等离子弧焊接技术
摘要：焊接技术可以追溯到几千年前的青铜器时代，在人类早期工具制造中，无论是中国还是当时的埃及等文明地区都能见到焊接
技术的雏形。

关键词：等离子弧焊
焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间的结合力而连接成一体的连接方法。

被连接的两个物体可以是各种同类或不同类的金属、非金属，也可以是一种金属与一种非金属。

由于金属的连接在现代工业中具有很重要的实际意义，因此，狭义地说，焊接通常就是指金属的焊接。

等离子弧焊是一种不熔化极电弧焊，是钨极氩弧焊的进一步发展。

等离子弧是自由电弧压缩而成，其功率密度比自由电弧可提高100倍以上。

其离子气为氩气、氮气、氦气或其中二者的混合气。

等离子弧的能量集中，温度高，焰流速度大。

这些特性使得等离子弧广泛应用于焊接、喷涂和堆焊。

等离子弧焊的起源
在第三次工业革命，这阶段在能源、微电子技术、航天技术等领域取得重大突破，推动了焊接技术的发展，1950年后成为又一次焊接方法迅速发展的时期，在这个阶段各个国家的焊接工作者开发了不少崭新的焊接方法。

1957年美国的盖奇发明了等离子弧焊；20世纪40年代德国和法国科学家发明的电子束焊，也在
20世纪50年代得到了应用和进一步发展；20世纪60年代又出现了激光焊。

等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使得许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。

等离子弧焊的原理
等离子弧焊（PAW，Plasma Arc Welding）是利用等离子弧作为热源的焊接方法。

气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。

它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。

形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。

根据各种工件的材料性质，也有使用氦、氮、氩或其中两者混合的混合气体的。

等离子弧焊的分类
按焊缝成型原理等离子弧焊分为：
a.穿孔型等离子弧焊
b.熔透型等离子弧焊
c.微束等离子弧焊
脉冲等离子弧焊、交流等离子弧焊、熔化极等离子弧焊等
1.穿孔型等离子弧焊
原理:利用等离子弧能量密度大和等离子流吹力大的特点，将工件完全熔透，并在熔池上产生一个贯穿焊件的小孔。

特点：100～500A转移弧，材料/板厚合适时，无须衬垫，悬空即可单面焊双面成型。

适用于3～8mm的不锈钢、12mm以下的
钛合金、2～6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合
金的焊接。

当厚度大于上述范围时，需要V形坡口进行多层
焊。

优点：板厚可实现单道焊接;对接焊不开坡口，焊前对工件坡口加工量减少；焊缝对称，焊接横向变形小；孔隙率低。

缺点：焊接可变参数多，规范区间窄；厚板焊接时，对操作者的技术水平要求较高，并且小孔法仅限于自动焊接；焊枪对焊接
质量影响大，喷嘴寿命短；除铝合金外，大多数小孔焊仍限
于平焊位置。

2.熔透型等离子弧焊
原理: 采用较小的焊接电流和较小的离子气流量，等离子弧在焊接过程中只熔化焊件不产生小孔效应，焊接方法与钨极氩弧焊很相
似，焊接时可以不添加金属，主要用于薄板（0.5～2.5mm）的
焊接。

特点：30～100A混合弧。

材料、板厚、接头形式不限，可单面焊双面成形、多层多焊道，对参数的要求不严格，易于实现，
与TIG焊类似。

主要用于薄板（0.5~2.5mm以下）的焊接、多
层焊封底焊道以后各层的焊接以及角焊缝的焊接。

3.微束等离子弧焊
原理：是指电流在30A以下的熔透型等离子弧焊，通常称为微束等离
子弧焊。

特点：焊接电流在30A以下，采用混合型等离子弧。

这种方法使用很小的喷嘴孔径，得到针状细小的等离子弧。

主要用于焊接厚度1mm以下的超薄，超小、精密的焊件。

上述三种等离子弧焊方法均可采用脉冲电流，借以提高焊接过程的稳定性，此时称为脉冲等离子弧焊。

脉冲等离子弧焊易于控制热输入和熔池，适于全位置焊接，并且其焊接热影响区和焊接变形都更小。