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(jing)間腐蝕能力。
小(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)和熔(rong)透型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)，這兩(liang)種焊(han)(han)(han)(han)接方法，都適用(yong)于大直徑筒(tong)體縱(zong)、環縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接。小(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)可(ke)產(chan)生(sheng)強有(you)力的(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)束，與激光或電子(zi)(zi)束焊(han)(han)(han)(han)接一(yi)樣，它能(neng)夠在(zai)材料上產(chan)生(sheng)充分的(de)熔(rong)融。施焊(han)(han)(han)(han)時，壓縮的(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)焰流速度較快(kuai)，電弧(hu)(hu)(hu)(hu)細(xi)長而有(you)力，為(wei)熔(rong)池前端穿透焊(han)(han)(han)(han)件而形成(cheng)一(yi)個小(xiao)孔(kong)，焰流穿過(guo)母(mu)材而噴出，稱(cheng)(cheng)之(zhi)小(xiao)孔(kong)效應。由于等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)能(neng)量(liang)密度的(de)提高有(you)一(yi)定限(xian)制。因(yin)此(ci)，小(xiao)孔(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)只(zhi)能(neng)在(zai)有(you)限(xian)厚板(ban)上進行焊(han)(han)(han)(han)接。當等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)氣流量(liang)較小(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)(hu)柱壓縮程度較弱時，此(ci)種等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接過(guo)程中(zhong)只(zhi)熔(rong)化(hua)焊(han)(han)(han)(han)件而不產(chan)生(sheng)小(xiao)孔(kong)效應，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)形原理與鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)相似(si)，稱(cheng)(cheng)為(wei)熔(rong)透型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)或稱(cheng)(cheng)柔性(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)，主要用(yong)于3mm以下薄(bo)板(ban)單面焊(han)(han)(han)(han)雙面成(cheng)形及厚板(ban)的(de)多層焊(han)(han)(han)(han)。
一、產品焊接時自動焊機(ji)裝(zhuang)備(bei)配(pei)置
配(pei)備(bei)了(le)十(shi)字操作架、滾輪架、壓床及焊(han)接系統。縱縫、環縫用不同的工裝(zhuang)，共用一套(tao)焊(han)接系統。電源(yuan)配(pei)備(bei)是法國(guo)原裝(zhuang)等離子弧焊(han)電源(yuan)，可儲存參數，通過(guo)預(yu)先(xian)參數設置并修改后保(bao)存，焊(han)接時調用。可調送絲機構由直流電動機驅動，可輸送φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)絲。
1. 縱縫(feng)工裝(zhuang)
縱(zong)縫(feng)(feng)(feng)采用壓(ya)床工裝，氣動琴(qin)健壓(ya)板分別加壓(ya)固定(ding)工件，配(pei)備焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)定(ding)位(wei)裝置。壓(ya)床上圓柱(zhu)形芯軸頂端帶有凹槽(cao)銅墊(dian)，槽(cao)內(nei)通背面保(bao)護氣體。銅墊(dian)如(ru)圖3-85所示，凹槽(cao)寬13mm，深19mm。焊(han)(han)(han)接縱(zong)縫(feng)(feng)(feng)時采用引弧板和引出板，將小孔(kong)起(qi)始區及收(shou)尾區引出筒體焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)以外，以保(bao)證(zheng)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)質量。
