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熔焊方法及设备绪论1、焊接定义及焊接方法分类焊接：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种加工方法。
焊接方法分为熔焊、钎焊、和压焊三大类熔焊：熔焊是在不施加压力的情况下，将待焊处的母材加热溶化以形成焊缝的焊接方法。
焊接时母材熔化而不施加压力是其基本特征。
压焊：压焊是焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）才能完成焊接的方法。
焊接施加压力是其基本特征。
钎焊：钎焊是焊接事采用比母材熔点低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但是低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接的方法。
其特征是焊接时母材不发生溶化，仅钎料发生溶化。
熔焊方法的物理本质：在不施加外力的情况下，利用外加热源使木材被连接处发生熔化，使液相与液相之间、液相与固相之间的原子或分子紧密地接触和充分扩散，使原子间距达到r A，并通过冷却凝固将这种冶金结合保持下来的焊接方法。
熔焊方法的特点：焊接时木材局部在不承受外加压力的情况下被加热熔化；焊接时须采取更为有效的隔离空气的措施；两种被焊材料之间必须具有必要的冶金相容性；焊接时焊接接头经历了更为复杂的冶金过程。
第一章焊接电弧1、焊接电弧焊接电弧是由焊接电源供给能量，在具体一定电压的两极之间或电极与母材之间气体介质中产生的一种强烈而持久的放电现象，从其物理本质来看，它是一种在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光最强的自持放电现象。
激励：激励是当中性气体分子或原子收到外加能量的作用不足以使电子完全脱离气体分子或原子时，而使电子从较低的能量级转移到较高的能级的现象。
2、焊接电弧中气体电离的种类热电离——气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。
其实质是气体粒子由于受热而产生高速运动和相互之间激烈碰撞而产生的一种电离。
场致电离——当气体中有电场作用时，气体中的带电粒子被加速，电能被转换为带电粒子的动能，当其动能增加到一定程度时，能与中性粒子产生非弹性碰撞，使之电离，这种电离称为场致电离。
《熔焊方法及设备（第2版）》复习思考题答案绪论焊接定义：“焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种加工方法。
”实际焊件，不采用一定措施的情况下，要做到原子间连接是非常困难的，原因主要有两点：（1）连接面表面粗糙度较大。
（2）连接表面有氧化膜、油污和水分等。
熔焊方法的物理本质可以概括为：在不施加外力的情况下，利用外加热源使母材被连接处（以及填充材料）发生熔化，使液液之间、液固之间的原子或分子紧密接触和充分地扩散，使原子间距达到rA，并通过冷却凝固将这种冶金结合保持下来的焊接方法。
第1章焊接电弧1.解释下列名词：焊接电弧、热电离、场致电离、光电离、热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射、热阴极型电极、冷阴极型电极。
答：焊接电弧：由焊接电源供给能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的自持放电现象。
热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。
其实质是气体粒子由于受热而产生高速运动和相互之间激烈碰撞而产生的一种电离。
场致电离：当气体中有电场作用时，气体中的带电粒子被加速，电能被转换为带电粒子的动能，当其动能增加到一定程度时，能与中性粒子产生非弹性碰撞，使之电离，这种电离称为场致电离。
光电离：中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。
热发射：金属表面承受热作用而产生电子发射的现象称为热发射。
场致发射：当阴极表面空间有强电场存在时，金属电极内的电子在电场静电库仑力的作用下，从电极表面飞出的现象称为场致发射。
光发射：当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
