房永順

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

等離子弧焊技術(shù)是當(dāng)下一種快捷、高效、優(yōu)質(zhì)的焊接方式，近年來，在我國不同領(lǐng)域中均取得了良好的焊接效果。這一技術(shù)在保證焊接質(zhì)量優(yōu)良的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)崿F(xiàn)便捷、快速、節(jié)能、環(huán)保的目標(biāo)，極大地節(jié)約了焊接過程中鋼材的消耗，提升了設(shè)備制造的整體效率。對于制造加工企業(yè)而言，既能夠有效節(jié)約成本，還能夠提升后續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的使用價(jià)值和廣闊的市場前景。

1 等離子弧焊的基本方法、機(jī)理及特點(diǎn)

1.1 等離子弧焊的基本方法及機(jī)理

基于焊接過程中焊縫形成的原理，可以將等離子弧焊技術(shù)劃分為三種不同的方式，分別是穿孔型、熔透型、微束型。在本文的研究中將重點(diǎn)介紹穿孔型等離子弧焊。

這類焊接技術(shù)的核心是將等離子形成小孔、被熔化的金屬依靠表面的預(yù)應(yīng)力和張力，在閉口位置控制結(jié)構(gòu)拉力，熔池能夠在液體金屬重力與表面張力互相拉扯，互相作用下保持平衡，焊炬也能夠隨之平衡而不斷向前移動。在等離子弧焊技術(shù)應(yīng)用后，小孔在溫度下降的基礎(chǔ)上冷卻閉合，形成密閉的焊縫。等離子弧焊技術(shù)的顯著特點(diǎn)是能夠在焊接的過程中形成“一”字形坡口，焊接金屬的正反兩面都有較好的形成效果。在工業(yè)生產(chǎn)加工中具有良好的生產(chǎn)效率，能夠取得理想的焊接效果。但是，這一技術(shù)的使用，對于焊件的厚度要求較高。當(dāng)下能夠應(yīng)對的焊件厚度基本為6～10mm。

值得注意的是，隨著焊件厚度的增加，熔池體積也需要不斷增大，在焊接的過程中也需要調(diào)整焊接溫度。與此同時(shí)，等離子氣流量和焊接的電流量也需要上調(diào)，才能夠取得良好的焊接效果。上調(diào)后，作用于熔池上的電弧壓力也出現(xiàn)顯著增加。簡言之，一旦焊件的厚度提升，焊接過程中的各項(xiàng)指標(biāo)都會隨之增長，焊接中消耗的電能溫度提升的速度都會明顯提升。在這種情況下，焊接的穿透力和熔池平衡出現(xiàn)了極大的波動，極易出現(xiàn)焊接溫度過高焊接穿透力過強(qiáng)或者是穿透力不足、焊透等不同的失誤現(xiàn)象，影響金屬焊接的最終效果。

1.2 等離子弧焊的特點(diǎn)

首先，這一焊接技術(shù)能夠保證熱量和溫度短時(shí)間內(nèi)高度集中，瞬間達(dá)到17726～24726℃，利用這一溫度能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)間內(nèi)有效焊接，焊接金屬的正面與反面都能夠保證光滑平整，焊接效率較高，質(zhì)量穩(wěn)定。

其次，等離子電弧焊接的深度穩(wěn)定，焊件經(jīng)過膨脹、壓縮之后，會全面貼合在一起，具有良好的焊接質(zhì)量，在后續(xù)的加工與使用中效果良好。

最后，等離子弧焊技術(shù)的電弧流動較為穩(wěn)定，且電弧的物理性質(zhì)中電離度較高、電弧穩(wěn)定，使得生產(chǎn)加工的整體效果未出現(xiàn)明顯的質(zhì)量波動。

2 等離子弧焊技術(shù)在承壓設(shè)備制造中應(yīng)用情況

2.1 主要焊接參數(shù)及其對焊縫成形的影響

（1）焊接電流。焊接電流的大小變化會直接影響電弧波動的穩(wěn)定性以及焊接過后焊縫的成形情況。當(dāng)焊接的電流過小，電弧流動不穩(wěn)定，則焊接中小孔會逐漸消失，或者是在焊接結(jié)束較長一段時(shí)間后，小孔仍舊存在，出現(xiàn)未焊透焊縫形成不良的現(xiàn)象。當(dāng)焊接的電流過大時(shí)，電弧的穩(wěn)定性便難以保障，出現(xiàn)較大的波動，造成噴嘴燒壞的不良現(xiàn)象，甚至過高的溫度會造成焊縫燒穿的不良影響。

（2）離子氣成分及流量。焊接的離子氣一般選擇的是Ar+5%H2，能夠在不銹鋼、鎳合金的焊接中降低焊縫氧化比重。在焊接金屬鈦等純度較高的金屬時(shí)，一般選擇純氬。

如果離子氣的流量較小，造成焊接金屬的表面過于粗糙的現(xiàn)象，影響焊接的穿透力。如果電流過大，則會將焊接的過程變成等離子弧切割工藝，焊接的深度較大，甚至直接焊穿。

（3）焊接速度。當(dāng)焊接速度較快時(shí)，金屬未能夠完全融化，且金屬內(nèi)部的溫度變化較快，產(chǎn)生卷邊現(xiàn)象，亦或是金屬的溫度變化未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，沒有焊透。而當(dāng)焊接的速度較慢時(shí)，則會造成金屬的整體溫度過高，焊接位置融化面積過大，或者直接焊穿現(xiàn)象?？梢?，在焊接過程中，需要秉承著適中的溫度，避免上述不良現(xiàn)象影響焊接效果。

