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(jian)腐蝕(shi)能力。
小(xiao)(xiao)孔型(xing)(xing)和熔透型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)，這兩(liang)種焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)，都適用于(yu)大直徑筒體(ti)縱、環(huan)縫(feng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)。小(xiao)(xiao)孔型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)可產(chan)生(sheng)強(qiang)有(you)力(li)的(de)(de)(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)束，與激光或電子(zi)(zi)束焊(han)接(jie)(jie)一樣，它(ta)能夠(gou)在(zai)材(cai)料上(shang)產(chan)生(sheng)充(chong)分的(de)(de)(de)熔融(rong)。施焊(han)時，壓縮(suo)的(de)(de)(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)焰流(liu)速(su)度較(jiao)快，電弧(hu)(hu)細(xi)長而(er)有(you)力(li)，為熔池前端穿透焊(han)件(jian)而(er)形(xing)(xing)成(cheng)一個小(xiao)(xiao)孔，焰流(liu)穿過母材(cai)而(er)噴出，稱之(zhi)小(xiao)(xiao)孔效應(ying)。由于(yu)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)能量密度的(de)(de)(de)提高有(you)一定限制。因此(ci)，小(xiao)(xiao)孔型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)只能在(zai)有(you)限厚板上(shang)進(jin)行焊(han)接(jie)(jie)。當等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)氣流(liu)量較(jiao)小(xiao)(xiao)、弧(hu)(hu)柱壓縮(suo)程(cheng)度較(jiao)弱時，此(ci)種等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中只熔化焊(han)件(jian)而(er)不產(chan)生(sheng)小(xiao)(xiao)孔效應(ying)，焊(han)縫(feng)成(cheng)形(xing)(xing)原理與鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)相似，稱為熔透型(xing)(xing)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)或稱柔性等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)，主要用于(yu)3mm以下薄板單面(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形(xing)(xing)及厚板的(de)(de)(de)多層焊(han)。
一、產(chan)品焊接時(shi)自動焊機裝備配置(zhi)
配備了十(shi)字操作架、滾輪(lun)架、壓床及焊接(jie)(jie)系統。縱縫、環縫用不同的工裝，共(gong)用一套(tao)焊接(jie)(jie)系統。電(dian)源(yuan)配備是(shi)法國原裝等離子弧(hu)焊電(dian)源(yuan)，可(ke)儲存參數，通過(guo)預先參數設置并(bing)修(xiu)改后保存，焊接(jie)(jie)時(shi)調用。可(ke)調送絲(si)機(ji)構由直流電(dian)動機(ji)驅動，可(ke)輸(shu)送φ0.8mm～φ1.6mm的焊絲(si)。
1. 縱(zong)縫工裝
縱縫(feng)采用(yong)(yong)壓(ya)(ya)床(chuang)工(gong)裝(zhuang)，氣動琴健(jian)壓(ya)(ya)板(ban)分別加壓(ya)(ya)固定工(gong)件(jian)，配備(bei)焊縫(feng)定位裝(zhuang)置。壓(ya)(ya)床(chuang)上圓柱形芯軸頂(ding)端帶有凹槽(cao)銅(tong)墊(dian)(dian)，槽(cao)內通(tong)背面(mian)保(bao)護氣體。銅(tong)墊(dian)(dian)如(ru)圖(tu)3-85所示(shi)，凹槽(cao)寬(kuan)13mm，深(shen)19mm。焊接縱縫(feng)時(shi)采用(yong)(yong)引弧(hu)板(ban)和引出板(ban)，將小孔起始區(qu)及收尾區(qu)引出筒體焊縫(feng)以外，以保(bao)證焊縫(feng)質量。
