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能力。
小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)型和熔(rong)透型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，這兩種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法，都適用于(yu)(yu)大直徑筒體縱、環縫(feng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)可產生(sheng)強(qiang)有力(li)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)束，與激光或(huo)電子(zi)(zi)(zi)束焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)一(yi)樣，它(ta)能夠在材料上(shang)產生(sheng)充分(fen)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)融。施焊(han)(han)(han)時(shi)，壓縮的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)焰(yan)流(liu)(liu)速度(du)較快，電弧(hu)(hu)(hu)(hu)細長而有力(li)，為(wei)熔(rong)池前端穿透焊(han)(han)(han)件(jian)而形(xing)成(cheng)一(yi)個小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)，焰(yan)流(liu)(liu)穿過母材而噴(pen)出，稱(cheng)之(zhi)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)效應。由于(yu)(yu)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)能量(liang)密度(du)的(de)(de)(de)(de)提高有一(yi)定限制。因此，小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)只能在有限厚板上(shang)進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。當等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)氣流(liu)(liu)量(liang)較小(xiao)(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)(hu)柱壓縮程(cheng)度(du)較弱時(shi)，此種等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong)只熔(rong)化焊(han)(han)(han)件(jian)而不(bu)產生(sheng)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)效應，焊(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)形(xing)原理與鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)相似，稱(cheng)為(wei)熔(rong)透型等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)或(huo)稱(cheng)柔性等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，主要用于(yu)(yu)3mm以下薄板單面焊(han)(han)(han)雙(shuang)面成(cheng)形(xing)及(ji)厚板的(de)(de)(de)(de)多層(ceng)焊(han)(han)(han)。
一(yi)、產品(pin)焊(han)(han)接(jie)時自動焊(han)(han)機裝備配置
配備了十字(zi)操(cao)作(zuo)架、滾(gun)輪(lun)架、壓床及焊接系統。縱縫、環縫用不同的工裝，共用一套(tao)焊接系統。電源(yuan)配備是法國原(yuan)裝等離(li)子弧焊電源(yuan)，可儲存參(can)數(shu)，通(tong)過預先參(can)數(shu)設置并修改(gai)后保存，焊接時調用。可調送絲機構由直(zhi)流(liu)電動(dong)機驅動(dong)，可輸送φ0.8mm～φ1.6mm的焊絲。
1. 縱(zong)縫工裝
縱縫采用(yong)(yong)壓(ya)床(chuang)(chuang)工裝(zhuang)，氣(qi)動琴健(jian)壓(ya)板(ban)分別(bie)加壓(ya)固定工件，配備焊縫定位裝(zhuang)置。壓(ya)床(chuang)(chuang)上(shang)圓柱形芯軸頂端(duan)帶有(you)凹槽銅墊，槽內(nei)通背面保(bao)護(hu)氣(qi)體(ti)。銅墊如圖3-85所(suo)示，凹槽寬13mm，深19mm。焊接(jie)縱縫時采用(yong)(yong)引弧(hu)板(ban)和(he)引出板(ban)，將(jiang)小(xiao)孔(kong)起始(shi)區及收尾(wei)區引出筒體(ti)焊縫以(yi)外，以(yi)保(bao)證焊縫質量。