2. 環縫工(gong)裝
環(huan)縫(feng)(feng)焊(han)接(jie)通過流輪(lun)架轉動工件，操作架機頭在筒體頂(ding)端(duan)外(wai)側(ce)固定焊(han)接(jie)。環(huan)縫(feng)(feng)等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)時，環(huan)縫(feng)(feng)正(zheng)面(mian)采(cai)(cai)用圓(yuan)弧(hu)(hu)狀氣(qi)體保護拖罩(zhao)，背面(mian)也采(cai)(cai)有圓(yuan)弧(hu)(hu)狀氣(qi)體保護裝置，如圖3-86所示(shi)。采(cai)(cai)用電(dian)流及離(li)子(zi)氣(qi)量(liang)遞(di)增(zeng)的(de)方式形(xing)成(cheng)合適的(de)小(xiao)孔形(xing)成(cheng)區(qu)；同樣采(cai)(cai)用電(dian)流及離(li)子(zi)氣(qi)量(liang)遞(di)減(jian)的(de)方式獲得小(xiao)孔收尾區(qu)。
二、焊(han)(han)接工藝評(ping)定后的焊(han)(han)接工藝要點(dian)
1. 焊前準(zhun)備
a. 坡(po)口選(xuan)擇
焊接(jie)厚4～8mm板可不(bu)開坡口(kou)，但厚度＞8mm的(de)板最好略開坡口(kou)，鈍(dun)邊(bian)留(liu)5～6mm，如(ru)圖3-87。第一道(dao)焊縫(feng)(feng)采(cai)用(yong)小(xiao)孔法焊接(jie)（可不(bu)加絲），填(tian)充焊道(dao)則(ze)采(cai)用(yong)柔性等離子弧(hu)熔透法完成(cheng)，這(zhe)樣可使焊縫(feng)(feng)表面成(cheng)形(xing)美觀。
b. 裝(zhuang)配好鎢極
調整好(hao)鎢(wu)極(ji)內(nei)縮(suo)(suo)量及(ji)鎢(wu)極(ji)與(yu)噴嘴壓縮(suo)(suo)孔的(de)同心度(du)，同心度(du)調節(jie)要(yao)視高頻火花(hua)分布(bu)情況而定，一般在看(kan)到(dao)高頻火花(hua)均勻分布(bu)在鎢(wu)極(ji)四周(zhou)75％～80％以(yi)上時即可(ke)(ke)。噴嘴分收斂擴散(san)型(xing)和(he)普通(tong)圓柱型(xing)。收斂擴散(san)型(xing)噴嘴減(jian)弱噴嘴壓縮(suo)(suo)程度(du)，但是(shi)可(ke)(ke)以(yi)采用更大(da)焊接電(dian)流而不(bu)產生雙(shuang)弧，這樣可(ke)(ke)加大(da)工件厚度(du)和(he)焊接速度(du)。當鎢(wu)極(ji)伸出噴嘴時，電(dian)弧變為自(zi)由(you)電(dian)弧，無壓縮(suo)(suo)效果。
c. 控(kong)制筒體(ti)間隙和錯邊量
焊(han)前要控(kong)制筒體間隙(xi)和錯邊(bian)量小于1mm。如果錯邊(bian)量略大，可以通過加大焊(han)接參數(shu)來(lai)補(bu)償(chang)。裝配工件(jian)時采用手工TIG焊(han)焊(han)接定(ding)位焊(han)點(dian)，每(mei)隔150mm焊(han)接一個定(ding)位焊(han)縫，長度(du)以4～5mm為宜。
特(te)別提示：焊(han)前要(yao)確(que)保焊(han)槍噴(pen)嘴(zui)與焊(han)縫中心同(tong)心，以(yi)避免(mian)背(bei)面局部(bu)未熔合。
2. 焊接過(guo)程的控制
a. 引弧(hu)
首先接(jie)通鎢(wu)(wu)極與噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)(dian)路，引燃鎢(wu)(wu)極與噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)；然后迅速接(jie)通鎢(wu)(wu)極和(he)焊(han)(han)(han)件之間(jian)電(dian)(dian)路，使(shi)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)轉移到鎢(wu)(wu)極和(he)焊(han)(han)(han)件之間(jian)直(zhi)接(jie)燃燒(shao)(shao)；同時切斷鎢(wu)(wu)極和(he)噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)的(de)電(dian)(dian)路，轉移型等離(li)子弧(hu)(hu)(hu)就正式(shi)建(jian)立。在(zai)正常(chang)工作狀(zhuang)態下，噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)不帶電(dian)(dian)，在(zai)開始引弧(hu)(hu)(hu)時產生(sheng)(sheng)的(de)等離(li)子弧(hu)(hu)(hu)只作為建(jian)立轉移弧(hu)(hu)(hu)的(de)中(zhong)間(jian)媒介。