焊接电弧的三大压缩效应

⑴ 等离子弧焊接和切割什么原理

先引燃电弧，将空气电离，然后用压缩空气吹出来。一般等离子切割是高频引弧，等离子焊接更多采用接触引弧。

⑵ 等离子喷焊技术是什么

等离子弧的概念：?
自由电弧：未受到外界约束的电弧，如一般电弧焊产生的电弧。?
等离子弧：受外部拘束条件的影响使孤柱受到压缩的电弧。?
自由电弧弧区内的气体尚未完全电离，能量未高度集中，而等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达10~10W/cm2，电弧温度可高达24000～50000K
（一般自由状态的钨极氩弧焊最高温度为10000～20000K，能量密度在10W/cm2以下）能迅速熔化金属材料，可用来焊接和切割。?

等离子弧形成：
在钨极与喷嘴之间或钨极与工件之间加一较高电压，经高频振荡使气体电离形成自由电弧，该电弧受下列三个压缩作用形成等离子弧。?
①机械压缩效应（作用）——电弧经过有一定孔径的水冷喷嘴通道，使电弧截面受到拘束，不能自由扩展。?
②热压缩效应——当通入一定压力和流量的氩气或氮气时，冷气流均匀地包围着电弧，使电弧外围受到强烈冷却，迫使带电粒子流（离子和电子）往弧柱中心集中，弧柱被进一步压缩。?
③电磁收缩效应——定向运动的电子、离子流就是相互平行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩。?
电弧经过以上三种压缩效应后，能量高度集中在直径很小的弧柱中，弧柱中的气体被充分电离成等离子体，故称为等离子弧。

使用等离子弧焊时，通常采用直流电流和垂降特性电源。由于从特别的焊炬排列方式和各自分离的等离子、保护气流中获得了独特的操作特性，当电极和工件间距较长且等离子被压缩时，等离子弧很难发挥作用，而且，在正半周期内，过热的电极会使导电嘴变成球形，从而干扰弧的稳定。近些年来国内有些人为了降低成本用普通的两台直流氩焊电源改装为等离子电源，这样长时间使用就会造成起弧不稳定、能源损耗大、体型笨重、操作不方便等缺点。
可使用专用的直流开关电源。通过调节波形的平衡来减少电极正极的持续时间，使电极得到充分冷却，以维护尖头导电嘴形状，并形成稳定的弧。
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⑶ 关于焊接的各种形式问题

