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)間腐蝕能力。
小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)和熔透(tou)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)，這兩種(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法，都(dou)適用于(yu)大直徑筒體縱、環縫(feng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)可產生強有力的(de)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)束，與激光或(huo)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束焊(han)(han)(han)(han)接(jie)一(yi)(yi)樣(yang)，它能(neng)夠在(zai)材料上產生充分的(de)熔融。施(shi)焊(han)(han)(han)(han)時，壓縮(suo)的(de)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)焰(yan)流(liu)速(su)度(du)(du)較(jiao)(jiao)快，電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)細長而有力，為熔池前端穿(chuan)透(tou)焊(han)(han)(han)(han)件而形成(cheng)一(yi)(yi)個小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)，焰(yan)流(liu)穿(chuan)過(guo)(guo)母材而噴出，稱之小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)效(xiao)應。由于(yu)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)能(neng)量(liang)密度(du)(du)的(de)提高(gao)有一(yi)(yi)定(ding)限制。因此(ci)，小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)只能(neng)在(zai)有限厚(hou)板上進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。當等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)氣流(liu)量(liang)較(jiao)(jiao)小(xiao)、弧(hu)(hu)(hu)柱壓縮(suo)程(cheng)度(du)(du)較(jiao)(jiao)弱(ruo)時，此(ci)種(zhong)(zhong)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中只熔化焊(han)(han)(han)(han)件而不產生小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)效(xiao)應，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)形原理與鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)相似，稱為熔透(tou)型(xing)(xing)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)或(huo)稱柔性等(deng)(deng)(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)，主要用于(yu)3mm以(yi)下薄板單面焊(han)(han)(han)(han)雙(shuang)面成(cheng)形及厚(hou)板的(de)多層焊(han)(han)(han)(han)。
一、產品(pin)焊接時(shi)自動焊機裝備(bei)配(pei)置
配(pei)(pei)備(bei)了十字操作(zuo)架(jia)、滾輪架(jia)、壓床及(ji)焊(han)接(jie)系統(tong)。縱(zong)縫、環縫用(yong)不同(tong)的工(gong)裝，共用(yong)一(yi)套焊(han)接(jie)系統(tong)。電(dian)源(yuan)配(pei)(pei)備(bei)是(shi)法(fa)國(guo)原裝等離(li)子弧焊(han)電(dian)源(yuan)，可(ke)儲存參(can)數(shu)，通過預先參(can)數(shu)設(she)置并(bing)修(xiu)改后保存，焊(han)接(jie)時調(diao)用(yong)。可(ke)調(diao)送絲(si)機(ji)構由直流電(dian)動機(ji)驅(qu)動，可(ke)輸送φ0.8mm～φ1.6mm的焊(han)絲(si)。
1. 縱(zong)縫工裝