正常(chang)的(de)轉移弧(hu)(hu)(hu)應(ying)建(jian)立在(zai)電(dian)(dian)極與焊(han)(han)(han)件之間(jian)，但(dan)對于某一(yi)(yi)個噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)，若離(li)子氣流(liu)(liu)量過小、電(dian)(dian)流(liu)(liu)過大或者噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與焊(han)(han)(han)件接(jie)觸，噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)內(nei)壁表面的(de)冷(leng)氣膜便容易被(bei)擊穿而(er)形成串聯雙(shuang)弧(hu)(hu)(hu)。這時，一(yi)(yi)個電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生(sheng)(sheng)在(zai)電(dian)(dian)極與噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)，另一(yi)(yi)個電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生(sheng)(sheng)在(zai)噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與焊(han)(han)(han)件之間(jian)，出現雙(shuang)弧(hu)(hu)(hu)將會破壞正常(chang)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，嚴重時還(huan)會燒(shao)(shao)毀噴(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)。
b. 焊接中工藝參數的選擇
①. 焊接(jie)電(dian)流(liu)：板厚和(he)噴嘴結構確定(ding)后，選定(ding)穩定(ding)形成小孔(kong)效應的(de)合適電(dian)流(liu)，且與離子(zi)氣流(liu)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. 其他參數(shu)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(han)(han)接工(gong)藝評定后的焊(han)(han)接參數
1. 小(xiao)孔等(deng)離子弧焊焊接參數（不(bu)開坡口）（見表3-77）。
注(zhu)：焊(han)槍(qiang)保(bao)護氣流(liu)量20～25L／min；拖(tuo)罩氣體(ti)流(liu)量20～25L／min；背面(mian)保(bao)護氣體(ti)流(liu)量10～15L／min；送(song)絲速(su)度120～180cm／min。
2. 表3-78為小(xiao)孔等離(li)子弧(hu)(hu)焊(han)打(da)底，熔透型等離(li)子弧(hu)(hu)蓋面的焊(han)接(jie)參(can)數。
注：1．第(di)1層小孔離子氣Ar流(liu)量6.7L／min；第(di)2層熔透(tou)型離子氣Ar流(liu)量1.3L／min。
2．保護氣（氣體分數(shu)）：Ar95％＋He5％，流(liu)(liu)量20L／min；Ar拖罩氣體流(liu)(liu)量20L／min；Ar背面氣體流(liu)(liu)量8L／min。
3. 表3-79為小(xiao)孔(kong)等離(li)子弧焊進(jin)行打底、焊條(tiao)電(dian)弧焊（SMAW）蓋(gai)面的焊接參(can)數。
注：離子氣Ar流(liu)量6.7L／min；保護氣（氣體(ti)分數）：A195％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背(bei)氣8L／min。
可(ke)以認為：對于板厚8～10mm時開(kai)Y形(xing)坡口可(ke)以多道焊(han)完(wan)成，也可(ke)以采用(yong)小孔等離子弧(hu)焊(han)打底(di)，而后再用(yong)焊(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)或熔化極氣(qi)體保護組合焊(han)完(wan)成。
四、焊(han)接接頭質量評估(gu)
經焊接工藝評定(ding)后檢查：
1. 焊(han)(han)縫(feng)表面無(wu)氣孔有深度不大于(yu)0.5mm的(de)咬邊，開坡口(kou)比不開坡口(kou)焊(han)(han)縫(feng)成形更(geng)美(mei)觀。
2. 進(jin)行100％X射線檢測，無缺陷。
3. 力學性能(neng)檢查(cha)：抗拉強度和(he)彎曲試驗(yan)均合格，符(fu)合ASME IX標準(zhun)，厚度范圍為(wei)1.6~20mm。
五、制(zhi)造能力
該(gai)廠除(chu)了(le)完成此(ci)產(chan)(chan)品外(wai)，還用該(gai)自動焊(han)接裝(zhuang)置(zhi)成功地在消(xiao)聲(sheng)器(qi)產(chan)(chan)品中對不銹(xiu)鋼(gang)筒體的縱(zong)焊(han)縫(feng)，管(guan)道縱(zong)、環縫(feng)（管(guan)道長度一般為6m）進(jin)行了(le)焊(han)接，產(chan)(chan)品焊(han)接質量穩(wen)定且提高(gao)了(le)生產(chan)(chan)效率。
