7.1 等离子弧的形成及特性 （课件）-《焊工工艺学》同步精品课堂（机械工业出版社）

7.1 等离子弧的形成及特性 焊工工艺学 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 正确认识等离子弧的形成及特性。 能力目标 掌握热收缩效应、磁收缩效应以及机械压缩效应等内容。 情感目标 帮助学生了解相关专业和行业领域的国家战略、法律法规和相关政策，引导学生深入社会实践、关注现实问题。 三维目标 任务引入 情境引入 等离子弧焊接与切制是在钨极氩弧焊的基础上形成的，是焊接领域中较 有发展前途的一种先进工艺。 任务引入 情境引入 在焊接和切割生产中，利用等离子弧的高温，可以焊接电弧焊 所能焊接的所有金属材料，也可以焊接不同厚度的材料，并且可以高效地切割气割所不能切 割的难熔金属和非金属。 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 如果对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”, 使其体积缩小，就能将导电截面收缩得很小，从而使能量更加集中，弧柱中气体充分电离，这样经过压缩后的电弧称为等离子弧。 当焊接电弧未受到外界的约束时，弧柱的直径会随焊接电流及电弧电压的变化而变化， 能量没有高度集中，这样的电弧称为自由电弧。 等离子弧的形成 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 一般通过三种压缩效 应来实现压缩。 在对自由电弧的压缩中，人们常通过对钨极氩弧 焊电弧的压缩来获得压缩电弧。 等离子弧的形成 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 1一等离子弧 2—鸽极 3 — 水 冷喷嘴 4—焊件 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 此时，用一定 压力的气体作用弧柱，强迫其通过水冷喷嘴细孔，弧 柱便受到机械压缩，使弧柱截面积缩小，称为机械压 缩效应。 在钨极(负极)和焊件(正极)之间加一较高的 电压，通过激发使气体电离形成电弧 1. 机械压缩效应 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 迫使弧柱导电截面进一步缩小，电流密度进一步提 高，弧柱这种收缩称为热收缩效应。 当电弧通过水冷喷嘴，同时又受到不断送给的高 速等离子气体流(氟气、氮气、氢气等)的冷却作用，使弧柱外围形成一个低温气流层 2. 热收缩效应 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 电磁收缩力迫使电弧更进一步的受到压缩，称为磁收缩效应。 电弧弧柱受到机械压缩和产生热收缩效应后，喷嘴处等离子弧的电流密度大大提高。 3. 磁收缩效应 一、焊条直径 新知学习 一 、等离子弧的形成 能量密度剧增，而且电弧挺度好，具有很强的机械冲刷 力，形成高能束的等离子弧。 在以上三种效应的作用下，弧柱被压缩到很细的程度，弧柱内气体也得到了很高的电 离、电弧温度高达16000~33000℃ 3. 磁收缩效应 一、焊条直径 新知学习 二、等离子弧类型 这种等离子弧因为焊件本身不通电，而是被问接加热后熔化，其热量的有效利用率低， 故不宜用于较厚材料的焊接和切割，主要用于喷涂、焊接、切割较薄的金属和非金属材料。 钨极接电源负极，喷嘴接电源正极(图7-2a) 。等离子弧在钨极与喷嘴内表面之间产 生。 1. 非转移型弧 一、焊条直径 新知学习 二、等离子弧类型 a) 非转移型弧 b) 转移烈弧 c) 联合烈弧 一、焊条直径 新知学习 二、等离子弧类型 这种等离子弧可以直接加热焊件，提高了 热量的利用效率，故可用于中等厚度以上焊件的焊接与切割。 钨极接电源负极，焊件和喷嘴接电源正极(图7-2b) 。先在钨极和喷嘴之间引燃小电弧 后，随即接通钨极与焊件之间的电路后，再切断喷嘴与钨极之间的电路，同时钨极与喷嘴间 的电弧熄灭，电弧转移到钨极与焊件间直接燃烧。 2. 转移型弧 一、焊条直径 新知学习 二、等离子弧类型 联合型弧的两个 电弧分别由两个电源供电。主弧电源加在钨极和工件间产生等离子孤，是主要焊接热源。 转移型弧和非转移型弧同时存在的等离子弧称为联合型弧(图7-2c) 。 3. 联合型弧 一、焊条直径 新知学习 二、等离子弧类型 通过维弧电源产生的维持电弧在 整个焊接过程中连续燃烧，其作用是维持气体电离，即在某种因素影响下，等离子弧中断 时，依靠维持电弧立即使等离子弧复燃。联合弧主要用于微束等离子弧焊接和粉末材料的 喷焊。 另 一个电源加在钨极和喷嘴间来产生小电弧，称为维弧电源。 3. 联合型弧 一、焊条直径 新知学习 三、等离子弧焊接的双弧问题 出现双弧后，主弧 电流降低，正常的焊接或切割过程被破坏，严重时易导 致喷嘴烧毁。 当采用转移型弧焊接时，往往会在正常的等离子弧 主弧之外，又在钨极—喷嘴—焊件之间产生燃烧的串联 电弧，这种现象称为双弧(图)。 3. 联合型弧 一、焊条直径 新知学习 三、等离子弧焊接的双弧问题 1一主弧 2、3—串联电弧 一、焊条直径 新知学习 三、等离子弧焊接的双弧问题 3)电极与喷嘴尽可能同心，电极内缩量适宜，不要 太大。 1)正确选择