等离子焊机说明书
等离子焊机说明书 Prepared on 22 November 2020
目录
1.等离子焊接方法简介 (2)
简介 (2)
等离子电弧 (2)
等离子基本焊接方法 (3)
2.等离子焊接设备及其主要功能 (3)
PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源 (3)
HP400等离子焊枪 (5)
等离子焊接控制电源 (6)
RC-3型冷却水箱 (6)
焊接工装 (7)
3.等离子焊接方法的主要参数 (8)
焊接电流 (8)
等离子气流量 (8)
焊接速度 (8)
喷嘴距离 (9)
正面保护气流量 (9)
4.等离子焊接操作及其注意事项 (9)
5.常见故障及其解决方法 (11)
1.等离子焊接方法简介
简介
等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法，电流范围可达~500A，适合于厚度在~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接，采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度，从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。
华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产，以及等离子焊接工艺拟订和更新，并取得了显着的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备，并已成功的应用到染整、食品、管道等行业的生产和制造之中，并得到了广大用户的一致好评。
下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例：
图1 操作机等离子焊接的应用图2 边梁等离子焊接的应用1
图3边梁等离子焊接的应用2 图4 纵环缝等离子焊接的应用
等离子电弧
等离子焊接主要是获得等离子弧，等离子弧是利用等离子枪将阴极和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。
自由电弧经过等离子焊枪中的三个压缩：机械压缩，热压缩和电磁压缩后形成等离子电弧，等离子电弧的功率及温度明显高于自由电弧，其功率基本上是自由电弧的两倍。
等离子电弧主要分为三种类型：
1.非转移型等离子电弧
主要用于非金属材料的焊接。
2.转移型等离子电弧
金属材料的焊接一般采用此电弧。
3.联合型电弧
主要用于电流小于30A以下的微束等离子焊接。
等离子基本焊接方法
按焊缝成型原理，等离子焊接有两种基本的焊接方法：小孔型等离子焊接及熔透型等离子焊接。
1.小孔型等离子焊接
利用小孔效应实现等离子焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
小孔型等离子焊接的主要优点在于可以单道焊接厚板，板厚的范围：~9mm。小孔法一般用于平焊。由于小孔法产生较为对称的焊缝，焊接横向变形小。
2.熔透型等离子焊接
焊接过程只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
当离子气较小，弧柱受压缩的程度较弱时，这种等离子弧在焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应，焊缝成形原理与氩弧焊类似。主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
2. 等离子焊接设备及其主要功能
完整的自动等离子焊接设备包括焊枪、控制电源、焊接电源、水箱和焊接工装等，各种设备在等离子焊接的过程中发挥着自己不同的作用。
PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源
华恒公司完整的引进了德国EWM公司生产的PHOENIX EWA400DC-P等离子焊接电源，PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源以其卓越的性能为等离子焊接的稳定奠定了基础。其本身采用先进IGBT的逆变技术，满足了电源具有陡降或垂降特性
的要求，电源具有电流递增和电流衰减等功能，为
等离子焊接制定合理的工艺提供了保障。
PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源的主
要技术参数如下表：
表1.技术参数图5PHOENIX EWA 400DC-P
