浙江至德鋼業有限公司用等離(li)子弧焊(han)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。
小孔型(xing)和熔(rong)(rong)透型(xing)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)，這兩種(zhong)焊(han)(han)接方法，都適用于(yu)大直徑筒(tong)體縱、環縫的(de)(de)焊(han)(han)接。小孔型(xing)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)可產(chan)生(sheng)強有(you)力(li)的(de)(de)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)，與激光或電子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)焊(han)(han)接一(yi)樣，它能夠在材料上產(chan)生(sheng)充分(fen)的(de)(de)熔(rong)(rong)融。施焊(han)(han)時，壓縮的(de)(de)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)焰(yan)流(liu)速度(du)較快，電弧(hu)(hu)細長而(er)(er)有(you)力(li)，為熔(rong)(rong)池(chi)前端穿(chuan)透焊(han)(han)件而(er)(er)形成一(yi)個小孔，焰(yan)流(liu)穿(chuan)過母材而(er)(er)噴出(chu)，稱之小孔效應(ying)。由于(yu)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)能量密度(du)的(de)(de)提高(gao)有(you)一(yi)定(ding)限(xian)制(zhi)。因此，小孔型(xing)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)只能在有(you)限(xian)厚板上進行焊(han)(han)接。當等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)氣流(liu)量較小、弧(hu)(hu)柱壓縮程(cheng)度(du)較弱(ruo)時，此種(zhong)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)在焊(han)(han)接過程(cheng)中只熔(rong)(rong)化焊(han)(han)件而(er)(er)不(bu)產(chan)生(sheng)小孔效應(ying)，焊(han)(han)縫成形原理(li)與鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)相似，稱為熔(rong)(rong)透型(xing)等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)或稱柔(rou)性等(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)，主要(yao)用于(yu)3mm以下薄板單面焊(han)(han)雙面成形及(ji)厚板的(de)(de)多層(ceng)焊(han)(han)。
一、產(chan)品(pin)焊(han)接時(shi)自動焊(han)機裝備配置
配(pei)備了十(shi)字操作架、滾輪架、壓床及焊接系統。縱縫(feng)、環縫(feng)用不同的(de)工裝，共(gong)用一套焊接系統。電源(yuan)配(pei)備是(shi)法(fa)國原裝等(deng)離子弧焊電源(yuan)，可(ke)(ke)儲存(cun)參(can)數(shu)(shu)，通過(guo)預(yu)先參(can)數(shu)(shu)設置(zhi)并修改后保存(cun)，焊接時調用。可(ke)(ke)調送絲機(ji)構(gou)由(you)直流電動機(ji)驅(qu)動，可(ke)(ke)輸送φ0.8mm～φ1.6mm的(de)焊絲。
1. 縱(zong)縫工裝
縱縫(feng)采(cai)用壓床工裝，氣動琴健壓板(ban)分別加(jia)壓固定工件，配備(bei)焊縫(feng)定位(wei)裝置(zhi)。壓床上圓柱形(xing)芯(xin)軸頂端帶(dai)有凹槽(cao)銅墊，槽(cao)內通背面保(bao)護(hu)氣體(ti)。銅墊如圖3-85所示，凹槽(cao)寬13mm，深19mm。焊接縱縫(feng)時采(cai)用引弧板(ban)和引出板(ban)，將小孔(kong)起始區及收尾(wei)區引出筒(tong)體(ti)焊縫(feng)以(yi)外，以(yi)保(bao)證焊縫(feng)質量。
2. 環縫工裝
環縫焊(han)接(jie)通過流輪架轉(zhuan)動工(gong)件，操作架機(ji)頭在(zai)筒體頂端外側固(gu)定焊(han)接(jie)。環縫等離子弧(hu)焊(han)時(shi)，環縫正面采用圓(yuan)弧(hu)狀氣體保護拖罩，背面也(ye)采有圓(yuan)弧(hu)狀氣體保護裝置，如圖(tu)3-86所(suo)示。采用電(dian)(dian)流及離子氣量遞增的(de)方式形(xing)成合適的(de)小(xiao)孔形(xing)成區(qu)(qu)；同樣采用電(dian)(dian)流及離子氣量遞減的(de)方式獲得小(xiao)孔收尾(wei)區(qu)(qu)。
