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焊接设备
采用LH-300型等离子弧自动焊机，配300硅整流电源。等离子焊枪为自行设计的新型焊枪，采用了同心度可调的可卸式水冷钨极、钨极内缩连续可调等结构，使枪体的密封和调整可靠而简便，枪体的加工制造也大为简化，并提高了枪体使用的可靠性与寿命。这种新型等离子弧焊枪已在产品焊接中经受了考验。
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焊接钛的保护措施
针对钛需要保护温度高于300℃的区域这一特点，焊接试验中设计了专门的保护装置。
2.1保护拖罩
除了焊枪本身具有的保护嘴之外，尚需在焊枪上拖挂专门的保护拖罩。最初我们采用常规的氩弧焊用的箱式拖罩。由于等离子弧柱从熔池反射出的焰流温度高，易将铜丝网烧坏，改用钻密集小孔的薄铜板代替铜网，并在拖罩两侧固定两条聚四氟乙烯挡板，挡板紧贴在工件上移动，这不仅增强了保护效果，而且还解决了拖罩与工件间的绝缘问题。用这种经过改进的保护拖罩（图1）焊接5毫米厚钛板，焊缝及热影响区均为银白色，保护效果良好。
焊接10毫米钛板时，采用图1所示结构的保护拖罩，保护效果不好。从引弧处起，约150毫米长的焊缝长度内，表面呈暗灰色，焊缝其余长度内亦呈黄兰紫等不同氧化色彩，只有焊缝结尾处呈银白色。虽然对保护拖罩经过多次改进，仍然达不到予其的效果。在分析了10毫米厚钛板焊缝产生表面氧化色的原因，认为其主要是由于焊件厚度增加，焊接热能量增加，焊接接头区散热慢，冷却不足就脱离保护而造成的。基于这一分析，设计一种结构独特的水冷却保护滑块（图2）。它既起保护作用，又能将焊件来不及较快散走的热量带走很大一部分。经过长期使用表明，水冷保护滑块的保护效果良好，而且比原先设计的保护拖罩节省40%的氩气。以后的试验与生产焊接中，完全取代了保护拖罩，用于焊接5毫米和10毫米厚钛板。
2.2保护垫板
除了焊缝正面需要严密地保护外，对焊缝背面亦需加以专门保护。单靠由等离子弧形成的小孔穿过的少量氩气，是不足以对背面起保护作用的。我们设计了镶有铜板的钢垫板（图3），从背面通氩保护焊缝，效果很好。通氩的铜管偏置垫板凹槽一侧，是为了避免被穿透的等离子弧烧坏。产品焊接用垫板的结构与图3所示相同。其长度为3200毫米，通氩气的铜管分成两段，从垫板两端分别通氩保护。
采用上述焊枪及水冷保护滑块和保护垫板后，焊缝正反两面均可充分保护，焊接区域均可达到银白色。
5.2 变形控制：
钛的弹性模量为钢的一半，所有在同样的焊接应力条件下，产生的焊接变形比钢要大一倍。等离子弧焊时，由于是一次焊透整个板厚，正反两面受热比较均匀，其角变形要比氩弧焊小得多。我们在拼接直径2800毫米的封头复层板时，未采用专门夹具，仅在焊缝一侧压了一根100毫米的方钢，另一侧靠断面400毫米的焊车轨道压紧，焊后变形不大，满足了封头爆炸复合的要求。
7 结论
（1）所设计的焊枪、水冷保护滑块及保护垫板等，满足工业纯钛板等离子弧焊接工艺的要求，可以获得保护良好，成形美观的缝。
（2）从机械性能、金相检验、化学分析和X射线探伤检验的结果来看，选用的焊接规范参数是合理的，能满足产品设计要求。
（3）等离子弧焊接能一次焊透焊件整个厚度，大大提高了生产率。以10毫米厚钛板为例，比钨极氩弧焊能提高效率5～6倍。同时焊工的操作熟练程度要求较低，质量稳定，是一项值得大力推广的先进焊接工艺
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节选自《焊接》2002年第2期
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