1.等离子弧产生原理

　　等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体，并经过水冷喷嘴的机械压缩，从喷嘴中心小孔穿出而形成等离子电弧，其能量密度可达105-106W/cm2，比自由电弧(约105 W/cm2以下)高，其温度可达18000-24000K，也高于自由电弧(5000-8000K)很多，等离子电弧焊接工艺的基本原理见图1。

　　2.等离子焊接工艺的优点

　　1)穿透能力强，8mm以下板厚无须开坡口，大大减小了焊前预备时间。

　　2)电弧能量集中，焊接热影响区小，焊接变形小。

　　3)焊接速度快，等离子比手工氩弧焊减小4-5倍时间。

　　4)卓越的重复生产性。

　　5)弧柱刚性大，采用小孔效应，可以实现稳定的单面焊双面成型。

　　6)电极缩在喷嘴内，不易污染和烧损及电极寿命长，焊缝缺陷少。

　　7)焊接质量好，可焊材料多。

　　8)等离子弧具有良好的可控性和调节性等。

　　TIG电弧与等离子电弧相比较，可以清楚的体现等离子电弧的优越性。电弧在轴向增加20%弧柱截面积时，TIG焊只有0.12mm，而等离子弧却可以达到1.2mm，可见等离子弧更挺，能量更集中。

　　3.等离子焊接设备先容

　　等离子焊接设备包括焊接电源、焊枪、拖罩、专用制冷水箱、气路系统等部分组成。

　　3.1焊接电源

　　除焊接铝及其合金外，我们用直流电源见图4。

　　该焊接电源采用最新技术的数字化逆变电源，可以在网络电压上下波动20%情况下正常工作，特别适合我国的基本国情;数字化电源系统响应速度快，控制精度高，性能稳定;维弧电流可以单独调节，保证维弧稳定。在焊管行业我们选用电源型号为DC-P400，其额定电流为400A，20ºC时，暂载率为60%。

　　3.2等离子焊枪

　　等离子焊接时产生等离子电弧并用以进行焊接的工具称为等离子焊枪。如图5所示。焊枪的结构，制造的精度，制造的工艺等等，均会影响等离子焊枪的性能，也决定了等离子焊接的施焊工艺的难度。焊枪的冷却能力也是衡量等离子焊枪好坏的重要指标。焊枪的喷嘴，钨极夹必须得到充分的冷却。等离子焊接时，钨极一定要与喷嘴同心。内缩量可以自由调节是一把好等离子焊枪必须具备的能力。

　　等离子焊枪喷嘴尺寸，孔径大小，结构形式也是影响焊接效果的重要因素，孔径尺寸根据板厚及焊接电流来决定。

　　3.3专用制冷水箱

　　由于等离子弧温度高，所以喷嘴的冷却效果的好坏，直接影响焊接过程中能量的稳定性，即能否产生稳定的等离子电弧，从而影响到焊接效果。鉴于此，等离子焊接一定要配置专用的制冷水箱，提供恒定的水温。

　　3.4高精度可调节的等离子气表

　　等离子气流量的大小，直接影响焊接能量，在焊接过程中，提供稳定的等离子气流量至关重要。因而一般的流量表满足不了等离子焊接需要，所以等离子焊接应配置高精度的等离子气表，其精度为0.01L/min。

　　4.等离子焊接工艺

　　影响等离子焊接的工艺参数很多，焊接电流、焊接速度、等离子气流量、喷嘴孔道比、喷嘴孔径、钨极外形尺寸、钨极内缩量、送丝速度、冷却水温度、环境温度、背面保护气、正面保护气等都不同程度会影响等离子焊接的接头质量，图6所示为固化喷嘴孔道比、喷嘴孔径、钨极外形尺寸、冷却水温度后焊接电流、焊接速度、等离子气流量对中厚板焊缝成型的影响。不锈钢中厚板

　　等离子焊接的主要影响因素为焊接电流、焊接速度、等离子气流量，其焊接工艺参数见表一。

　　5. 等离子焊接系统在不锈钢焊管中的应用

　　此行业生产的承压管长度一般为6000mm，材质为奥氏体不锈钢如304(l)，316(l)，321等，厚度≥3mm，直径≥Φ133mm，焊缝质量要求外观成型美观，X射线探伤二级合格。我们采取的工艺是3-8mm等离子单面焊双面一次成型;>8mm开Y型坡口，留5-6mm钝边，采用等离子焊接打底，氩弧焊或等离子盖面，也有采用埋弧盖面。