2. 環縫(feng)工(gong)裝
環縫(feng)焊接(jie)通過流(liu)輪架轉動工件，操作(zuo)架機頭在筒體頂端外側固(gu)定(ding)焊接(jie)。環縫(feng)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)焊時，環縫(feng)正面(mian)采(cai)用(yong)圓弧(hu)狀(zhuang)氣(qi)體保護拖罩，背面(mian)也采(cai)有圓弧(hu)狀(zhuang)氣(qi)體保護裝(zhuang)置，如圖3-86所示。采(cai)用(yong)電流(liu)及離(li)子(zi)氣(qi)量遞增的方(fang)式形(xing)成合適的小孔形(xing)成區(qu)(qu)；同樣采(cai)用(yong)電流(liu)及離(li)子(zi)氣(qi)量遞減的方(fang)式獲得(de)小孔收尾區(qu)(qu)。
二、焊接工藝(yi)評定后的焊接工藝(yi)要點
1. 焊(han)前準備
a. 坡口選擇
焊接厚4～8mm板(ban)可不(bu)開坡口，但厚度＞8mm的(de)板(ban)最好(hao)略開坡口，鈍邊留5～6mm，如圖3-87。第(di)一道焊縫(feng)采(cai)用小孔法焊接（可不(bu)加絲），填充焊道則采(cai)用柔(rou)性等離(li)子弧熔(rong)透法完成，這樣可使(shi)焊縫(feng)表面(mian)成形美(mei)觀(guan)。
b. 裝配好鎢極
調整好鎢極(ji)內縮(suo)量及鎢極(ji)與噴(pen)嘴(zui)壓(ya)縮(suo)孔的同(tong)心度(du)，同(tong)心度(du)調節要視高(gao)頻火花分(fen)布(bu)情況而定(ding)，一般在看(kan)到高(gao)頻火花均勻分(fen)布(bu)在鎢極(ji)四周75％～80％以上時(shi)即(ji)可。噴(pen)嘴(zui)分(fen)收(shou)斂擴散(san)(san)型(xing)(xing)和普通圓柱型(xing)(xing)。收(shou)斂擴散(san)(san)型(xing)(xing)噴(pen)嘴(zui)減弱噴(pen)嘴(zui)壓(ya)縮(suo)程度(du)，但(dan)是(shi)可以采(cai)用(yong)更大焊接(jie)電(dian)流(liu)而不產生雙(shuang)弧(hu)(hu)，這樣可加(jia)大工件厚度(du)和焊接(jie)速度(du)。當鎢極(ji)伸出(chu)噴(pen)嘴(zui)時(shi)，電(dian)弧(hu)(hu)變為自由電(dian)弧(hu)(hu)，無壓(ya)縮(suo)效果(guo)。
c. 控制(zhi)筒(tong)體間隙和錯邊量(liang)
焊(han)前(qian)要控制筒體間隙和錯邊量小于1mm。如果(guo)錯邊量略大，可(ke)以通(tong)過加大焊(han)接(jie)參數來補(bu)償(chang)。裝(zhuang)配(pei)工(gong)件時(shi)采用手工(gong)TIG焊(han)焊(han)接(jie)定位焊(han)點，每隔150mm焊(han)接(jie)一個(ge)定位焊(han)縫，長(chang)度(du)以4～5mm為宜。
特別提示：焊前(qian)要(yao)確保(bao)焊槍噴嘴(zui)與焊縫中心同心，以(yi)避免(mian)背面(mian)局部未熔合。
2. 焊接過程(cheng)的控制(zhi)
a. 引(yin)弧(hu)
首先接(jie)通鎢極(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)路，引燃鎢極(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)；然后(hou)迅(xun)速接(jie)通鎢極(ji)和焊(han)件之(zhi)(zhi)間(jian)電(dian)(dian)路，使電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)轉移(yi)到鎢極(ji)和焊(han)件之(zhi)(zhi)間(jian)直(zhi)接(jie)燃燒(shao)；同時切斷鎢極(ji)和噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)路，轉移(yi)型(xing)等離子弧(hu)(hu)(hu)就正式建立(li)(li)。在(zai)正常工作狀態(tai)下，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)不帶(dai)電(dian)(dian)，在(zai)開始引弧(hu)(hu)(hu)時產生的(de)(de)等離子弧(hu)(hu)(hu)只作為建立(li)(li)轉移(yi)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)中間(jian)媒介。