等离子焊接机技术工艺发展分析

第一节 等离子焊接机基本生产技术、工艺或流程

1、专利

北京鹰瑞达科技发展有限责任公司便携式等离子弧切焊机（型号：BPCW22A+），其技术指标处于国际领先水平，目前是国内外独一无二的高科技切/焊专利产品（专利号：ZL02208736），独创的设计理念，专有的技术突破，能顺利地完成各种材质的切割（破拆）和焊接难题，真正实现高科技产品的应用价值。

2、全数字控制等离子弧焊堆焊机在武汉开发成功

一种通过自主研发，不断改进，不断创新，反复试验，又搞出来了控制精确、参数稳定、显示直观，操作便捷的第三代的LU-F400-F300-2W型多功能全数字控制等离子弧焊堆焊机最近在武汉问世。并由武汉高力热喷涂工程有限公司设计制造批量生产。

这台先进性能多功能全数字控制等离子弧焊堆焊机，不仅解决了我国管线阀门生产的老大难问题，是制造高端阀门密封面的理想设备。而且也是石油、化工、冶金、水利、电力关键工件生产的理想设备，填补了我国多功能数字化控制等离子弧堆焊机的空白。

继2003年搞出了第二代模拟控制等离子喷焊机后，通过不断改进，不断创新，反复试验，又搞出来了控制精确、参数稳定、显示直观，操作便捷的第三代机。实现了工艺程序及工艺参数预设，由模拟控制到全数字化控制，由一般的参数控制到智能化控制的跨越，并且具有自主知识产权，在新机型的二十项创新项目中，有十八项准备申请国家发明专利。

与第二代等离子喷焊机相比，第三代机主要有如下特点：

1）等离子弧焊电源采用目前最先进的IGBT逆变式弧焊电源，数字化电流调节系统。调节精细，具有恒流输出特性。特别是可根据堆焊过程中工件温度的变化，按区域设定堆焊电流，以及能精确设定电流上升速率和电流衰减速率，并能显示整个堆焊过程的电流变化曲线。

2）采用高级的PLC(可编程)控制器，实现了对工艺程序和工艺参数的全数字化控制。

3）采用触摸屏操作和显示系统，通过画面和视窗，使工艺程序和参数的预设，工艺状态和工艺参数的显示，以及工艺操作更精细、更形象、更便捷、更具人性化。

4）在屏上直接预设和显示工艺参数的物理量，改变以往用电参数间接反映物理量大小的弊端。

5）在整个堆焊过程中，能精确设定时序的时间量和计数的数字量，并且不受数量的限制，因而使工艺控制及精细更精确。以往在环形焊道的搭接上易出现成形和内部质量问题，现在因采用精细控制而获得理想的搭接。

6）设置了“专家系统”，只要键入工件的基本数据及堆焊层设计参数，即可显示各工艺参数配伍选择表，操作者确认后，自动调整好全部工艺参数。每一编号工件的工艺参数自动存入“资料库”，可随时察看和调用，并可将工艺资料打印成纸质文件，还可存入U盘，方便用户和质检部门监督检查。

7）机械运转的动力均采用三相交流异步电机，变频调速，通过和PLC的通信接口，实现数字化控制，并全部将频率的变化转换成相应物理量的变化，在屏上操作直接设定物理量。采用交流异步电机及变频调速系统具有更好的动力特性，使工艺参数更稳定，调节更精细。

8）采用新型结构的大功率等离子弧焊枪，不仅冷却效果好，使用功率大，喷嘴寿命长，而且在密封性、对中性、绝缘性上有很大的提。在粉路上采用了新颖的结构，克服了以往粉末堆焊中易出现的“结珠”、“双弧”等故障。