縱縫(feng)采用壓(ya)(ya)床工裝(zhuang)，氣動(dong)琴(qin)健壓(ya)(ya)板(ban)分別加(jia)壓(ya)(ya)固定工件，配備焊(han)縫(feng)定位裝(zhuang)置。壓(ya)(ya)床上圓(yuan)柱形芯軸頂端帶有凹槽(cao)銅(tong)墊，槽(cao)內通(tong)背(bei)面保(bao)護(hu)氣體。銅(tong)墊如圖3-85所示，凹槽(cao)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(kong)起始區及收尾區引(yin)(yin)出筒體焊(han)縫(feng)以(yi)外，以(yi)保(bao)證(zheng)焊(han)縫(feng)質量。
2. 環縫工裝
環(huan)縫焊接通過流(liu)輪架(jia)轉動工件，操(cao)作架(jia)機(ji)頭(tou)在(zai)筒體頂端外側固定(ding)焊接。環(huan)縫等離(li)子(zi)(zi)弧焊時，環(huan)縫正面采用(yong)圓(yuan)弧狀氣(qi)體保(bao)護(hu)拖罩，背面也(ye)采有圓(yuan)弧狀氣(qi)體保(bao)護(hu)裝置，如(ru)圖(tu)3-86所示(shi)。采用(yong)電(dian)流(liu)及離(li)子(zi)(zi)氣(qi)量遞增的(de)方式(shi)形(xing)成合適的(de)小(xiao)孔形(xing)成區；同樣采用(yong)電(dian)流(liu)及離(li)子(zi)(zi)氣(qi)量遞減(jian)的(de)方式(shi)獲(huo)得小(xiao)孔收(shou)尾(wei)區。
二、焊(han)接工藝評(ping)定后(hou)的焊(han)接工藝要點
1. 焊(han)前準備
a. 坡口選擇
焊(han)接厚(hou)4～8mm板(ban)可(ke)不(bu)開坡口，但(dan)厚(hou)度＞8mm的板(ban)最好(hao)略開坡口，鈍邊(bian)留(liu)5～6mm，如(ru)圖3-87。第(di)一道焊(han)縫(feng)采用小孔法焊(han)接（可(ke)不(bu)加絲），填(tian)充焊(han)道則(ze)采用柔性等離子弧熔透(tou)法完成，這樣可(ke)使焊(han)縫(feng)表面(mian)成形美觀(guan)。
b. 裝配好鎢極
調(diao)整好鎢極(ji)(ji)內縮量及鎢極(ji)(ji)與(yu)噴(pen)嘴(zui)(zui)壓縮孔的同心度(du)，同心度(du)調(diao)節(jie)要(yao)視(shi)高(gao)頻(pin)火花分布(bu)(bu)情況而(er)定，一般在看到高(gao)頻(pin)火花均(jun)勻(yun)分布(bu)(bu)在鎢極(ji)(ji)四周(zhou)75％～80％以(yi)上時(shi)即可(ke)。噴(pen)嘴(zui)(zui)分收斂擴散(san)型(xing)和普通圓柱型(xing)。收斂擴散(san)型(xing)噴(pen)嘴(zui)(zui)減(jian)弱噴(pen)嘴(zui)(zui)壓縮程度(du)，但是可(ke)以(yi)采用更大焊(han)接電(dian)(dian)流而(er)不產生雙弧(hu)，這樣可(ke)加大工(gong)件厚(hou)度(du)和焊(han)接速度(du)。當鎢極(ji)(ji)伸出噴(pen)嘴(zui)(zui)時(shi)，電(dian)(dian)弧(hu)變為(wei)自由電(dian)(dian)弧(hu)，無壓縮效果。
c. 控(kong)制(zhi)筒體間(jian)隙和錯(cuo)邊量
焊(han)前要控制筒(tong)體間隙和錯邊量小(xiao)于1mm。如果錯邊量略大，可以(yi)通過加大焊(han)接參數來補償(chang)。裝配工件時采用(yong)手工TIG焊(han)焊(han)接定(ding)位(wei)(wei)焊(han)點(dian)，每隔150mm焊(han)接一個定(ding)位(wei)(wei)焊(han)縫，長(chang)度(du)以(yi)4～5mm為宜(yi)。
特別提(ti)示(shi)：焊前要確保(bao)焊槍噴嘴(zui)與焊縫中心同(tong)心，以(yi)避免背面局(ju)部未熔合。
2. 焊接過程的(de)控制(zhi)
a. 引弧(hu)
首先接通鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)與噴(pen)嘴(zui)(zui)之間的(de)(de)電(dian)路，引燃(ran)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)與噴(pen)嘴(zui)(zui)之間的(de)(de)電(dian)弧(hu)；然(ran)后迅速接通鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)和(he)焊(han)件之間電(dian)路，使電(dian)弧(hu)轉(zhuan)移(yi)到鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)和(he)焊(han)件之間直接燃(ran)燒；同(tong)時(shi)切斷鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)和(he)噴(pen)嘴(zui)(zui)之間的(de)(de)電(dian)路，轉(zhuan)移(yi)型等(deng)離子(zi)弧(hu)就正(zheng)式建(jian)(jian)立。