等离子弧加工

等离子弧加工是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。1955年，美国首先研究成功等离子弧切割。产生等离子弧的原理是：让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔，使其在孔道中产生机械压缩效应；同时，由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好，电流自然趋向弧柱中心，产生热收缩效应，同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。这3种效应对弧柱进行强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下，使弧柱中心气体达到高度的电离，而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物，即等离子弧。

等离子弧切割与焊接是现代科学领域中的一项新技术。它是利用温度高达15000~30000℃的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。这种新的工艺方法不仅能对一般材料进行切割和焊接，而且还能切割和焊接一般工艺方法难以加工的材料。

等离子弧加工流程

电弧就是中性气体电离并维持放电的现象。若使气体完全电离，形成全部由带正电的正离子和带负电的电子所组成的电离气体，就称为等离子体。

一般的焊接电弧是一种自由电弧，弧柱的截面随功率的增加而增大，电弧中的气体电离不充分，其温度被限制在5730~7730℃。若在提高电弧功率的同时，对自由电弧进行压缩，使其横截面减小，则电弧中的电流密度就大大提高，电离度也随之增大，几乎达到全部等离子状态的电弧叫等离子弧。

对自由电弧进行的压缩作用称为压缩效应。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。

特点：（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。（3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。（4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。