二、焊(han)接(jie)工藝評定后的焊(han)接(jie)工藝要點(dian)
1. 焊前準備
a. 坡口選擇
焊(han)(han)接(jie)(jie)厚4～8mm板可不開坡口，但厚度(du)＞8mm的板最(zui)好略開坡口，鈍邊留5～6mm，如圖3-87。第一道焊(han)(han)縫(feng)(feng)采(cai)用(yong)小(xiao)孔法(fa)焊(han)(han)接(jie)(jie)（可不加(jia)絲），填充焊(han)(han)道則采(cai)用(yong)柔性(xing)等離子弧熔透法(fa)完成(cheng)(cheng)，這(zhe)樣可使焊(han)(han)縫(feng)(feng)表面成(cheng)(cheng)形美觀。
b. 裝配好鎢極
調整好鎢(wu)極(ji)內縮(suo)(suo)量及鎢(wu)極(ji)與噴(pen)嘴(zui)壓縮(suo)(suo)孔的同心(xin)度(du)(du)(du)，同心(xin)度(du)(du)(du)調節(jie)要視高頻火花(hua)分布(bu)情況而定，一般在(zai)看到高頻火花(hua)均(jun)勻分布(bu)在(zai)鎢(wu)極(ji)四(si)周75％～80％以(yi)上時即可(ke)(ke)。噴(pen)嘴(zui)分收斂擴散型和(he)普通圓柱型。收斂擴散型噴(pen)嘴(zui)減弱噴(pen)嘴(zui)壓縮(suo)(suo)程度(du)(du)(du)，但是可(ke)(ke)以(yi)采用更大焊接(jie)電流而不產生雙弧，這樣可(ke)(ke)加大工件厚度(du)(du)(du)和(he)焊接(jie)速度(du)(du)(du)。當(dang)鎢(wu)極(ji)伸(shen)出(chu)噴(pen)嘴(zui)時，電弧變為自由電弧，無壓縮(suo)(suo)效果(guo)。
c. 控制筒體(ti)間隙和(he)錯邊量
焊(han)前要控制(zhi)筒體(ti)間隙(xi)和錯邊量小于1mm。如果錯邊量略大(da)，可以通過加大(da)焊(han)接(jie)參數來補償。裝配工件時采用手(shou)工TIG焊(han)焊(han)接(jie)定位(wei)焊(han)點(dian)，每隔(ge)150mm焊(han)接(jie)一(yi)個定位(wei)焊(han)縫，長(chang)度以4～5mm為宜。
特別(bie)提示：焊前要(yao)確保焊槍噴嘴與焊縫中(zhong)心同心，以避免背面局(ju)部未(wei)熔合。
2. 焊接過程的控(kong)制
a. 引弧(hu)
首先(xian)接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路，引燃(ran)(ran)鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)；然后(hou)迅速接(jie)(jie)通鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)和焊件之間(jian)(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)路，使電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)轉(zhuan)移到鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)和焊件之間(jian)(jian)(jian)直(zhi)接(jie)(jie)燃(ran)(ran)燒(shao)；同時(shi)(shi)(shi)切斷鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)(ji)和噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路，轉(zhuan)移型等(deng)離子弧(hu)(hu)就正式建立(li)。在(zai)正常(chang)(chang)工(gong)作狀態下，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)不帶電(dian)(dian)(dian)(dian)，在(zai)開始(shi)引弧(hu)(hu)時(shi)(shi)(shi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)等(deng)離子弧(hu)(hu)只(zhi)作為建立(li)轉(zhuan)移弧(hu)(hu)的(de)(de)中(zhong)間(jian)(jian)(jian)媒介。