等離子弧切割是一種常用的金屬和非金屬材料切割工藝方法。它利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割材料，并借助內(nèi)部的或者外部的高速氣流或水流將熔化材料排開直至等離子氣流束穿透背面而形成割口。

  等離子弧的產(chǎn)生：

  （1）等離子弧的概念：

  自由電弧：未受到外界約束的電弧，如一般電弧焊產(chǎn)生的電弧。

  等離子弧：受外部拘束條件的影響使孤柱受到壓縮的電弧。

 自由電弧弧區(qū)內(nèi)的氣體尚未完全電離，能量未高度集中，而等離子弧弧區(qū)內(nèi)的氣體完全電離，能量高度集中，能量密度很大，可達105~106W/cm2，電弧溫度可高達24000～5000K（一般自由狀態(tài)的鎢極氬弧焊溫度為10000～20000K，能量密度在104W/cm2以下）能迅速熔化金屬材料，可用來焊接和切割。

  （2）等離子弧的產(chǎn)生

 在鎢極與噴嘴之間或鎢極與工件之間加一較高電壓，經(jīng)高頻振蕩使氣體電離形成自由電弧，該電弧受下列三個壓縮作用形成等離子弧。

 機械壓縮效應(yīng)（作用）——電弧經(jīng)過有一定孔徑的水冷噴嘴通道，使電弧截面受到拘束，不能自由擴展。

 熱壓縮效應(yīng)——當(dāng)通入一定壓力和流量的氬氣或氮氣時，冷氣流均勻地包圍著電弧，使電弧外圍受到強烈冷卻，迫使帶電粒子流（離子和電子）往弧柱中心集中，弧柱被進一步壓縮。

 電磁收縮效應(yīng)——定向運動的電子、離子流就是相互平行的載流導(dǎo)體，在弧柱電流本身產(chǎn)生的磁場作用下，產(chǎn)生的電磁力使孤柱進一步收縮。

 電弧經(jīng)過以上三種壓縮效應(yīng)后，能量高度集中在直徑很小的弧柱中，弧柱中的氣體被充分電離成等離子體，故稱為等離子弧。

 當(dāng)小直徑噴嘴，大的氣體流量和增大電流時，等離子焰自噴嘴噴出的速度很高，具有很大的沖擊力，這種等離子弧稱為“剛性弧”，主要用于切割金屬。反之，若將等離子弧調(diào)節(jié)成溫度較低、沖擊力較小時，該等離子弧稱為“柔性弧”，主要用于焊接。

  等離子弧焊接

 用等離子弧作為熱源進行焊接的方法稱為等離子孤焊接。

 焊接時離子氣（形成離子弧）和保護氣（保護熔池和焊縫不受空氣的有害作用）均為氬氣。

 等離子弧焊所用電極一般為鎢極（與鎢極氬弧焊相同，國內(nèi)主要采用釷鎢極和鈰鎢極，國外還采用鋯鎢極和鋯極），有時還需填充金屬（焊絲）。一般均采用直流正接法（鎢棒接負(fù)極）。故等離子弧焊接實質(zhì)上是一種具有壓縮效應(yīng)的鎢極氣體保護焊。

  等離子弧焊接的分類：

  小孔型等離子弧焊

 小孔型焊又稱穿孔、鎖孔或穿透焊。利用等離子弧能量密度大、和等離子流力強的特點，將工件完全熔透并產(chǎn)生一個貫穿工件的小孔。被熔化的金屬在電弧吸力、液體金屬重力與表面張力相互作！用下保持平衡。焊槍前進時，小孔在電弧后方鎖閉，形成完全熔透的焊縫。

 穿孔效應(yīng)只有在足夠的能量密度條件下才能形成。板厚增加：所需能量密度也增加。由于等離子弧能量密度的提高有一定限制，爵因此小孔型等離子弧焊只能在有限板厚內(nèi)進行。

  熔透型等離子弧焊

 當(dāng)離子氣流量較小、弧抗壓縮程度較弱時，這種等離子弧在焊接過程中只熔化工件而不產(chǎn)生小孔效應(yīng)。焊縫成形原理和鎢極氫弧焊類似，此種方法也稱熔入型或熔蝕法等離子弧焊。主要用于薄板加單面焊雙面成形及厚板的多層焊。

  微束等離子弧焊

 ^30A以下的熔入型等離子弧焊接通常稱為微束等離子弧焊接。由于噴嘴的拘束作用和維弧電流的同時存在，使小電流的等離子弧可以十分穩(wěn)定，目前已成為焊接金屬薄箔的有效方法。為保證焊接質(zhì)量，應(yīng)采用精密的裝焊夾具保證裝配質(zhì)量和防止焊接變形。工件表面的清潔程度應(yīng)給予特別重視。為了便于觀察，可采用光學(xué)放大觀察系統(tǒng)。

  等離子弧焊接的特點及應(yīng)用：

  特點：

 （1)微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板。

 （2）具有小孔效應(yīng)，能較好實現(xiàn)單面焊雙面自由成形。

 （3）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強，10～12mm厚度鋼材可不開坡口，能一次焊透雙面成形，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形小。

 （4）設(shè)備比較復(fù)雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接。

 應(yīng)用：廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)所用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的殼體，飛機上的一些薄壁容器等。

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