在正(zheng)常工作(zuo)狀態下，噴(pen)嘴(zui)(zui)不帶電(dian)，在開始引弧(hu)時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)等(deng)離子(zi)弧(hu)只(zhi)作(zuo)為建(jian)(jian)立轉(zhuan)移(yi)弧(hu)的(de)(de)中間媒介。正(zheng)常的(de)(de)轉(zhuan)移(yi)弧(hu)應(ying)建(jian)(jian)立在電(dian)極(ji)與焊(han)件之間，但對于某一個(ge)噴(pen)嘴(zui)(zui)，若離子(zi)氣流量(liang)過小、電(dian)流過大或者噴(pen)嘴(zui)(zui)與焊(han)件接觸，噴(pen)嘴(zui)(zui)內壁表(biao)面(mian)的(de)(de)冷氣膜便容易被(bei)擊(ji)穿而形成串(chuan)聯(lian)雙(shuang)(shuang)弧(hu)。這時(shi)，一個(ge)電(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)在電(dian)極(ji)與噴(pen)嘴(zui)(zui)之間，另一個(ge)電(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)在噴(pen)嘴(zui)(zui)與焊(han)件之間，出現雙(shuang)(shuang)弧(hu)將會破壞(huai)正(zheng)常的(de)(de)焊(han)接，嚴重時(shi)還會燒毀噴(pen)嘴(zui)(zui)。
b. 焊接中工(gong)藝參(can)數的選擇
①. 焊接電流：板厚(hou)和噴嘴結構確定(ding)(ding)后(hou)，選定(ding)(ding)穩定(ding)(ding)形成小孔(kong)效應的合適電流，且與(yu)離子(zi)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(qi)他參數(shu)的選擇(ze)
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(ping)定后(hou)的焊接(jie)參數
1. 小孔等離子(zi)弧(hu)焊(han)焊(han)接參數（不開坡(po)口）（見(jian)表3-77）。
注：焊槍保護氣流(liu)量20～25L／min；拖罩氣體(ti)流(liu)量20～25L／min；背(bei)面保護氣體(ti)流(liu)量10～15L／min；送絲(si)速度120～180cm／min。
2. 表(biao)3-78為小孔等(deng)(deng)離子(zi)弧焊打底，熔(rong)透(tou)型等(deng)(deng)離子(zi)弧蓋面的(de)焊接參數。
注：1．第1層(ceng)小孔離(li)子(zi)氣(qi)Ar流量(liang)(liang)6.7L／min；第2層(ceng)熔(rong)透型離(li)子(zi)氣(qi)Ar流量(liang)(liang)1.3L／min。
2．保護氣(qi)（氣(qi)體分(fen)數(shu)）：Ar95％＋He5％，流量20L／min；Ar拖(tuo)罩氣(qi)體流量20L／min；Ar背面氣(qi)體流量8L／min。
3. 表(biao)3-79為小孔等(deng)離子弧焊(han)(han)進(jin)行(xing)打底、焊(han)(han)條電弧焊(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）：A195％＋He5％，流量20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可以認為：對于(yu)板厚(hou)8～10mm時開Y形坡口可以多道焊(han)完成，也可以采(cai)用小孔(kong)等(deng)離子弧(hu)焊(han)打(da)底，而后(hou)再(zai)用焊(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)或熔化極氣體保護組合焊(han)完成。
四、焊接接頭(tou)質量(liang)評估
經焊接工(gong)藝(yi)評定后檢(jian)查：
1. 焊縫表面無氣孔有深度不大于0.5mm的咬邊，開(kai)坡(po)口比不開(kai)坡(po)口焊縫成形更美(mei)觀。
2. 進行100％X射(she)線檢測，無缺陷。
3. 力學性能檢查：抗拉(la)強度和彎曲試驗均合格，符合ASME IX標準(zhun)，厚度范(fan)圍為(wei)1.6~20mm。
五、制造能力(li)
該廠除了(le)完成(cheng)此產(chan)品外(wai)，還(huan)用該自動(dong)焊接裝置成(cheng)功地在消聲器產(chan)品中對不銹(xiu)鋼筒體(ti)的縱焊縫(feng)，管道縱、環縫(feng)（管道長(chang)度一般為(wei)6m）進(jin)行了(le)焊接，產(chan)品焊接質(zhi)量穩定(ding)且提(ti)高了(le)生產(chan)效(xiao)率。
