论文导读：自上世纪60年代末以来，乌克兰巴顿焊接研究所开始对微束等离子弧焊接技术的应用进行了大量的研究，之后微束等离子弧焊接开始应用于航空、航天、造船、艺术、医学等许多领域。分别改变工作电流、离子气流量、电弧高度等工艺参数，观察钨极和铜板之间形成的微束等离子电弧形态变化，分析工艺参数变化对电弧形态的影响，为微束等离子电弧的实际应用提供试验数据支持。保持等离子气流9L/min不变，在一定工作电流值下，从能够引燃微束等离子电弧的最大高度引燃转移电弧，并记录高度。

　　关键词：微束等离子，电弧形态，等离子气流

　　0.序言[1-2]

　　自上世纪60年代末以来，乌克兰巴顿焊接研究所开始对微束等离子弧焊接技术的应用进行了大量的研究，之后微束等离子弧焊接开始应用于航空、航天、造船、艺术、医学等许多领域。微束等离子电弧收缩，能量集中，因此特别适合于薄壁材料（（0.05-1.5mm）的焊接。目前，用直流微束等离子弧已经能够焊接0.01毫米的金属铂。论文参考。

　　微束等离子电弧工作电流一般小于30A，电弧在工作中受到机械压缩、热收缩和电磁收缩的共同作用具备温度高、能量集中、电弧挺度好等特点。图1为微束等离子弧焊枪结构和实际电弧形态。目前国内微束等离子弧焊接在医学方面已经开始了探索性应用[3]，研究微束等离子弧焊接工艺特点，探索其在实际生产生活中的应用，是焊接工作者的努力方向[4]。

　　本文试验采用LH-16A型微束等离子弧焊机，氢气为等离子气，保护气体是氢气和氩气的混合气体。分别改变工作电流、离子气流量、电弧高度等工艺参数，观察钨极和铜板之间形成的微束等离子电弧形态变化，分析工艺参数变化对电弧形态的影响，为微束等离子电弧的实际应用提供试验数据支持。

　　1.1电弧长度改变对电弧形态的影响

　　保持等离子气流9L/min不变，在一定工作电流值下，从能够引燃微束等离子电弧的最大高度引燃转移电弧，并记录高度。之后逐步增大电弧长度直至电弧熄灭，测量电弧熄灭时电极与工件的距离，并用图像记录各种高度时电弧的形态。改变工作电流值，重新进行上述步骤。得到焊接电流与电弧熄灭高度和最大引弧高度的关系如图2所示，以及相同电流值时不同电弧长度情况下的电弧形态如图3所示。

　　1.2 电流改变对电弧形态的影响

　　保持焊枪距铜板高度为5.5mm 、等离子气流量9L/min，在较高工作电流情况下，引燃转移电弧。之后调节工作电流值逐步减小，观察电弧形态变化如图4。论文参考。

　　2.试验结果分析

　　2.1从图2中可以看出，在工作电流小于4A范围内，随着工作电流的增大，电弧稳定燃烧长度显著提高。工作电流大于4A以后，电弧在长度很大（＞10mm）的情况下仍然能够保持非常稳定的燃烧。但是当工作电流从大于4A继续增大时，工作电流对电弧稳定燃烧的最大长度影响较小。

　　2.2从图3中可以看出，电弧长度即使很长，微束等离子电弧的形态仍然保持很好的挺度和收缩状态。但当电弧很长时，电弧在靠近铜板侧的亮度明显减弱，说明此处的电弧的温度有所下降。

　　2.3从图4中可以看出，在其它工艺参数不变的情况下，随着工作电流的减小，电弧的挺度和收缩状态没有变化，但是电弧亮度明显减小，说明工作电流改变虽然对电弧挺度和收缩状态没有影响，但是电弧的温度随着电流的减小明显减小。

　　3.结论

　　3.1微束等离子电弧可以在很小的电流下保持电弧稳定燃烧，同时保证电弧挺度和收缩状态良好，不受电弧长度变化的影响。

　　3.2工作电流的大小不会影响到微束等离子弧的挺度和收缩状态，但是在较低的工作电流范围内，随着工作电流的增大，电弧正常稳定燃烧的长度显著提高。论文参考。当工作电流达到一定程度后，工作电流大小对电弧稳定燃烧长度不产生影响。

　　3.3焊接电流的大小主要对等离子弧温度影响较大，对电弧挺度和收缩状态没有影响。

　　参考文献：

　　[1]中国机械工程学会焊接学会等编。焊接方法与设备手册[M] .北京：机械工业出版社，1990.

　　[2]Ali A H, Shuzo M,Nobuyki F, etal. Plasma welding of thin plate[J]. Quarterly Journal the JapanWelding Society, 2005, 23（2）：245～251

　　[3]徐越兰，王克鸿等。牙科用钴铬合金的微束等离子焊接研究[J]. 电焊机，2003（6）36～38.

　　[4]马春伟，徐培全等。微束等离子焊接电弧光学特征的试验研究[J]. 上海交通大学学报（增刊），2008（11） 149～151.