1、焊条电弧焊：
原理——用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。属气－渣联合保护。
主要特点——操作灵活；待焊接头装配要求低；可焊金属材料广；焊接生产率低；焊缝质量依赖性强（依赖于焊工的操作技能及现场发挥）。
应用——广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。适用于（上述行业中）各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。
2、埋弧焊（自动焊）：
原理——电弧在焊剂层下燃烧。利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的热量，熔化焊丝、焊剂和母材（焊件）而形成焊缝。属渣保护。
主要特点——焊接生产率高；焊缝质量好；焊接成本低；劳动条件好；难以在空间位置施焊；对焊件装配质量要求高；不适合焊接薄板（焊接电流小于100A时，电弧稳定性不好）和短焊缝。
应用——广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中。凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜角不大的焊件，均可用埋弧焊。板厚需大于5毫米（防烧穿）。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合钢材等。
3、二氧化碳气体保护焊（自动或半自动焊）：
原理：利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法。属气保护。
主要特点——焊接生产率高；焊接成本低；焊接变形小（电弧加热集中）；焊接质量高；操作简单；飞溅率大；很难用交流电源焊接；抗风能力差；不能焊接易氧化的有色金色。
应用——主要焊接低碳钢及低合金钢。适于各种厚度。广泛用于汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门。
4、MIG/MAG焊（熔化极惰性气体保护焊）：
原理——采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。
保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。MIG用惰性气体，MAG在惰性气体中加入少量活性气体，如氧气、二氧化碳气等。
主要特点——焊接质量好；焊接生产率高；无脱氧去氢反应（易形成焊接缺陷，对焊接材料表面清理要求特别严格）；抗风能力差；焊接设备复杂。
应用——几乎能焊所有的金属材料，主要用于有色金属及其合金，不锈钢及某些合金钢（太贵）的焊接。最薄厚度约为1毫米，大厚度基本不受限制。
5、TIG焊（钨极惰性气体保护焊）
原理——在惰性气体保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（也可不加填充焊丝），形成焊缝的焊接方法。
主要特点——适应能力强（电弧稳定，不会产生飞溅）；焊接生产率低（钨极承载电流能力较差（防钨极熔化和蒸发，防焊缝夹钨））；生产成本较高。
应用——几乎可焊所有金属材料，常用于不锈钢，高温合金，铝、镁、钛及其合金，难熔活泼金属（锆、钽、钼、铌等）和异钟金属的焊接。焊接厚度一般在6毫米以下的焊件，或厚件的打底焊。
6、等离子弧焊
原理——借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的 等离子弧进行焊接的方法。
主要特点（与氩弧焊比）——（1）能量集中、温度高，对大多数金属在一定厚度范围内都能获得小孔效应，可以得到充分熔透、反面成形均匀的焊缝。（2）电弧挺度好，等离子弧基本是圆柱形，弧长变化对焊件上的加热面积和电流密度影响比较小。所以，等离子弧焊的弧长变化对焊缝成形的影响不明显。（3）焊接速度比氩弧焊快。（4）能够焊接更细、更薄加工件。（4）设备复杂，费用较高。
应用——
（1）穿透型（小孔型）等离子弧焊：利用等离子弧直径小、温度高、能量密度大、穿透力强的特点，在适当的工艺参数条件下（较大的焊接电流100A～500A），将焊件完全熔透，并在等离子流力作用下，形成一个穿透焊件的小孔，并从焊件的背面喷出部分等离子弧的等离子弧焊接方法。可单面焊双面成形，最适于焊接3～8毫米不锈钢，12毫米以下钛合金，2～6毫米低碳钢或低合金结构钢以及铜、黄铜、镍及镍合金的对接焊。（板太厚，受等离子弧能量密度的限制，形成小孔困难；板太薄，小孔不能被液态金属完全封闭，固不能实现小孔焊接法。）
（2）熔透型（溶入型）等离子弧焊：采用较小的焊接电流（30A～100A）和较低的等离子气体流量，采用混合型等离子弧焊接的方法。不形成小孔效应。主要用于薄板（0.5～2.5毫米以下）的焊接、多层焊封底焊道以后各层的焊接及角焊缝的焊接。
（3）微束等离子弧：焊接电流在30A以下的等离子弧焊。喷嘴直径很小（Φ0.5～Φ1.5毫米），得到针状细小的等离子弧。主要用于焊接1毫米以下的超薄、超小、精密的焊件。

注：
1、以上是常用的几种熔焊方法，各有优点和不足，选择焊接方法时，要考虑的因素比较多，如：焊件材料的种类、板厚、焊缝在空间的位置等。选焊接方法的原则是：在保证焊接接头质量的前提下，用总成本低的焊接方法。

2、推荐一本书：高职高专规划教材《焊接方法与设备》，机械工业出版社，雷世明主编。内容较全但不难。

⑷ 什么是压缩电弧

熔滴在脉动送进的情况下与熔池发生短路，使短路过渡频率与脉动送丝的频率基本一致，每个短路周期的电参数的重复性好，短路峰值电流也均匀一致，其数值也不高，从而降低了飞溅。 如果在脉动送丝的基础上，再配合电流波形控制，其效果更佳。采用不同控制方法时，焊接飞溅率与焊接电流之间的关系。 等离子是指在标准大气压下温度超过3000℃的气体，在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状态。等离子是由被激活的高子、电子、原子或分子组成。例如：它可通过自然界中的闪电产生。

⑸ 切割用的等离子弧是经过三种形式的压缩效应得到的，这三种压缩效应是

。压缩效应有如下三种形式：

1）、机械压缩效应
在钨极（负极）和焊件（正极）之间加上一个高电压，使气体电离形成电弧，当弧柱通过特殊孔形的喷嘴的同时，又施以一定压力的工作气体，强迫弧柱通过细孔，由于弧柱受到机械压缩使横截面积缩小，故称为机械压缩效应。

2）、热收缩效应
当电弧通过喷嘴时，在电弧的外围不断送入高速冷却气流（氮气或氢气等）使弧柱外围受到强烈冷却，电离度大大降低，迫使电弧电流只能从弧柱中心通过，导致导电截面进一步缩小，这时电弧的电流密度大大增加，这就是热收缩效应。