9）针对大型工件的堆焊，提供了多功能的一体机，具备粉末、裸棒、焊丝等堆焊的全套功能，为使用者带来更大的方便。

10）推出了多种机型，以适应堆焊不同类型工件对焊枪空间调整及机械运转提出的不同要求。每种机型都配备相应的防护装置，提供了良好的劳动条件。

第二节 等离子焊接机新技术研发、应用情况

从20世纪80年代初第一台微束等离子焊机在成都电焊机研究所问世以来，经过成焊所科技人员多年的努力，对该焊机的主电路和控制电路进行了不断改进和完善，性能得到了很大的提高，焊枪的对中精度、等离子弧的产以及喷嘴的散热条件都得到了很大的改进。与国外同类焊机的对比试验，现在成焊的微束等离子焊机已经达到国际同类产品的水平。比如在沈阳一家波纹管厂不锈钢薄壁管焊接生产线，原来一直使用的是日本生产的15A微束等离子焊机，由于使用几年后该焊机出现了故障，国内无法维修，整个生产完全停止，这时他们采用成焊所生产的LHM8-16微束等离子焊机配到生产线上进行焊接。当时焊接的管壁厚为0.13mm，焊机上线焊接一次成功，从表面看与原来日本焊机焊接质量不相上下，随后将焊接管进行打压试验，压力超过10Mpa，将焊接管打成波纹管，经测漏试验，完全符合该厂的生产技术要求，至今成焊所生产的焊机已在该厂连续使用了三年且无故障。

又如膨胀节端头焊接，以往一般企业都选用氩弧焊进行焊接，焊接质量长期处于低下状态，很多企业一直在寻求更好的焊接工艺和手段来改善其焊接效果。有的厂家选用电容储能缝焊机进行焊接，焊接效果不太理想，而且造价高。沈阳一厂家为了改善其焊接效果，选用了成焊所生产的LHM9-50微束等离子焊机，经过试焊，专门增加了脉冲功能，使其焊接效果得到了提高，焊缝成形效果超出了用户的预想。

海尔公司电冰箱门不锈钢包边的接口焊接，经过与成焊所科技人员的咨询沟通，选用了LMH8-16微束等离子焊机，经过试焊，焊接表面平整光滑，无氧化现象，解决了焊接后不需打磨的焊接工艺问题。

第三节 等离子焊接机国外技术发展现状

1、法国SAF：这家公司的等离子焊机的发明者。他们的等离子焊机到目前仍然是世界上最先进的。全数字化的焊接电源。独特设计的等离子焊枪。性能好。质量也好。

2、美国飞马特：其焊机似乎也是数字化的电源。飞马特的等离子焊机可以说是目前国内等离子焊机市场占有率最高的焊机。

3、日本新日铁：新日铁的大电流等离子焊机做得比较好。在国内的用户面也不小。设计方面先进。特别是水冷的设计整体上很优秀。喷嘴的水冷是直接冷却到喷嘴前端的。这使得喷嘴的连续使用寿命很长。一般可以连续使用一二十天。特别是在焊管行业这类需要更长时间连续焊接的。

4、美国爱美特：这是做变极性等离子焊机做得最好的。变极性等离子主要用于焊镁铝合金。

第四节 等离子焊接机技术开发热点、难点分析

等离子焊接机的关键组成部分，也是制约我国等离子焊接技术发展的重要因素-等离子焊枪的设计，因此，等离子焊接机的技术开发难点在于等离子焊枪的设计。另外，目前等离子焊接机已经有像大功率发展趋势，设计开发大功率等离子焊接机将是未来技术开发热点。

第五节 等离子焊接机未来技术发展趋势

等离子焊机加工技术今后几年应结合已取得的预研成果，针对需求，重点开展无缺陷气膜小孔的激光加工及实时检控技术、高强铝(含铝锂、铝镁)合金的激光焊接技术、金属零件的激光粉末烧结快速成型技术、激光精密加工及重要构件的激光冲击强化等项目的研究。实现高温涡轮发动机气膜孔无缺陷加工，可使叶片使用寿命达2000小时以上；以焊代替数控加工飞机次承力构件，以及带筋壁板的以焊代铆；实现重要零部件的表面强化，提高安全性、可靠性等，从而使先进的激光制造技术在军事工业中发挥更大的作用。

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