2. 環縫工裝(zhuang)
環(huan)縫(feng)焊接通過流(liu)(liu)輪架(jia)(jia)轉動(dong)工(gong)件(jian)，操作架(jia)(jia)機(ji)頭在筒體頂端外側固定焊接。環(huan)縫(feng)等離子弧焊時，環(huan)縫(feng)正面采(cai)(cai)用圓弧狀(zhuang)氣(qi)(qi)體保護拖罩，背面也采(cai)(cai)有圓弧狀(zhuang)氣(qi)(qi)體保護裝置，如圖(tu)3-86所示。采(cai)(cai)用電流(liu)(liu)及離子氣(qi)(qi)量(liang)遞(di)增的(de)方式形成合適的(de)小(xiao)孔形成區；同(tong)樣采(cai)(cai)用電流(liu)(liu)及離子氣(qi)(qi)量(liang)遞(di)減(jian)的(de)方式獲得小(xiao)孔收尾區。
二(er)、焊(han)接(jie)工(gong)藝評定后的焊(han)接(jie)工(gong)藝要點
1. 焊前準(zhun)備
a. 坡口選(xuan)擇
焊接厚(hou)4～8mm板可(ke)不(bu)開坡口，但厚(hou)度(du)＞8mm的板最好(hao)略開坡口，鈍邊留5～6mm，如圖3-87。第(di)一(yi)道焊縫(feng)采(cai)用(yong)(yong)小孔法(fa)焊接（可(ke)不(bu)加絲(si)），填充焊道則采(cai)用(yong)(yong)柔性等離子弧熔透(tou)法(fa)完成(cheng)，這樣可(ke)使(shi)焊縫(feng)表面(mian)成(cheng)形美觀。
b. 裝配好(hao)鎢極
調整好(hao)鎢極(ji)(ji)內縮量及(ji)鎢極(ji)(ji)與(yu)噴(pen)嘴(zui)(zui)壓縮孔的同心(xin)(xin)度，同心(xin)(xin)度調節要視高頻(pin)火花分布(bu)(bu)情況而(er)定，一般在看到高頻(pin)火花均(jun)勻分布(bu)(bu)在鎢極(ji)(ji)四周75％～80％以(yi)上時即(ji)可(ke)(ke)。噴(pen)嘴(zui)(zui)分收斂(lian)擴散型和(he)普通(tong)圓柱型。收斂(lian)擴散型噴(pen)嘴(zui)(zui)減弱噴(pen)嘴(zui)(zui)壓縮程(cheng)度，但是可(ke)(ke)以(yi)采用更大焊接電流(liu)而(er)不產(chan)生(sheng)雙弧(hu)，這樣可(ke)(ke)加大工(gong)件厚度和(he)焊接速度。當鎢極(ji)(ji)伸出(chu)噴(pen)嘴(zui)(zui)時，電弧(hu)變為(wei)自(zi)由(you)電弧(hu)，無壓縮效果(guo)。
c. 控制筒體間隙(xi)和錯邊量
焊(han)前要(yao)控制筒體間隙(xi)和(he)錯邊量(liang)(liang)小于1mm。如(ru)果錯邊量(liang)(liang)略(lve)大(da)，可以(yi)通過(guo)加大(da)焊(han)接參數來補(bu)償。裝配工件時采用手工TIG焊(han)焊(han)接定(ding)位(wei)焊(han)點，每隔150mm焊(han)接一個定(ding)位(wei)焊(han)縫，長度以(yi)4～5mm為宜(yi)。
特別(bie)提示：焊(han)(han)前要(yao)確保焊(han)(han)槍噴嘴與(yu)焊(han)(han)縫中心(xin)同(tong)心(xin)，以避免背面局部未熔合。
2. 焊接過(guo)程的控制
a. 引弧
首先接通鎢(wu)極(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之(zhi)間的電(dian)(dian)(dian)路，引燃鎢(wu)極(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之(zhi)間的電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)；然后迅速(su)接通鎢(wu)極(ji)(ji)和(he)焊件(jian)之(zhi)間電(dian)(dian)(dian)路，使電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)轉(zhuan)移到鎢(wu)極(ji)(ji)和(he)焊件(jian)之(zhi)間直接燃燒(shao)；同時(shi)(shi)切斷鎢(wu)極(ji)(ji)和(he)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之(zhi)間的電(dian)(dian)(dian)路，轉(zhuan)移型(xing)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)就正式建立。在正常工作狀(zhuang)態(tai)下，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)不帶(dai)電(dian)(dian)(dian)，在開始引弧(hu)(hu)時(shi)(shi)產(chan)生(sheng)的等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)只作為建立轉(zhuan)移弧(hu)(hu)的中間媒介。