正常(chang)(chang)的(de)(de)轉(zhuan)移弧(hu)(hu)應建立(li)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)焊件之間(jian)(jian)(jian)，但對(dui)于某(mou)一個噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)，若離子氣流量過小、電(dian)(dian)(dian)(dian)流過大(da)或者噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)焊件接(jie)(jie)觸，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)內壁表面的(de)(de)冷氣膜便容易(yi)被擊穿而形成串聯雙(shuang)弧(hu)(hu)。這時(shi)(shi)(shi)，一個電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)之間(jian)(jian)(jian)，另一個電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生(sheng)在(zai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)與(yu)焊件之間(jian)(jian)(jian)，出現雙(shuang)弧(hu)(hu)將(jiang)會(hui)破壞(huai)正常(chang)(chang)的(de)(de)焊接(jie)(jie)，嚴重(zhong)時(shi)(shi)(shi)還會(hui)燒(shao)毀(hui)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)。
b. 焊(han)接中工藝(yi)參數的選(xuan)擇
①. 焊接(jie)電流：板厚(hou)和噴嘴(zui)結(jie)構確定后(hou)，選定穩定形成(cheng)小孔效應的合(he)適電流，且與離(li)子氣流量有關。
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. 其他參數的(de)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(gong)藝評定(ding)后的(de)焊接參數
1. 小孔等離(li)子弧焊焊接參數（不開坡口）（見表3-77）。
注：焊(han)槍保(bao)(bao)護氣流量(liang)(liang)20～25L／min；拖罩(zhao)氣體流量(liang)(liang)20～25L／min；背(bei)面(mian)保(bao)(bao)護氣體流量(liang)(liang)10～15L／min；送絲速度120～180cm／min。
2. 表3-78為小孔等離子(zi)弧焊打底，熔(rong)透(tou)型等離子(zi)弧蓋(gai)面(mian)的焊接參數。
注：1．第(di)1層(ceng)小孔離(li)子(zi)氣Ar流量6.7L／min；第(di)2層(ceng)熔(rong)透型離(li)子(zi)氣Ar流量1.3L／min。
2．保護氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體分(fen)數）：Ar95％＋He5％，流(liu)量20L／min；Ar拖罩氣(qi)(qi)體流(liu)量20L／min；Ar背面氣(qi)(qi)體流(liu)量8L／min。
3. 表3-79為小孔(kong)等(deng)離子弧(hu)焊(han)進(jin)行打底、焊(han)條電弧(hu)焊(han)（SMAW）蓋面的(de)焊(han)接參數。
注：離(li)子氣Ar流(liu)量(liang)6.7L／min；保護氣（氣體分數）：A195％＋He5％，流(liu)量(liang)20L／min；Ar拖罩氣20L／min；Ar背氣8L／min。
可(ke)以認為：對于板厚(hou)8～10mm時開Y形坡口(kou)可(ke)以多道焊(han)(han)(han)完成，也可(ke)以采用小孔等離子弧(hu)焊(han)(han)(han)打底，而后再用焊(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)或(huo)熔化(hua)極氣體保(bao)護(hu)組合(he)焊(han)(han)(han)完成。
四、焊接接頭(tou)質量評估
經焊接工(gong)藝(yi)評定后檢查(cha)：
1. 焊(han)縫(feng)表面無氣孔(kong)有深度不大于0.5mm的(de)咬邊，開坡(po)口比不開坡(po)口焊(han)縫(feng)成形更美觀。
2. 進(jin)行100％X射線檢測，無缺陷。
3. 力(li)學性能(neng)檢查(cha)：抗拉強度和彎曲試驗均合(he)格，符合(he)ASME IX標(biao)準，厚度范(fan)圍為1.6~20mm。
五、制造(zao)能力
該(gai)廠(chang)除了(le)完成(cheng)此(ci)產(chan)(chan)品(pin)(pin)外，還(huan)用該(gai)自(zi)動焊接(jie)裝置成(cheng)功地在消聲器(qi)產(chan)(chan)品(pin)(pin)中對不銹鋼筒體(ti)的縱(zong)焊縫，管道縱(zong)、環(huan)縫（管道長度(du)一(yi)般為6m）進行了(le)焊接(jie)，產(chan)(chan)品(pin)(pin)焊接(jie)質量(liang)穩定且提高了(le)生(sheng)產(chan)(chan)效率。
