浅谈微束等离子焊接

 　　1微束等离子焊接简介

　　当等离子转移弧电流在15A以下时，通常被称为微束等离子弧。这种电弧功率很小，通常在1kW以下，是进行精密焊接的理想热源之一。如图1（a）所示的微弧，其电弧直径在1.5mm左右，而长度可达5mm以上。

　　2微束等离子焊接特点

　　①能量集中，温度高，焊接速度快。②弧柱挺直度好，对弧长的变化不敏感，电弧稳定性好。③焊接质量好，可焊材料多。④等离子弧具有良好的可控性和调节性。

　　3微束等离子电弧特性

　　为了稳定电弧，微束等离子焊接常使用联合型电弧，即非转移弧和转移弧同时存在。非转移弧电流（In）为2～5A，它可以给转移弧提供良好的导电通道。它的另一个作用是可以使转移弧的电压减小，这可以明显提高电弧的稳定性，其影响效果见图2。对于其它焊接方法（如TIG焊）来说，当焊接电流低于1A时，电弧就很难稳定了，但微束等离子焊接时，转移弧电流甚至可以降到0.2A，仍然可以稳定地进行焊接。

　　另外，由于非转移电弧的共存，喷嘴的孔道比也可以更大一些，常可达到2.0左右，这样使电弧的压缩程度更高，得到的焊缝可以更窄，也更适应于很薄的焊件。在多数情况下，微束等离子焊接主要采用熔入焊接方式。

　　由于微束等离子焊接使用的焊接电流很小，功率常在1kW以下，所以喷嘴一般用间接水冷的方式冷却，这样不但可以将焊枪制作的更精巧，还能保证焊接过程良好的可见性。

　　尽管微束等离子焊接电弧很稳定，但是在对薄件进行连续焊接时有时还是会遇到热输入方面的问题。例如，在工件开始焊接和结束焊接时，焊件温度的急剧变化可能会导致焊缝熔化程度的不均。当用微束等离子焊接方法焊接薄板时，除了要求电源要有稳定的恒流特性外，焊接过程还要对弧长进行精确的控制，因为即使很小的电流波动都有可能将焊件烧穿。利用直流脉冲焊技术和精密的焊接过程程序控制，可使微束等离子焊接的质量和稳定性得到了大幅度的提高。在进行微束等离子焊接时，无论是手工操作或是机械化焊接，都要求有设计良好的夹具，良好的夹具不但可以减小焊件变形，还能控制焊接过程中焊件的温升，防止焊接熔化不均。因为被焊零件绝大多数截面很小，熔化焊时又极易出现变形，特别是易于出现波浪变形，最好的防止波浪变形方法就是使用夹具刚性固定焊接件，并配合合理的焊接工艺和顺序，图3给出了一种用于微束等离子焊接不锈钢薄板件的典型夹具及其相关参数。若板厚在0.125mm以下（箔片），焊接接头的形式要用卷边对接接头。

　　另外，对于薄壁管件的环缝自动焊接，要求微束等离子焊接设备有设计合理的起弧和收弧功能，以保证熔深稳定，图4表示了一个环缝焊接程序中预设的带脉冲的焊接电流规范，可见在起弧时要求电流渐升，而在收弧时则要求电流逐步衰减。如果需要对管件进行全位置焊接，还必须考虑环缝焊接在360°区间内各点不同的热输入要求，对规范进行更精细的控制，这样的设备通常需要靠计算程序或专家库系统来控制。表1列举了不同材料使用微束等离子焊接的工艺参数。

　　4结语

　　微束等离子焊接方法观察容易，可操作性强，常用于焊接0.025～1.5mm厚度的薄壁材料。目前已经被广泛应用于各类传感器件、波纹管、密封装置、微开关、电子元件以及工模具的焊接。

　　参考文献：

　　[1]潘丽华.微束等离子焊接[J].上海航天，1999（3）：61-64.

　　[2]马为红，刘嘉，卢振洋，杨帅，白立来.微束等离子弧焊电源的Saber仿真研究[J].电焊机，2012（12）.

　　[3]高山，宋文清，曲伸，李文学，帅焱林.微束等离子焊接在航空发动机中的应用[J].新技术新工艺，2013（02）.