等离子弧焊作业指导书
1．目的
规定等离子弧焊的焊接工艺及焊接操作技术要求，
2．范围
适用于低碳钢、低合金钢、不锈钢、镍及镍基合金、钛及钛合金、铜及铜合金的等离子弧焊。工艺文件如无特殊要求，可按本守则规定进行焊接，有特殊要求时按工艺文件的要求施焊。
3．等离子弧焊设备
等离子弧所采用的电源，大多数为具有陡降外特性的直流电源(如弧焊发电机、硅弧焊整流器)。根据工艺或材料焊接的需要，有的要求有垂直下降外特性的直流电源微弧等离子焊接：有的则需要交流电源(等离子粉末堆焊-喷焊：用微弧等离子焊接铝及铝合金)。常用国产等离子弧焊设备有：等离子弧焊机LH-300，自动等离子弧焊机LH-300，微束等离子弧焊机LH-16、LH-63，自动微束等离子弧焊机LH5-16，脉冲微束等离子弧焊机LH8-16、LHZ-300。
4．焊接材料
4.1根据焊件材质及工艺文件正确选用焊丝牌号，焊丝必须符合国家标准。
4.2等离子弧常用的工作气体是氮、氩、氢以及它们的混合气体。用的最广泛的氮气，其纯度应不低于99．5%；氩气在焊接化学活泼必性较强的金属时是良好的保护介质，一般要求纯度在95%以上；氢气具有最大的热传递能力，在工作气体中混入氢，会明显地提高等离子弧的热功率，但氢是一种可燃性气体，与空气混合后易燃或爆炸，故不单独使用，多与其它气体混合使用。
4.3等离子弧电极材料是含少量钍(2%以内)的钨极或铈极。
5．焊接
等离子弧焊接按焊缝成形机理，可分为：
5.1大电流等离子弧焊接
大电流等离子弧焊接分穿透型和熔透型两种方法。
5.1.1穿透型等离子弧焊它是以电弧在熔池前穿透工件形成小孔后形成焊道的一种焊接方法。又称穿称焊或锁孔焊。在焊接厚度大于2.0mm以上的奥氏体型不锈钢焊件时，利用高温等离子弧将焊件待焊处加热窝经至烧穿，如果焊接规范参数调节适当，可以穿透工件形成小孔。此小孔面积较，熔化金属靠表面张力托往而不至于从小孔中跌落，这就是等离子弧焊接小孔效应。在焊接厚为5.2~8.0mm的奥氏体型不锈钢时，可以不开坡口，不留间隙或留间隙小于0.5mm，依靠小孔效应实现单焊双面成形。这种焊接方法，目前只适用平焊位置对接焊。待焊处的正、反两面均通以保护气体，收弧时要填满小孔。填满小孔主要靠焊接电流和离子流气流同时衰减或先后衰减，才能消除弧孔和下凹孔。
5.1.2熔透型等离子弧焊是指这种等离子弧焊接过程中熔化焊件而不产生小孔效应，焊缝成形机理与钨极氩弧焊类似。有人又称这种方法为熔入式或熔副法等离子弧焊。这种焊接方法主要用于薄板单面焊双面成形的焊缝或者厚板的多层焊。
5.1.3穿透型和熔透型等离子弧焊接奥氏体型不锈钢的焊接参数见表1、表2。
表l穿透型等离子弧焊接奥氏体型不锈钢的焊接参数
板厚
mm 接头
形式 焊接电流
A 电弧电压
V 焊接速度
cm/min 气体成分
体积分数(%) 气体流量，L/min 离子气 保护气体 2.4 I型对
接 115 30 61 Ar95+H25 2.8 17 3.2 145 32 76 4.7 17 4.8 165 36 41 6.1 21 6.4 240 38 36 8.5 24 表2熔透型等离子弧焊焊接奥氏体型不锈钢的焊接参数
板厚
inin 焊接电流
A 电弧电压
V 焊接速度
cm/min 离子气Ar
L/min 保护气体
L/min 喷嘴
直径
mm 注 0.025 0.3 12.7 0.2 8(ΦAr99%+ΦH21%) 0.75 卷
边
焊 0.075 1.6 15.2 0.2 8(ΦAr99%+ΦH21%) O．75 0.125 1.6 37.5 0.28 7(ΦAr99%+ΦH20.5%) 0.75 0.175 3.2 77.5 0.28 7(ΦAr96%+ΦH24%) 0.75 0.25 5 20 32.0 0.5 7Ar 0.6 0.2 4.3 25 0.4 5Ar 0.8 0.2 4 26 0.4 6Ar 0.8 对
接
焊
背
后
有
铜
垫 0.1 3.3 24 37.0 0.15 4Ar 0.6 0.25 6.6 24 27.0 0.6 6Ar 0.8 1.0 2.7 25 27.5 0.6 11Ar 1.2 0.25 6 20.0 0.28 9.5(ΦAr99%+ΦH21%) 0.75 0.75 10 12.5 0.28 9.5(ΦAr99%+ΦH21%) 0.75 1.2 13 15.0 0.42 7(ΦAr98%+ΦH22%) 0.8 1.6 46 25.4 0.47 12(ΦAr95%+ΦH25%) 1.3 2.4 90 20.0 0.7 12(ΦAr95%+ΦH25%) 2.2 3.2 100 25.4 0.7 12(ΦAr95%+ΦH25%) 2.2