正常的(de)(de)轉移(yi)弧(hu)(hu)(hu)應(ying)建立(li)(li)在(zai)電(dian)(dian)極(ji)與(yu)(yu)焊(han)件之(zhi)(zhi)間(jian)，但對于某(mou)一個噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)，若離子氣(qi)(qi)流量過(guo)小、電(dian)(dian)流過(guo)大或(huo)者噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)與(yu)(yu)焊(han)件接(jie)觸，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)內壁表面的(de)(de)冷氣(qi)(qi)膜便容易被擊穿(chuan)而形成串聯(lian)雙弧(hu)(hu)(hu)。這時，一個電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生在(zai)電(dian)(dian)極(ji)與(yu)(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)之(zhi)(zhi)間(jian)，另一個電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)產生在(zai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)與(yu)(yu)焊(han)件之(zhi)(zhi)間(jian)，出現(xian)雙弧(hu)(hu)(hu)將會破壞正常的(de)(de)焊(han)接(jie)，嚴重時還會燒(shao)毀(hui)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)(zui)。
b. 焊接中工藝參數(shu)的選擇
①. 焊接電流(liu)：板厚和噴嘴(zui)結構確定(ding)后，選定(ding)穩(wen)定(ding)形成(cheng)小孔效(xiao)應(ying)的合適電流(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(ta)參數(shu)的(de)選(xuan)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(jie)工藝評定(ding)后的(de)焊接(jie)參數
1. 小孔等離(li)子弧(hu)焊焊接參(can)數(shu)（不(bu)開(kai)坡口(kou)）（見表3-77）。
注：焊槍(qiang)保護氣(qi)流(liu)量(liang)20～25L／min；拖罩氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)20～25L／min；背面保護氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)10～15L／min；送絲(si)速度120～180cm／min。
2. 表(biao)3-78為小孔等(deng)離(li)子弧焊(han)打(da)底，熔(rong)透(tou)型等(deng)離(li)子弧蓋面的焊(han)接參數(shu)。
注：1．第(di)1層小孔離子氣(qi)Ar流量6.7L／min；第(di)2層熔透型離子氣(qi)Ar流量1.3L／min。
2．保護氣（氣體(ti)分數）：Ar95％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖(tuo)罩(zhao)氣體(ti)流(liu)量20L／min；Ar背面氣體(ti)流(liu)量8L／min。
3. 表(biao)3-79為小孔等離子弧焊(han)進行打底(di)、焊(han)條電(dian)弧焊(han)（SMAW）蓋面的焊(han)接參數。
注：離子氣(qi)Ar流量(liang)6.7L／min；保護氣(qi)（氣(qi)體分數(shu)）：A195％＋He5％，流量(liang)20L／min；Ar拖罩氣(qi)20L／min；Ar背氣(qi)8L／min。
可(ke)(ke)以(yi)認為(wei)：對于板厚(hou)8～10mm時開Y形坡口可(ke)(ke)以(yi)多道焊(han)完成，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)采用小(xiao)孔等離子弧焊(han)打(da)底，而后再(zai)用焊(han)條電弧焊(han)或(huo)熔化極氣體保護組合焊(han)完成。
四、焊(han)接接頭質量評估(gu)
經焊接工藝評定后檢查(cha)：
1. 焊縫(feng)表面無(wu)氣孔有深(shen)度不(bu)大(da)于0.5mm的咬邊，開坡口(kou)比(bi)不(bu)開坡口(kou)焊縫(feng)成形更美觀。
2. 進行100％X射線檢測，無缺(que)陷。
3. 力學性能檢(jian)查：抗拉(la)強度和彎曲試驗均合格，符合ASME IX標(biao)準，厚度范圍為1.6~20mm。
五(wu)、制造能力(li)
該(gai)廠除了完成(cheng)此產(chan)(chan)品外，還(huan)用該(gai)自動(dong)焊接(jie)裝置成(cheng)功地在消聲器產(chan)(chan)品中對不銹(xiu)鋼筒體的縱焊縫，管道縱、環縫（管道長度(du)一般為(wei)6m）進(jin)行了焊接(jie)，產(chan)(chan)品焊接(jie)質量(liang)穩定且(qie)提(ti)高了生產(chan)(chan)效率(lv)。
