等離子弧焊接概述1.1等離子弧焊接原理及分類等離子弧焊（PAW）的基本原理是由于等離子弧不僅能量高而且能量密度大，采用這樣的高能流束作為焊接熱源的一種焊接方法。圖1.1是轉(zhuǎn)移型等離子弧焊示意圖。圖1.1轉(zhuǎn)移型等離子弧焊示意圖等離子弧焊的等離子電弧是將一較高的電壓施加在在鎢極與噴嘴或與工件之間，氣體經(jīng)過高頻率持續(xù)震蕩后產(chǎn)生自由電弧。等離子弧區(qū)主要包括正離子、電子等帶電粒子，以及分子、原子等電中性粒子，致使整個區(qū)域呈現(xiàn)電中性，因此被稱為等離子弧。等離子弧按電源的供電方式分為非轉(zhuǎn)移型、轉(zhuǎn)移型及聯(lián)合型三種形式：1.非轉(zhuǎn)移型等離子?。烘u極與電源負極相連，焊件與電源正極相連。等離子弧在鎢極和噴嘴之間產(chǎn)生。由于氣體本身的壓力使得等離子氣體推動電弧從噴嘴噴出，形成等離子焰。2.轉(zhuǎn)移型等離子?。烘u極與電源的負極相連，焊件連接電源的正極，等離子弧是在鎢極和焊件之間形成。因而會出現(xiàn)有大量的熱量從熱源向焊件傳遞，所以這種轉(zhuǎn)移式的等離子弧通常被廣泛應(yīng)用于各種金屬焊接、切割等。3.聯(lián)合型等離子?。恨D(zhuǎn)移型等離子弧與非轉(zhuǎn)移型等離子弧同時作用,被統(tǒng)稱為聯(lián)合型等離子弧。其中轉(zhuǎn)移型的等離子弧主要是起到對焊件進行加熱，并且進行焊接，非轉(zhuǎn)移型的等離子弧則是作為穩(wěn)定電弧以及補充電弧熱量而出現(xiàn)。1.2變極性等離子弧焊接原理及特點20世紀70年代初期，變極性等離子弧焊(VariablePolarityPlasmaArcWelding，簡稱VPPAW)，最初是由美國波音公司的B.P.VanCleave提出，不對稱方波交流電源是其主要的特點。等離子弧熱源目前應(yīng)用最廣泛的就是變極性等離子弧焊。變極性等離子弧焊接作為一種特殊且高效的焊接工藝，在鋁和鎂合金的焊接中普遍應(yīng)用。變極性等離子弧焊之所以在焊接鋁合金中厚板時是最為理想的焊接方法是因為不單單具備電弧能量密度高、適宜的陰極霧化作用，焊縫的熔深也會相比于其他焊接方法深，焊縫質(zhì)量更高、焊接速度更快、有利于實現(xiàn)焊接過程自主進行的優(yōu)點。變極性等離子弧焊在焊接過程中，正極性電流（DCEN）和反極性電流（DCEP）對焊件具有不同的作用及影響。采用DCEN時，鎢極與電源的負極相連，電子通過鎢極聚集在其端部進行發(fā)射，由于陰極斑點很穩(wěn)定，電極不易過熱而燃燒變形。工件與正極相連，電弧作用在工件的表面，起到了清理氧化膜的作用。同時作為電子的接收端，會接收到電子的撞擊而使得內(nèi)能和逸出功得到釋放，提高了焊接過程中的焊接效率且變形較小。采用DCEP時，工件接在電源的負極上，鎢極是接在電源的正極上。鋁板作為電子的發(fā)射端，使工件表面的氧化膜迅速清洗干凈，獲得較大的陰極清理面積和光滑的焊縫表面。鎢極則由于接受電子溫度很高易出現(xiàn)燒損變形，電弧的穩(wěn)定性也很差，焊接效率和焊接質(zhì)量也受到影響。變極性等離子弧焊接具備了等離子弧和變極性兩項技術(shù)的優(yōu)點，例如：（1）焊接效率高壓縮電弧具有能量密度高、能量集中、溫度更高、電弧穿透能力強等特點。采用DCEP電源焊接時，具有陰極清理功能。焊接鋁、鎂等合金時，焊件上的氧化膜破裂并清理干凈。當清理作用充分時，可以去除表面更多的污染物，提高焊縫質(zhì)量以及焊接效率。焊接過程穩(wěn)定電離后的電子、離子仍然具有流體的性質(zhì)，經(jīng)過壓縮從噴嘴孔徑噴射出來的電弧速度很高，因此等離子電弧的擴散角小且電弧的挺度較大。同時，正反極性電流的轉(zhuǎn)換時間間隔基本為零，從而保證了焊接過程的穩(wěn)定性。焊接質(zhì)量優(yōu)異由于焊接熱源相對集中、焊接速度更快、焊接變形小、焊后熱影響區(qū)窄。陰極清理作用明顯時，可以很大程度上減少如氣孔、裂紋等焊接缺。焊接進行中鎢極必須有一定的內(nèi)縮量所以有效避免了夾鎢的現(xiàn)象的出現(xiàn)。工藝性好及焊接成本低變極性等離子弧焊焊接電流調(diào)節(jié)范圍較為寬泛，所以可以焊接很多種厚度的板材，焊縫的熔深熔寬比較大，所以焊后