5.2微束等离子弧焊接及脉冲等离子弧焊接
焊接电流小于30A的熔透型等离子弧焊称为微束等离子弧焊。特点是通过电弧的压缩，导电弧柱集中为一条细线，虽然焊接电流很小，电弧仍十分稳定，熔池很小，热影响区很窄，它不利用小孔效应，就能够对超薄件实现快速焊接。
5.2.1微束等离子电弧靠水冷式焊枪(即等离子弧发生器)产生的。电极和喷嘴的孔径都很细小，所用离子气流较小，一般均用纯氩。焊扫奥氏体型不锈钢时，保护气体用氩加氢的混合气体，对防止金属的氧化有很好的效果，同时也提高热效率，并使弧柱收缩的更细。
5.2.2微束等离子弧焊接奥氏体型不锈钢的焊接参数，见表3
6．焊接环境
6.1焊接场地不允许有穿堂风，要避免风、雨、雪的直接影响。
6.2相对度不大于90%。
6.3环境温度不低于-5℃。
表3微束等离子弧焊接奥氏体型不锈钢的焊接参数
板厚
mm 接头形式 焊接电流
A 电弧电压
V 焊接速度
mm/min 离子气Ar
L/min 保护气体
ΦAr98％+ΦH22%
L/min 喷嘴直径
mm 0.1 Ⅰ型对接 3.3 24 370 0.15 4 0.6 0.25 6.5 24 270 0.60 6 0.8 0.5 18.0 24 300 0.60 11 1.0 1.0 27.0 25 275 0.60 11 1.2 7．焊前准备
7.1熟悉设计图样和工艺文件，弄清焊接位置和技术要求。
7.2设备检查
7.2.1检查设备运行是否正常，高速机构、送丝机构以及导线、电缆接头是否完好，高频是否良好。
7.2.2检查手工焊枪绝缘是否良好，地线与工件接角是否可靠。
7.2.3检查水路、气路是否畅通，仪器仪表是否完好。
7.3焊接头及坡口面上不得有熔渣、油污等杂物，在焊缝两侧20毫米内不得有油污锈斑。
7.4焊丝必须清除油污锈斑，可用砂布打磨，丙酮擦洗，达到露出光泽。
7.5选择好电源极性，调整好焊接工艺参数。
8．焊接工艺
8.1等离子弧的稳定性。为使焊接过程稳定，必须防止“双弧”及其它影响等离子弧稳定性的因素出现。
8.1.1钨极与喷嘴的同心度。因为等离子弧焊的离子气流远比等离子切割气流小，电弧柔软，所以要求钨极与喷嘴的同心度较高，一般同心度要求小于0.05毫米。
8.1.2焊接电流和离子气流的稳定程度。焊接电流的波动和离子气流不稳定都会影响等离
子弧不稳。对穿透等离子弧焊接来说，离子气流的大小，原则上应保证等离子弧具有一定程度的压缩和最小的机械吹力，即刚能吹透被焊金属。气流过小会焊不透，过大则会产生咬边，甚至焊穿，因此要求焊接电流和离子气流量必须互相匹配好。
8.1.3钨极端头到喷嘴端面的距离。距离过大，会降低等离子弧的穿透力，一般为3~6毫米，钨极形状以30。尖形最好。另外，喷嘴端面的表面粗糙度也影响等离子弧的稳定。
8.2不同钢板的焊接规范选择。等离子弧焊接的主要焊接规范是焊接电流、焊接速度、离子气流。焊接电流、焊接主要影响焊缝成形，特别是焊接速度对焊缝成形的影响更显著。不同板材的焊接规范参数见表4。
表4不同材料等离子弧焊的焊接规范
材料
牌号 材料
厚度
mm 氩气流量
(L/min) 焊接
电流
A 电弧
电压
V 焊接
速度
mm/min 喷嘴孔
长/喷
嘴孔径
mm 钨极
内缩
距离
mm 备注 离子气 保护气 硅钢片 0.5 1.5 15 65 24 2000 1.5/2 1.9 1Crl8Ni9Ti 0.8 1.5 15 85 20 l100 1.5/2 1.9 lCrl8Ni9Ti l 1.9 15 100 19.5 930 2.2/2 2 喷嘴有两
个Φ0.8毫
米辅助小
孔，中心距
6毫米 1毫米以下板材，电极直径为2.5，焊接时，需采用铜垫板以及对焊件进行刚性固定。3~6毫米板材，电极直径为4.6~6.5毫米板材，电极直径为4.3~6.5的板材在焊接过程中，只有在产生“小孔效应”时才能获得满意的单面焊双面成形的焊缝。在焊接某些耐热钢材料时，反面焊缝必须采用气体保护，以免焊缝氧化。而一般不锈钢的反面焊缝则不需采用气体保护。
9．安全技术
9.1焊工按规定穿戴个人防护用品，焊接场地应通风良好，并注意防潮，严禁堆放易爆物品。
9.2冬季施焊时用后将水路系统中水放净，或直接使用防冻液。
9.3氩气瓶应远离热源，避免太阳暴晒，严禁对气瓶激烈撞击。
9.4修磨钨极时，要戴手套和口罩。
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