（4）噴嘴到焊件的距離。等離子焊接的工藝噴嘴到焊件的距離并不會對最后形成的焊縫具有強(qiáng)烈影響。基于眾多專家的研究成果能夠看出，噴嘴到焊件的適宜距離4～7mm。距離過小，則會造成咬邊現(xiàn)象，也會損壞噴嘴。而距離過大，則會造成焊縫增大、焊接位置粗糙的現(xiàn)象。

這一部分論述的影響焊接質(zhì)量的相關(guān)因素，其間的關(guān)聯(lián)性十分明顯，但是，不同的兩個(gè)因素之間的關(guān)系都不盡相同，需要技術(shù)人員在生產(chǎn)加工實(shí)踐中進(jìn)行研究和考量，通過實(shí)踐結(jié)果選擇最佳的焊接方式，促進(jìn)等離子焊接技術(shù)的發(fā)展。

2.2 縱縫的施焊

利用等離子焊接技術(shù)時(shí)，當(dāng)縱向縫隙較小時(shí)，橫向間隙也會隨之縮小，且能這一焊接方式能夠有效保證其整體質(zhì)量。后續(xù)的檢驗(yàn)、養(yǎng)護(hù)、維修工作也并不困難，具有良好的實(shí)施效果。

2.3 環(huán)縫的施焊

（1）起弧。從引燃等離子弧，到形成正常熔池為一個(gè)起弧過程。由于起弧直接影響焊接能否正常進(jìn)行和收弧的質(zhì)量，應(yīng)選擇在環(huán)縫組對質(zhì)量較好（間隙小、錯(cuò)邊量少）的部位起弧。起弧時(shí)，常會出現(xiàn)翻弧、氣孔、下凹及燒穿等情況。在等離子弧穩(wěn)定穿過小孔的情況下，才能夠保證焊接結(jié)束后小孔逐漸關(guān)閉，在此期間，氣體從小孔中逐漸流出，翻弧現(xiàn)象也能夠避免。

（2）收弧。收弧階段指的是焊接結(jié)束后，金屬表面的溫度不斷下降，焊接產(chǎn)生的小孔逐漸縮小，直至電弧熄滅。在這一階段，需要注意的是起弧位置的金屬會受到溫度變化的影再次融化，才能夠有效消除氣孔。當(dāng)焊接過程中的電流、離子電流出現(xiàn)的大小、時(shí)間能夠與焊件焊接的位置參數(shù)適宜，也能夠有效規(guī)避收弧期間小孔消失的現(xiàn)象。當(dāng)焊接收弧階段出現(xiàn)明顯的凹陷，則需要適當(dāng)增加焊接的金屬重量，而后適當(dāng)延長焊接的時(shí)間，就能夠消除焊接金屬表面的凹陷現(xiàn)象。

（3）其他應(yīng)注意事項(xiàng)。在金屬焊接前，需要檢查金屬的縫隙位置，對金屬的質(zhì)量水平、縫隙大小詳細(xì)記錄，既能夠保證工程實(shí)施記錄完整，又能夠準(zhǔn)確選擇與之相適應(yīng)的焊接技術(shù)。在焊接過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注焊接縫隙位置的處理，避免縫隙開裂較大。

2.4 跟罩保護(hù)及背保護(hù)

等離子弧焊技術(shù)指導(dǎo)下的金屬焊接背面效果十分理想，為了保障正面與反面均能夠取得良好的質(zhì)量，需要使用惰性氣體作為保護(hù)罩，保護(hù)焊接金屬材料的正反兩個(gè)面，才能夠保證焊接后光滑無誤。

2.5 焊縫返修工藝

與傳統(tǒng)的焊條電弧焊、埋弧焊相比等離子弧焊焊接技術(shù)處理的產(chǎn)品質(zhì)量較為理想，在焊接過程中極少出現(xiàn)缺陷與問題。如果在焊接后發(fā)現(xiàn)焊接的縫隙較大的情況，則需要對引弧處或者收弧處進(jìn)行嚴(yán)密的處理。常規(guī)處理措施指的是利用旋風(fēng)銼或風(fēng)動砂輪進(jìn)行打磨，打磨后對焊接產(chǎn)品進(jìn)行二次熱處理，并且進(jìn)行檢驗(yàn)與檢修，在保證質(zhì)量無誤的情況下方可投入市場。

當(dāng)焊接產(chǎn)品無損檢驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)傳統(tǒng)的焊接維修措施進(jìn)行調(diào)整，與焊條電弧焊、埋弧焊縫相同的方式進(jìn)行修整，利用氣刨打磨旋轉(zhuǎn)銼進(jìn)行多次打磨拋光處理，具體工具的使用需要根據(jù)焊接的金屬材質(zhì)、出現(xiàn)問題的嚴(yán)重程度進(jìn)行選擇。

3 結(jié)語

根據(jù)上文的研究能夠看出，等離子弧焊技術(shù)在不銹鋼、鎳合金等金屬焊接中具有良好的效果，焊接接頭的質(zhì)量具有穩(wěn)定性與可靠性，在后續(xù)的生產(chǎn)加工以及使用過程中能夠有效發(fā)揮自身的性能，為我國工業(yè)生產(chǎn)加工奠定良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，能夠看出等離子弧焊技術(shù)在現(xiàn)階段仍舊存有一些問題和弊端，需要相關(guān)人員進(jìn)行深化研究和解決，力求能夠規(guī)避等離子弧焊技術(shù)中的風(fēng)險(xiǎn)與問題，發(fā)揮其優(yōu)勢作用，成為我國生產(chǎn)、加工、制造業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)保障。