正常的轉(zhuan)移弧(hu)(hu)應(ying)建立在電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)焊件(jian)之(zhi)間，但對于某(mou)一(yi)個(ge)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)，若離(li)(li)子(zi)氣流量過小、電(dian)(dian)(dian)流過大或者(zhe)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)(yu)(yu)焊件(jian)接觸，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)內壁表面的冷(leng)氣膜便容易被(bei)擊穿而形成串(chuan)聯雙弧(hu)(hu)。這時(shi)(shi)，一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之(zhi)間，另一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)(yu)(yu)焊件(jian)之(zhi)間，出現雙弧(hu)(hu)將會破壞正常的焊接，嚴重時(shi)(shi)還會燒(shao)毀(hui)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)。
b. 焊接中(zhong)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)的選擇
①. 焊接電流：板厚和噴嘴結(jie)構確定(ding)(ding)后(hou)，選定(ding)(ding)穩定(ding)(ding)形成小(xiao)孔效應的(de)合(he)適電流，且與離子(zi)氣流量(liang)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(san)、焊接工藝(yi)評定(ding)后的(de)焊接參數(shu)
1. 小孔等離子(zi)弧焊焊接參數（不(bu)開坡口）（見表3-77）。
注：焊槍保(bao)護(hu)(hu)氣流(liu)量(liang)20～25L／min；拖罩氣體流(liu)量(liang)20～25L／min；背面保(bao)護(hu)(hu)氣體流(liu)量(liang)10～15L／min；送(song)絲速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等離子(zi)弧焊(han)打底，熔透型等離子(zi)弧蓋面的(de)焊(han)接參數。
注：1．第(di)1層小孔離子氣Ar流(liu)量(liang)6.7L／min；第(di)2層熔透(tou)型離子氣Ar流(liu)量(liang)1.3L／min。
2．保護氣(qi)（氣(qi)體(ti)分數）：Ar95％＋He5％，流(liu)量(liang)20L／min；Ar拖罩氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)20L／min；Ar背面(mian)氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)8L／min。
3. 表3-79為小孔等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)進行打(da)底、焊(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)（SMAW）蓋面的(de)焊(han)(han)接參數。
注：離子氣Ar流量6.7L／min；保護氣（氣體分數）：A195％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩(zhao)氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可(ke)以認為(wei)：對于板(ban)厚8～10mm時開(kai)Y形坡口可(ke)以多道焊完成，也可(ke)以采(cai)用小孔等離子弧(hu)焊打底，而后再用焊條電弧(hu)焊或熔化(hua)極氣體保護組合焊完成。
四、焊接接頭質量評(ping)估
經焊(han)接工藝評定后檢(jian)查：
1. 焊縫(feng)表面無氣孔有深(shen)度(du)不大于(yu)0.5mm的咬(yao)邊，開(kai)(kai)坡口比不開(kai)(kai)坡口焊縫(feng)成形(xing)更美觀。
2. 進行100％X射線(xian)檢測，無(wu)缺陷。
3. 力學性能(neng)檢查(cha)：抗(kang)拉強(qiang)度和彎曲試驗均合格，符合ASME IX標(biao)準(zhun)，厚度范圍為1.6~20mm。
五、制造能(neng)力(li)
該(gai)(gai)廠(chang)除了(le)完成此產品外(wai)，還用該(gai)(gai)自(zi)動焊(han)接裝置(zhi)成功地在消聲(sheng)器產品中對不銹鋼(gang)筒體的縱焊(han)縫(feng)，管道縱、環縫(feng)（管道長度一般為6m）進(jin)行了(le)焊(han)接，產品焊(han)接質量穩定且提(ti)高了(le)生產效率(lv)。
