浙江至德鋼業有限公司用等離子弧焊焊接304（相當我國鋼號標準06Cr19Ni10）奧氏體(ti)不(bu)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(jing)間腐蝕(shi)能力。
小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)和熔(rong)透(tou)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)，這兩種焊(han)接(jie)(jie)方法，都(dou)適用于(yu)大直徑筒體縱(zong)、環縫的(de)焊(han)接(jie)(jie)。小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)可產生(sheng)強(qiang)有力的(de)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)束，與激光或電子(zi)束焊(han)接(jie)(jie)一樣，它能(neng)夠在(zai)材料上產生(sheng)充分的(de)熔(rong)融。施焊(han)時，壓縮(suo)的(de)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)焰流(liu)速度較快，電弧(hu)(hu)細長而(er)(er)有力，為熔(rong)池前(qian)端穿(chuan)透(tou)焊(han)件而(er)(er)形(xing)成(cheng)一個小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)，焰流(liu)穿(chuan)過母(mu)材而(er)(er)噴出，稱之(zhi)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)效應。由(you)于(yu)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)能(neng)量密度的(de)提高有一定限制。因此，小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)只能(neng)在(zai)有限厚板(ban)上進行(xing)焊(han)接(jie)(jie)。當等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)氣(qi)流(liu)量較小(xiao)(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)柱壓縮(suo)程(cheng)度較弱時，此種等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中只熔(rong)化焊(han)件而(er)(er)不產生(sheng)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)效應，焊(han)縫成(cheng)形(xing)原理與鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)相似，稱為熔(rong)透(tou)型(xing)等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)或稱柔(rou)性等(deng)離(li)(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)，主要用于(yu)3mm以下薄板(ban)單面(mian)焊(han)雙面(mian)成(cheng)形(xing)及厚板(ban)的(de)多層焊(han)。
一、產品焊接時自動焊機裝備配置
配備(bei)了(le)十字(zi)操作架、滾輪架、壓(ya)床及焊(han)(han)(han)(han)接系(xi)統(tong)。縱縫、環縫用不同的工(gong)裝，共用一套焊(han)(han)(han)(han)接系(xi)統(tong)。電(dian)源配備(bei)是法國原(yuan)裝等離子(zi)弧焊(han)(han)(han)(han)電(dian)源，可儲存(cun)參數，通過預先(xian)參數設置并(bing)修改(gai)后保存(cun)，焊(han)(han)(han)(han)接時調用。可調送絲機構由直流電(dian)動(dong)機驅(qu)動(dong)，可輸送φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)(han)(han)(han)絲。
1. 縱縫工裝
縱縫(feng)采用壓床工裝(zhuang)，氣(qi)動琴(qin)健(jian)壓板(ban)分(fen)別(bie)加壓固定工件，配備焊(han)縫(feng)定位裝(zhuang)置(zhi)。壓床上(shang)圓柱形芯軸(zhou)頂端(duan)帶有凹槽銅(tong)墊，槽內通背面(mian)保(bao)護(hu)氣(qi)體(ti)。銅(tong)墊如圖3-85所(suo)示，凹槽寬13mm，深19mm。焊(han)接(jie)縱縫(feng)時采用引(yin)(yin)弧板(ban)和引(yin)(yin)出板(ban)，將小孔起始(shi)區(qu)及收尾區(qu)引(yin)(yin)出筒體(ti)焊(han)縫(feng)以外，以保(bao)證焊(han)縫(feng)質量。