3）、磁收缩效应
由于电流方向相同，在电流自身产生的电磁力作用下，彼此互相吸引，将产生一个从弧柱四周向中心压缩的力，使弧柱直径进一步缩小。这种因导体自身磁场作用产生的压缩作用叫“磁收缩效应”。电弧电流越大，磁收缩效应越强。

自由电弧在上述三种效应作用下被压缩得很细，在高度电离和高温条件下，电弧逐渐趋于稳定的等离子弧。

⑹ 什么是自由电弧，什么叫压缩电弧

自由电弧：比如雷的电弧 乱来的 跳来跳去

压缩电弧：等离子弧 ，通过磁力压缩 机械压缩 热压缩

机械压缩，用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径

热收缩，由于水冷喷嘴温度较低，从而在喷嘴内壁建立起一层冷气膜，迫使弧柱导电断而进一步减小，电流密度进一步提高，弧柱这种收缩谓之“热收缩”，也可叫做“热压缩”。

磁收缩，弧柱电流本身产生的磁场对弧柱有压缩作用(即磁收缩效应)。电流密度愈大，磁收缩作用愈强。

⑺ 电弧焊时作用在熔滴上的过渡力有哪几种

1） 短路过渡使受电弧热熔化的消耗电极（焊条）前端与母材熔池短路，边重复进行燃弧，短路熔滴边过渡的形态叫短路过渡式，这种形式在CO2焊接与MIG 焊接的小电流，低电压区焊接时尤为显着，被应用于熔深较浅的薄板焊接。电极前端的熔融部分逐渐变成球状并增大形成熔滴，与母材熔池里的熔融金属相接触，借助于表面张力向母材过渡。短路过渡在采用低电流装置和较小焊丝直径的条件下产生，短路过渡易形成一个较小的、迅速冷却的熔池，适合于焊接留较大根部间隙的横梁结构，适合于全位置焊接。焊丝通过电弧间隙时没有熔滴过渡发生，当接触到焊接熔池时才会发生熔滴过渡。以下对一个完整的焊接工艺过程进行分析，短路过渡工艺过程的示意见下图A 当电弧正常工作时，母材和焊丝都处于高温状态，送丝机构稳定的送进焊丝。当焊丝接触到熔池时，同时伴随着如下3个过程发生。①较大的焊接电流通过焊丝进入焊缝和母材，使焊丝末端开始熔化。②在图中短弧区，焊接电流迅速提高。③当初始焊接电弧较短时，电弧电压值降低，电弧熄灭。B 采用平特性焊接电源可以使电流持续增加，主要是为了保持焊接电压稳定并提高电弧电压。此时电弧保持稳定，熔化的焊丝继续向焊接熔池熔敷金属。C 当焊接电流与电压继续增加时，焊丝在焊缝上形成一个圆锥形区域，通过持续的送丝过程，将更多的焊丝送进该圆锥形区域中。D 随着焊接电压和电流继续增加，更多焊丝的送进，锥形区域不断扩大，接着焊丝在锥形顶部开始产生缩颈，为下一步的剪切作准备。电磁剪切力主要是焊接电流通过焊丝与焊缝熔敷金属之间的短路过渡产生的，电磁剪切力沿着焊丝的方向向内辐射。E 从D开始，焊丝与焊缝上部形成的锥形区域分离，电弧再引燃，电流开始降低，电压从短路过渡电压升高到电弧电压，熔滴停止向焊缝中过渡。F 电弧对焊丝和焊缝进行加热。G 在电弧区，利用电弧热清除锥形区域，使之熔入焊缝中，增加焊缝和焊丝的热量，为下一个焊接周期作准备。H 当电压降低到电弧电压以下时，短路过渡过程结束，焊丝接触到焊缝并熄灭。短路过渡工艺过程中的注意事项如下。①焊丝熔滴只在短路过渡时才能熔入焊缝金属中，并且没有金属离子通过电弧。②短路过渡的熔滴过渡周期为20～250次／s。③在短路过渡过程中，电流产生的磁力场是主要影响因素，而重力不是主要因素，因此所有的焊接位置均可以采用。④焊丝周围的电流磁力场在短路过渡过程中会引起电磁收缩效应，焊丝顶部熔化的金属熔滴在电磁收缩力的作用下转变成球形熔滴并附着在顶部，形成一个自由熔滴并进人焊接熔池。⑤短路过渡适合于直径为1.2mm焊丝的焊接。⑥厚板材料采用大直径焊丝，并且采用喷射过渡来提高金属熔敷效率。⑦短路过渡对于母材的焊接热量输入较低，因此比较适合焊接薄板，焊接过程中不会产生烧穿现象，常用于焊接板厚小于5mm的碳钢和低合金钢。I 下一个过程循环往复。2） 球状体过渡前端熔化金属变大形成球状，继而发展为比表面张力还重的大粒熔滴，向母材侧落下过渡的形态叫球状体过渡。这种形式在CO2焊接的电流区更明显。因熔滴过渡时不是直落而下，所以焊缝略显不规则，飞溅也多。3）喷射过渡前端熔化金属在收缩效应作用下变成小粒熔滴，被高速吹向母材，这种突入熔池的过渡形态叫喷射过渡。在MIG 焊接的较大电流区较显着，熔深大，过渡稳定。收缩效应：有热收缩、电磁收缩两种，前者是为减少热损失，使弧柱直径变小，中心温度变高；后者是靠由弧柱电流构成的磁场产生相互吸引力，使弧柱变小。这种电弧现象叫收缩效应，其作用就是象捏碎饼似的将前端熔融金属的中间变细，并从前端部切离开。

