(cheng)(cheng)一個(ge)小(xiao)(xiao)孔(kong)，焰流穿過(guo)母材而噴(pen)出(chu)，稱之小(xiao)(xiao)孔(kong)效應。由于(yu)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)能量密度(du)的(de)提(ti)高有一定限制。因此，小(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)只能在(zai)有限厚板上進行焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)。當等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)氣流量較小(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)柱壓縮程(cheng)度(du)較弱時(shi)，此種(zhong)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中只熔化焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件而不產(chan)生(sheng)(sheng)小(xiao)(xiao)孔(kong)效應，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)(cheng)形原理與鎢極氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)相似(si)，稱為熔透(tou)型(xing)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)或稱柔(rou)性(xing)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，主要用(yong)于(yu)3mm以(yi)下薄板單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙面成(cheng)(cheng)形及厚板的(de)多層焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)。
一、產品焊(han)接(jie)時自動(dong)焊(han)機裝備(bei)配置
配備了(le)十字(zi)操作架(jia)、滾輪架(jia)、壓床及焊(han)接(jie)(jie)系(xi)(xi)統。縱縫、環縫用(yong)不(bu)同的工(gong)裝(zhuang)(zhuang)，共用(yong)一套焊(han)接(jie)(jie)系(xi)(xi)統。電源配備是(shi)法國原裝(zhuang)(zhuang)等離(li)子弧焊(han)電源，可(ke)儲存(cun)參數，通(tong)過預先參數設(she)置并修改后保(bao)存(cun)，焊(han)接(jie)(jie)時調用(yong)。可(ke)調送(song)絲機(ji)構由直流(liu)電動機(ji)驅動，可(ke)輸(shu)送(song)φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)絲。
1. 縱縫工裝
縱縫采(cai)用(yong)壓(ya)(ya)床工裝，氣動琴健壓(ya)(ya)板分別(bie)加壓(ya)(ya)固定工件，配備焊(han)縫定位裝置。壓(ya)(ya)床上圓柱(zhu)形芯軸頂端帶有凹(ao)槽(cao)銅墊，槽(cao)內通背面(mian)保護氣體。銅墊如圖3-85所示(shi)，凹(ao)槽(cao)寬13mm，深(shen)19mm。焊(han)接(jie)縱縫時采(cai)用(yong)引(yin)弧(hu)板和引(yin)出板，將小孔起始(shi)區(qu)及收(shou)尾區(qu)引(yin)出筒(tong)體焊(han)縫以外(wai)，以保證焊(han)縫質量。
2. 環縫工裝
環(huan)縫(feng)焊接通過(guo)流(liu)輪架(jia)轉動工件(jian)，操作架(jia)機頭(tou)在筒體頂端外側(ce)固(gu)定焊接。環(huan)縫(feng)等離子(zi)弧(hu)焊時，環(huan)縫(feng)正面采(cai)用(yong)(yong)圓弧(hu)狀氣體保護(hu)拖罩(zhao)，背面也采(cai)有圓弧(hu)狀氣體保護(hu)裝置，如圖3-86所示。采(cai)用(yong)(yong)電流(liu)及離子(zi)氣量遞增的方式形(xing)(xing)成合適的小孔(kong)形(xing)(xing)成區；同(tong)樣采(cai)用(yong)(yong)電流(liu)及離子(zi)氣量遞減的方式獲得小孔(kong)收尾(wei)區。
二、焊接工藝(yi)評定后的焊接工藝(yi)要(yao)點
1. 焊前準備
a. 坡(po)口選擇
焊(han)接厚4～8mm板(ban)可(ke)(ke)不開坡口，但(dan)厚度＞8mm的板(ban)最好(hao)略開坡口，鈍(dun)邊留5～6mm，如圖(tu)3-87。第一道焊(han)縫采用(yong)小孔法(fa)焊(han)接（可(ke)(ke)不加絲(si)），填充焊(han)道則采用(yong)柔性等離子弧熔透法(fa)完成，這樣可(ke)(ke)使焊(han)縫表面成形美觀。
b. 裝配(pei)好(hao)鎢極
調(diao)整好鎢極內縮(suo)量(liang)及(ji)鎢極與(yu)噴嘴(zui)壓(ya)縮(suo)孔的同心(xin)度(du)(du)(du)，同心(xin)度(du)(du)(du)調(diao)節要視(shi)高頻火(huo)花分(fen)布(bu)情況而定，一般(ban)在看到(dao)高頻火(huo)花均(jun)勻分(fen)布(bu)在鎢極四周75％～80％以上時(shi)即可。噴嘴(zui)分(fen)收(shou)斂擴散型和普通圓柱型。收(shou)斂擴散型噴嘴(zui)減弱噴嘴(zui)壓(ya)縮(suo)程度(du)(du)(du)，但是可以采用更(geng)大焊(han)接電(dian)流而不(bu)產生雙弧(hu)，這樣(yang)可加大工(gong)件厚度(du)(du)(du)和焊(han)接速度(du)(du)(du)。當鎢極伸出噴嘴(zui)時(shi)，電(dian)弧(hu)變(bian)為自由(you)電(dian)弧(hu)，無壓(ya)縮(suo)效果。
c. 控制筒體(ti)間隙(xi)和錯邊量(liang)
焊(han)前要(yao)控制(zhi)筒體(ti)間隙和錯邊(bian)量小于1mm。如果錯邊(bian)量略(lve)大，可以(yi)通過加大焊(han)接(jie)參數來補償(chang)。裝配工件時采用手(shou)工TIG焊(han)焊(han)接(jie)定位焊(han)點，每隔150mm焊(han)接(jie)一個定位焊(han)縫，長度以(yi)4～5mm為(wei)宜。