等离子焊接电源
焊接电源5～400A
暂载率（20℃）400A 45%
300A 100%
空载电压92V
输入电压3×380V（-25%～+20%）
输入频率50/60Hz
熔断器3×25A
最大输出功率29Kva
维弧电流5～25A（预备值10A）
焊枪冷却方式水冷
防护等级1P23
电源尺寸725×350×840mm
电源重量55kg
PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源与普通的焊接电源相比具有其先进的性能特点：
数字化等离子逆变焊接电源
独特的移动小车结构，移动方便；合理的模块化设计，维护方便
可在网路电压波动很大的情况下工作
数字电路系统保证了高质量环缝的重现性一元化调节焊接参数，只需选定焊接材料、材料厚度、钨极直径、焊接形状，焊机将自动提供优化的焊接参数
气体通过检查采用了"定时"和"不定时"两种方式
维弧电弧通过专门的显示灯显示，维弧电流可调范围5A-25A（出厂时设定在
10A）
通过焊接的专家系统或EWM的软件程序TETRIXPCT300（可选），用户可很方便地设定自己的专用焊接参数
带有计算机接口，可实现与计算机联网；带有遥控接口，可与送丝机配套使用适用于各种高低合金钢、镍、铜、钛、锌及其合金材料，以及特殊金属的焊接 HP400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。等离子焊枪结构比TIG焊枪更为复杂，
压缩喷嘴是等离子焊枪的关键部件。
等离子焊枪结构要有以下几个特点：
1.能固定钨极与喷嘴之间的相对位置，并要求钨极
与喷嘴孔径同心。
2.能水冷钨极及喷嘴。
3.喷嘴与钨极绝缘，以便在钨极与喷嘴间产生非转移弧。
4.采用单独的气路分别导入离子气与保护气。图6 等离子焊枪
等离子喷嘴是等离子焊枪产生等离子弧的关键零件之一，它对电弧直径起机械压缩作用，它是一个铜质的水冷喷嘴。压缩喷嘴的结构、类型、和尺寸决定了等离子弧
的性质。
图7 等
离子喷
嘴
喷嘴孔径dn和孔道的长度l0是等离子喷嘴的两个重要尺寸，常以l0/dn来表示压缩特征，称为孔道比，常用的孔道比如下表：
表2 喷嘴孔道比
喷嘴孔径dn/mm孔道比l0/dn
华恒公司生产的喷嘴的孔径有两种：ф和
ф，孔道比为，为了能保证每次定位的孔道比
相同，专门生产了钨极高度调整块如图所示。
如果不采用钨极定位块来定位，孔道就很
难保证相同，这样就会产生相同的参数焊接出
不同的焊缝，给焊接工艺的制定带来困难。图8 钨极调整块
等离子焊接控制电源
除焊接电源提供电流以外，焊接工装如行走小车、十字滑架和送丝等动作均由焊接控制电源来控制，电源如图所示。
根据现场工况，可选用不同功能的控制方式，控制功能如下：
?提前送气和滞后停气
?直流/脉冲电流
?横梁小车运动图9 焊接控制电源
?送丝运动
?弧长控制
?横摆功能
?参数存储：70组
?可分区间：10个
RC-3型冷却水箱
RC-3型冷却水箱是一种高效节能的冷却设备，主要用于进行等离子焊接时起到冷却焊枪的作用，它的水箱容量大，冷却效果好。
性能特点：
等离子焊接电源不可缺少的理想配套设备，是等离子焊接
结果100％重现性的有效保证
主要控制冷却水的温度，从而保证了冷却水对等离子电弧
压缩的挺度
由法国生产的高效冷凝器、德国EBM风扇电机、进口温
控器和德国EWM水检测传感器及水箱等组成
容量大，冷却能力强图10RC-3型冷却水箱
电子调温，温度调节范围广
数字显示设定温度和实际温度
可设定两次除霜周期的间隙时间，以时间控制除霜
主要技术参数：
电源额定电压1×220V 50Hz
额定负载
冷却能力3389W（在±15°条件下）
水箱容量85升
温度调节范围-5℃～+30℃
焊接工装
华恒公司生产的专机包括：HL系列、HWH系列、HCJ系列、HB系列、LMX系列等，并且可以根据客户的产品形式设计出不同的专机构造。等离子焊接应用在HL系
列和
HCJ
系列
中的
比较
广
泛，其构造如图所示：
图 11 HL系列专机图12 HCJ系列专机
3. 等离子焊接方法的主要参数
等离子焊接的形式如图所
示，在等离子焊接过程中主要的
参数有焊接电流、等离子气流
量、焊接速度、正保气流量和喷
嘴的距离，其中最主要的是离子气流量和焊接电流以及焊接速度。图13 等离子焊接示意图
焊接电流
在等离子焊接过程中，和其他电弧焊接一样，焊接电流增加，等离子弧穿透能力增加。焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定的，电流过小，不能形成小孔，电流过大，又将因小孔直径过大而使熔池金属坠落。此外，电流过大还可能引起双弧现象。