⑻ 等离子弧焊机 与其他焊接方法比有什么优缺点

优点：
a.能量密度大、电弧方向性强、熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可
一次焊透8～10mm 厚的不锈钢板。与钨极氩弧焊相比，在相同的焊缝熔深情况下，等离子
弧焊接速度要快得多。
b.焊缝质量对弧长的变化不敏感，这是由于等离子弧的形态接近圆柱形，发散角很小，
约5°，且挺直度好，弧长变化时对加热斑点的面积影响很小，易获得均匀的焊缝形状。工
件上受热区域小，热影响区窄，因而薄板焊接时变形小。
c.钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不可能与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象。
电弧搅动性好，熔池温度高，有利于熔池内气体的释放。
d.等离子电弧由于压缩效应及热电离度较高，电流较小时仍很稳定。配用新型的电子
电源，焊接电流可以小到0.1A，这样小的电流也能达到电弧稳定燃烧，特别适合于焊接微
型精密零件。
e.可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。
缺点：
a.可焊厚度有限，一般在25mm 以下；
b.焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很低；
c.焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高。
等离子弧焊由于下述原因，其应用可能受到限制。
a.电弧作用区域的观察性差。等离子弧枪结构复杂，不仅比较重，手工焊时操作人员还较难观察焊接区域。
b.双弧弊端。使用转移弧时，当工艺参数选择不当，或喷嘴结构设计不合理，或喷嘴
多次使用后有损伤，就会在钨极-喷嘴-工件之间产生串接电弧，这种旁弧与转移弧同时存
在，称为双弧。双弧产生，说明弧柱与喷嘴之间的冷气膜遭到了破坏，转移弧电流减小，这
样就导致焊接过程不正常，甚至很快就烧坏喷嘴。
c.电弧可达性差。由于枪体比较大，钨极内缩在喷嘴里面，因此对某些接头形式是无
能为力的。
d.一次投资大。等离子弧焊接与切割设备比较昂贵。但是其焊接或切割速度快，焊缝
与切割质量好，若将这些因素考虑进去，其使用成本还不是太高。

⑼ 焊接的基础知识

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。 焊接通过下列三种途径达成接合的目的：

1、熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

2、压焊——焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3、钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

(9)焊接电弧的三大压缩效应扩展阅读

19世纪末之前，唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。

20世纪早期，第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大，与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视，进而促进了焊接技术的发展。战后，先后出现了几种现代焊接技术，包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊(潜弧焊)、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。

20世纪下半叶，焊接技术的发展日新月异，激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天，焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，并进一步提高焊接质量。

金属连接的历史可以追溯到数千年前，早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的古巴比伦两河文明已开始使用软钎焊技术。公元前340年，在制造重达5.4吨的古印度德里铁柱时，人们就采用了焊接技术 。