變極性等離子焊接的應用 美國航空和航行局(NASA)早曾使用常規的直流TIG正接焊接方法制造火箭外部燃料儲罐,這種鋁合金儲罐有多種不同的尺寸,其中一種的直徑為8.717m、長46.939m,可裝載530m3的液氧以及1438m3的液氫,曾用於土星號登月火箭。盡管焊前的接頭準備十分充分,但是仍然經常出現焊縫氣孔等缺陷。1978年,NASA決定採用由美國波音公司的B.P.VanCleave等在20世紀60年代末就已經開發出的變極性等離子焊接方法取代TIG焊,用於該儲罐的焊接,使焊接質量得到了明顯的提高。20世紀80年代波音公司也曾用變極性等離子焊接方法焊接了大量鋁合金筒體結構的環縫,並對其焊接工藝、設備及質量控制等進行了一係列研究,推動了這種方法的完善。目前,變極性等離子焊接方法已在鋁合金結構件的制造中獲得了廣泛的應用,成為一種很有發展前景的焊接方法。
該方法很適合於鋁及鋁合金的小孔法焊接。對於用TIG方法需要開坡口且多次焊接的焊縫,用變極性等離子焊接方法中可直接採用I形坡口,焊接一道焊縫既可,這可減少焊前坡口準備工作量,提高了工作效率。極性變換帶來的熔池攪拌作用有利於氣體的逸出和雜質的排除,焊縫缺陷少、焊道窄且變形小。該方法可以在平、橫、立向上和立向下各種位置上焊接。
多年來,NASA對變極性等離子焊接方法進行了大量的實驗研究和數值分析工作,包括對小孔焊接過程中能量的分布與損失、焊縫外形的成形規律、焊槍噴嘴結構設計以及各種焊接工藝參數對焊接質量和速度的影響等等,為這種方法在航天工程中的應用提供有價值的資料。目前,我國也已對變極性等離子焊接方法開展了一些研究。