2. 環縫工裝
環縫焊接通過(guo)流(liu)輪架轉動工件(jian)，操作架機(ji)頭在筒體頂端(duan)外側固定焊接。環縫等離(li)子弧焊時(shi)，環縫正面(mian)采(cai)用圓(yuan)弧狀氣(qi)(qi)體保護拖罩，背(bei)面(mian)也采(cai)有圓(yuan)弧狀氣(qi)(qi)體保護裝(zhuang)置，如(ru)圖3-86所示。采(cai)用電(dian)(dian)流(liu)及(ji)離(li)子氣(qi)(qi)量(liang)(liang)遞增的方式形成合適的小(xiao)孔形成區；同樣采(cai)用電(dian)(dian)流(liu)及(ji)離(li)子氣(qi)(qi)量(liang)(liang)遞減的方式獲得小(xiao)孔收尾區。
二、焊接(jie)工(gong)藝評定后的焊接(jie)工(gong)藝要點
1. 焊前準備
a. 坡口選擇
焊接(jie)厚4～8mm板可(ke)(ke)不開坡口，但厚度＞8mm的板最(zui)好(hao)略開坡口，鈍邊留5～6mm，如圖3-87。第一道焊縫(feng)采用(yong)(yong)小孔法焊接(jie)（可(ke)(ke)不加絲），填充焊道則采用(yong)(yong)柔性等離(li)子弧熔透法完成(cheng)，這樣(yang)可(ke)(ke)使焊縫(feng)表面成(cheng)形(xing)美觀(guan)。
b. 裝配好鎢極
調(diao)整好鎢(wu)極內(nei)縮(suo)量及鎢(wu)極與噴(pen)嘴壓縮(suo)孔的同心度(du)(du)，同心度(du)(du)調(diao)節要視(shi)高(gao)頻火花分布情況而(er)定，一般(ban)在(zai)(zai)看到高(gao)頻火花均勻分布在(zai)(zai)鎢(wu)極四周(zhou)75％～80％以上時即可(ke)(ke)。噴(pen)嘴分收(shou)斂擴散型(xing)和普通(tong)圓柱型(xing)。收(shou)斂擴散型(xing)噴(pen)嘴減弱噴(pen)嘴壓縮(suo)程度(du)(du)，但是可(ke)(ke)以采用(yong)更大(da)焊接電流(liu)而(er)不(bu)產生雙(shuang)弧(hu)，這樣可(ke)(ke)加大(da)工件厚度(du)(du)和焊接速(su)度(du)(du)。當鎢(wu)極伸出(chu)噴(pen)嘴時，電弧(hu)變為自(zi)由電弧(hu)，無壓縮(suo)效果。
c. 控制筒體間隙(xi)和錯邊量
焊(han)(han)(han)前要控制筒體間隙(xi)和錯邊量小于1mm。如果錯邊量略大，可以通過(guo)加大焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參數來補(bu)償。裝配(pei)工件時采用手工TIG焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)定位焊(han)(han)(han)點(dian)，每隔150mm焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)一個定位焊(han)(han)(han)縫，長度以4～5mm為宜。
特(te)別提示：焊前要確保焊槍噴嘴與(yu)焊縫中心(xin)同心(xin)，以避免(mian)背面(mian)局部未熔合。
2. 焊接過程(cheng)的控(kong)制
a. 引弧
首先(xian)接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，引燃鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)；然(ran)后迅速接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)焊(han)(han)件之(zhi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，使電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)轉移(yi)到鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)焊(han)(han)件之(zhi)間(jian)(jian)直接(jie)(jie)燃燒(shao)；同(tong)時(shi)切(qie)斷(duan)鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)噴(pen)(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，轉移(yi)型等離子(zi)弧(hu)就正(zheng)(zheng)式建立(li)。在(zai)正(zheng)(zheng)常(chang)工作狀(zhuang)態下，噴(pen)(pen)(pen)嘴不帶(dai)電(dian)(dian)(dian)(dian)，在(zai)開始(shi)引弧(hu)時(shi)產(chan)(chan)生的(de)等離子(zi)弧(hu)只作為建立(li)轉移(yi)弧(hu)的(de)中(zhong)間(jian)(jian)媒介。