因此，在焊枪及喷嘴结构选定后，电流只能限定在一定的范围之内，而这个范围和其他焊接参数如等离子气流量和焊接速度等参数有关，在其他参数选定之后，焊接电流和另一可变参数的关系为如：焊接速度增加，相应的焊接电流也要加大；焊接速度降低，焊接电流要减小。等离子气流量增加，焊接电流要减小；等离子气流量减小，焊接电流要增加。
等离子气流量
在等离子焊接过程中，等离子气是一个重要的焊接参数，因为等离子焊接与TIG 焊不同之处在于获得了等离子气流也就是在3万℃的极高温度下，利用电离化气体发射一种能贯穿电弧的气体流，从而产生等离子，所以电弧的穿透力大小与之有着密切关系。
等离子气流量增加，可使等离子流力和穿透力增大，在其他条件不变的条件下，为了形成小孔，必须需要足够的离子气流量，但是离子气流量过大也不好，会使小孔直径过大而不能保证焊缝成型。在喷嘴孔径确定之后，等离子气流量大小视焊接电流和焊接速度而定，三者之间存在适当的匹配关系。
焊接速度
焊接速度也是影响小孔效应的一个重要参数。在其他条件一定时，焊接速度增加，焊缝的热输入减小，小孔直径亦随之减小，最后消失。反之，如果焊速太低，母材会过热，背面焊缝会出现下陷甚至熔池泄露等缺陷。焊接速度和焊接电流以及等离子气流量之间是相互影响的，它们之间的关系就不在赘述。
喷嘴距离
喷嘴和工件之间的距离对其它参数的影响
与TIG焊相比不是很敏感，因为等离子电弧的
挺度好，TIG焊的扩散角是45o，而等离子焊接的为5o，基本上是圆柱形。
距离过大，熔透能力降低；距离过小则造成喷嘴被飞溅物粘污，一般取3-8mm。图14 扩散角
正面保护气流量
正面保护气流量应与等离子气流量有一个适当的比例，离子气流量过小而保护气流量太大会导致气流紊乱，将影响电弧的稳定性和保护效果。正面保护气一般取15-30L/MIN。
4.等离子焊接操作及其注意事项
要进行自动等离子焊接时，正确的操作是十分关键的，错误操作可能导致意想不道严重的后果。在一套等离子自动焊接系统中，从开机到最后的关气，有一定的先后顺序：
1.在进行等离子焊接之前，要先磨好
钨极，根据电流的大小来选择合适的钨
极形状。然后装好钨极，并调节好钨极
内缩量及钨极与喷嘴压缩孔同心。
同心度的调节情况要看高频火花的
分布情况来决定，一般要看到高频火花
均匀的分布在钨极的四周就可。
图15 调节好的等离子焊枪
2.打开各种保护气的调节器及压缩空气气阀。
3.检查等离子水箱中是否有加水，而且加入的水必须为蒸馏水。在加入水之后打开水箱稳压器，开水箱，打开焊接电源及控制电源。
注：打开水箱之后，在水流量计中会有流量显示，如果没有显示，要关电检查原因。
图16 水箱界面
图17 气体及水流量计
4.调节输入合适的工艺参数到控制电源
中。
焊接参数包括送气时间、焊接电流、焊接速度、送丝速度、横摆及弧压跟踪等
5.模拟焊接，观察小车的行走方向，是否送丝，调节好各种保护气的流量等。图18控制面板
6.打开维弧，装好工件，调节工件对接
缝的中心在成型槽的正上方，并和等离子焰
中心在一条直线上。
7.调节好喷嘴的高度，并保证等离子焰在对接缝中心，将焊枪移到引弧板上。图19 维弧装置
8.将控制器的开关拨到焊接位置，按下启动开关开始焊接，在焊接的过
程中，要观察电弧的中心是否对接缝偏离，如有偏离，用线控器或手动微调。
9.当焊枪焊到收弧板上时，按下停止按钮，收弧，焊枪抬升到一定高度，移走工件。
10.当焊接任务结束后，要先关维弧按钮，关掉维弧，然后关焊接电源，控制电源，最后在通一段离子气和水之后（冷却喷嘴，保护钨极），关气，关水箱，关掉总电源。
5. 常见故障及其解决方法
在等离子自动焊接过程中，由于错误操作或意外情况可能导致在焊接过程中会出现一些问题，如不及时解决有可能会导致严重的后果。
在焊接的时候，发现电弧在喷嘴和工件之间产生，这样就产生了双弧现象。出现此现象后，要及时的调节焊接参数电流和离子气，电流过大和离子气过小都会引起双弧。
在焊接过程中，发现等离子枪喷嘴处冒烟。
要停止焊接，检查水箱是否打开，水表有无水量显示，如果没有水通过焊枪，则焊枪已烧坏，须专业人士来修理。
在钨极对中的过程，不打高频。
出现此情况后，要及时清理喷嘴，用晶相砂纸将金属磨出光泽。重新磨钨极。
焊缝中产生气孔。
产生的原因有：母材有油，锈等污物；气体保护效果差；气路不干净；枪头漏气。
相应的解决方法：清理工件；喷嘴降低，焊速降低，采用合格的气体；更新管路；更换O型圈。
焊接过程中电极烧损严重。
产生的原因有：1、采用了反极性接法2、气体保护不良3、钨极直径与所用电流不匹配。
相应的解决方法：更换极性加强保护；压低喷嘴；减慢焊速换匹配的钨极。
当出现问题自己不能解决时，要找专业人士来，不要擅自乱动。