特別提示：焊前(qian)要確保(bao)焊槍(qiang)噴(pen)嘴與焊縫中心同心，以(yi)避免背面局部未熔合(he)。
2. 焊接(jie)過程的控制
a. 引弧
首先接通鎢極(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，引(yin)燃鎢極(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)弧(hu)；然(ran)后迅速接通鎢極(ji)和(he)焊(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，使電(dian)弧(hu)轉(zhuan)移(yi)到鎢極(ji)和(he)焊(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)直接燃燒；同時(shi)切斷鎢極(ji)和(he)噴(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，轉(zhuan)移(yi)型等離子(zi)(zi)弧(hu)就正(zheng)式建(jian)(jian)立。在(zai)正(zheng)常工作狀態(tai)下，噴(pen)(pen)嘴不帶電(dian)，在(zai)開始引(yin)弧(hu)時(shi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)等離子(zi)(zi)弧(hu)只作為建(jian)(jian)立轉(zhuan)移(yi)弧(hu)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)媒介。正(zheng)常的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)移(yi)弧(hu)應建(jian)(jian)立在(zai)電(dian)極(ji)與(yu)焊(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，但對于某一(yi)個噴(pen)(pen)嘴，若離子(zi)(zi)氣流量過小、電(dian)流過大(da)或者(zhe)噴(pen)(pen)嘴與(yu)焊(han)件(jian)接觸(chu)，噴(pen)(pen)嘴內壁表面的(de)(de)(de)(de)冷(leng)氣膜便容易(yi)被(bei)擊(ji)穿而形成串聯(lian)雙弧(hu)。這(zhe)時(shi)，一(yi)個電(dian)弧(hu)產生(sheng)(sheng)在(zai)電(dian)極(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，另一(yi)個電(dian)弧(hu)產生(sheng)(sheng)在(zai)噴(pen)(pen)嘴與(yu)焊(han)件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，出現雙弧(hu)將會破壞正(zheng)常的(de)(de)(de)(de)焊(han)接，嚴重時(shi)還會燒毀噴(pen)(pen)嘴。
b. 焊接中工藝參數的選擇
①. 焊接電(dian)流：板(ban)厚(hou)和噴(pen)嘴結構確(que)定(ding)后，選定(ding)穩定(ding)形(xing)成小孔效應的(de)合適電(dian)流，且(qie)與離子氣流量有關。
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. 其他參(can)數的選擇
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、焊接工藝評定(ding)后的焊接參數
1. 小孔等離子弧(hu)焊焊接參數(shu)（不開坡口）（見表3-77）。
注：焊槍保護氣流量(liang)20～25L／min；拖罩氣體流量(liang)20～25L／min；背(bei)面保護氣體流量(liang)10～15L／min；送(song)絲(si)速度120～180cm／min。
2. 表(biao)3-78為小孔等離子(zi)弧(hu)焊打底，熔(rong)透型等離子(zi)弧(hu)蓋面(mian)的(de)焊接參(can)數(shu)。
注(zhu)：1．第1層小(xiao)孔離子氣Ar流量6.7L／min；第2層熔透(tou)型離子氣Ar流量1.3L／min。
2．保護氣(qi)（氣(qi)體分數(shu)）：Ar95％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩氣(qi)體流量20L／min；Ar背面氣(qi)體流量8L／min。
3. 表3-79為小(xiao)孔等離子弧(hu)(hu)焊(han)(han)進行打底、焊(han)(han)條電弧(hu)(hu)焊(han)(han)（SMAW）蓋面的焊(han)(han)接(jie)參數(shu)。
注：離子氣Ar流量6.7L／min；保(bao)護氣（氣體分數(shu)）：A195％＋He5％，流量20L／min；Ar拖(tuo)罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可以(yi)認為(wei)：對于板厚8～10mm時開Y形坡口可以(yi)多(duo)道焊(han)(han)完(wan)成(cheng)，也可以(yi)采用(yong)(yong)小孔等離子弧焊(han)(han)打底，而后(hou)再用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)或熔(rong)化極氣體保護組合焊(han)(han)完(wan)成(cheng)。
四、焊接(jie)接(jie)頭質量評估
經焊(han)接工藝評(ping)定后檢查(cha)：
1. 焊縫表面(mian)無氣孔有(you)深度不大于(yu)0.5mm的咬邊(bian)，開坡(po)口(kou)比不開坡(po)口(kou)焊縫成形更美觀。
2. 進行100％X射線檢(jian)測，無缺陷。
3. 力學性能(neng)檢查：抗(kang)拉強度(du)和彎曲試驗均合格，符合ASME IX標準，厚度(du)范圍(wei)為1.6~20mm。
五、制造能力
該廠除了(le)完(wan)成(cheng)此產(chan)(chan)品外，還(huan)用該自動焊(han)接裝置成(cheng)功地在(zai)消聲器產(chan)(chan)品中對不銹鋼筒體的縱焊(han)縫(feng)，管道(dao)縱、環縫(feng)（管道(dao)長度一般為6m）進行了(le)焊(han)接，產(chan)(chan)品焊(han)接質量穩定且提(ti)高(gao)了(le)生產(chan)(chan)效率。