正(zheng)(zheng)常(chang)的(de)轉移(yi)弧(hu)應建立(li)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)焊(han)(han)件之(zhi)間(jian)(jian)，但對(dui)于某一個(ge)噴(pen)(pen)(pen)嘴，若離子(zi)氣流(liu)量過(guo)小、電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)過(guo)大或者噴(pen)(pen)(pen)嘴與(yu)焊(han)(han)件接(jie)(jie)觸，噴(pen)(pen)(pen)嘴內壁表(biao)面的(de)冷氣膜便容(rong)易(yi)被擊穿而形成串聯雙(shuang)(shuang)弧(hu)。這時(shi)，一個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)產(chan)(chan)生在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)(pen)嘴之(zhi)間(jian)(jian)，另一個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)產(chan)(chan)生在(zai)噴(pen)(pen)(pen)嘴與(yu)焊(han)(han)件之(zhi)間(jian)(jian)，出現(xian)雙(shuang)(shuang)弧(hu)將會破壞正(zheng)(zheng)常(chang)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)，嚴重時(shi)還會燒(shao)毀噴(pen)(pen)(pen)嘴。
b. 焊接中(zhong)工藝參數的(de)選擇
①. 焊接電(dian)流：板厚(hou)和噴嘴(zui)結構確定后，選定穩定形成小孔效應(ying)的(de)合適電(dian)流，且(qie)與離子氣流量有關(guan)。
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、焊接工藝評定后的焊接參數
1. 小(xiao)孔等離子弧(hu)焊(han)焊(han)接參數（不開坡口）（見表(biao)3-77）。
注：焊槍保護氣流量(liang)20～25L／min；拖罩氣體(ti)(ti)流量(liang)20～25L／min；背面保護氣體(ti)(ti)流量(liang)10～15L／min；送絲速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等(deng)離(li)子(zi)弧焊打底，熔(rong)透型等(deng)離(li)子(zi)弧蓋面的焊接(jie)參數(shu)。
注(zhu)：1．第(di)1層(ceng)小孔離子氣Ar流(liu)量6.7L／min；第(di)2層(ceng)熔(rong)透型(xing)離子氣Ar流(liu)量1.3L／min。
2．保護(hu)氣(qi)（氣(qi)體分數）：Ar95％＋He5％，流(liu)量(liang)20L／min；Ar拖罩氣(qi)體流(liu)量(liang)20L／min；Ar背面氣(qi)體流(liu)量(liang)8L／min。
3. 表3-79為小孔(kong)等(deng)離子弧焊(han)進(jin)行打底、焊(han)條電弧焊(han)（SMAW）蓋面的(de)焊(han)接參數。
注：離子氣(qi)Ar流量(liang)6.7L／min；保護(hu)氣(qi)（氣(qi)體分數）：A195％＋He5％，流量(liang)20L／min；Ar拖罩(zhao)氣(qi)20L／min；Ar背氣(qi)8L／min。
可以認(ren)為：對于(yu)板厚8～10mm時開Y形坡(po)口可以多道焊完(wan)成，也可以采用小孔等離子弧(hu)焊打底，而后再用焊條電弧(hu)焊或(huo)熔化極氣體保護組合焊完(wan)成。
四、焊接接頭質(zhi)量評估
經焊接工藝(yi)評定后檢查：
1. 焊縫表面無氣孔有深度不大于(yu)0.5mm的咬(yao)邊，開坡口(kou)比不開坡口(kou)焊縫成形(xing)更美觀。
2. 進行100％X射(she)線檢測，無缺(que)陷。
3. 力學性能檢查(cha)：抗拉強(qiang)度(du)(du)和(he)彎曲試驗(yan)均合格(ge)，符(fu)合ASME IX標(biao)準，厚(hou)度(du)(du)范圍為1.6~20mm。
五、制造能力(li)
該廠除了完成此(ci)產品外(wai)，還用該自動(dong)焊(han)(han)接(jie)裝置成功地在消聲器產品中對不(bu)銹鋼筒體的縱焊(han)(han)縫(feng)，管道(dao)縱、環縫(feng)（管道(dao)長(chang)度(du)一般為6m）進行了焊(han)(han)接(jie)，產品焊(han)(han)接(jie)質(zhi)量穩定且(qie)提高了生產效率。