粒子碰撞发射：高速运动的粒子（电子或正离子）碰撞金属电极表面时，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面，这种现象称为粒子碰撞发射。
热阴极型电极：当使用钨（沸点为5950K）、碳（沸点为4200K）等材料作阴极时，其熔点和沸点很高，阴极可以被加热到很高的温度（可达3500K以上），电弧的阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电弧通常称为“热阴极电弧”，电极被称为“热阴极型电极”。
熔焊方法及设备总结第一章非自持放电时气体导电需要的带电粒子需要外加措施才能产生，不能通过导电过程本身产生，自持放电不需要外加措施导电机构(1)弧柱区：电子质量小，在同样eE作用下，速度高，载流能力强，电子流占99.9%,正离子流占0.1%,电流l=0.999le+0.001li ；呈中性，大电流、低电压；弧柱温度5000〜50000K热电离(2)阴极区：电子流占(60〜80) %，有时超过97.5%,导电机构类型有热发射型、场致发射型、等离子型；( 3)阳极区：接受弧柱区99.9%电子流，提供弧柱区0.1%正离子流，提供正离子的方式有场致电离和热电离最小电压原理：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的截面以保证电弧的电场强度具有最小值，即在固定弧长上的电压最小产热公式：(1 )阳极区：PA=I (UA+UW+UT) (2 阴极区：PK=I (UK-UW-UT) ; (3)弧柱区:PC=IUC焊接电弧力、及其影响因素：焊接电弧中的作用力统称电弧力，主要包括电磁力、等离子流力、斑点压力、短路爆破力等。
电磁力：当电流在一个导体中流过时，整个电流可看成是由许多平行的电流线组成，这些电流线间将产生相互吸引力，使导体断面有收缩的倾向，这种收缩现象谓之电磁收缩效应，而作用的力称为电磁收缩力或电磁力。
电磁力合成方向：小断面指向大断面，靠近电极处电磁力大等离子流力：由等离子流的高速运动产生的气动力，也称电磁动压力。
等离子流力形成原因：沿电弧轴向存在电磁压力梯度，使得电弧中的高温等离子体从高电磁压力区(焊丝)向低压力区流动，形成一股等离子流，同时，又将从上方吸入新气体，被加热电离后继续向低压处流动。
等离子流力除影响焊缝形状外，它还有促进熔滴过渡、搅拌熔池、增加电弧的挺度等作用。
等离子流是由焊条与工件形成锥形电弧而引起的，因此与电流种类和极性无关，运动方向总是由焊条指向工件。
斑点力构成：①电磁收缩力②正离子或电子对电极的撞击力③金属蒸发反作用力•这三个力中，阴极斑点力均较大；斑点力在一定条件下将阻碍焊条熔化金属的过渡。
全自动电熔焊操作规程操作规程：全自动电熔焊一、安全操作规程1. 在操作前，必须穿戴好防护服和防护手套，并配戴好护目镜或面罩。
2. 在操作时，必须确保周围没有易燃物品，并保持良好通风，以防止有害气体积聚。
3. 禁止将手或身体部位靠近熔焊电弧，避免电击和灼伤。
4. 熔焊设备必须接地并处于稳定位置，避免设备倾倒或滑动。
5. 在操作完成后，必须将熔焊设备关闭并确认其冷却后再进行清理和维护。
6. 严禁在熔焊过程中吸烟、饮食或进行其他非相关操作。
二、设备准备1. 检查熔焊设备是否完好，如电源、电极、电弧主机等。
2. 检查焊接电流和电压是否符合工艺要求，并根据所需焊缝尺寸调整焊接参数。
3. 检查熔焊丝材料是否符合要求，并将其安装妥当。
三、准备工作1. 清理焊接材料表面的油污和杂质，保证焊缝的质量。
2. 确保焊接材料与电极之间的间隙适当，以保证正常的电流传导。
3. 将熔焊丝进行预热，以防止电极与焊接材料间产生太多的间隙。
四、操作步骤1. 开启熔焊设备的电源，并将焊接电极放置于焊接材料上。
2. 调整焊接电流和电压至适合的数值，同时保持一个稳定的焊接速度。
3. 将焊接电极与焊接材料联系紧密，确保电弧形成。
4. 沿着焊接线路，均匀地移动焊接电极，使电弧均匀地作用于焊缝上。
5. 确保焊接过程中电弧的稳定性，避免产生不均匀的焊缝。
6. 检查焊接材料的熔合情况，确保达到焊缝的要求。
五、焊后处理1. 在焊接完成后，关闭熔焊设备，并等待其冷却至安全温度。
2. 使用手套清理焊渣，并检查焊缝的质量。
3. 如有需要，对焊缝进行打磨和修整，以达到所需的平滑和美观效果。
4. 将焊接设备和材料妥善存放，并定期进行检查和维护。
六、常见问题及应对措施1. 电极与焊接材料的间隙过大，导致焊缝质量不良：调整电极和焊接材料的间隙，并适当增加焊接电流。
2. 焊接速度过快，导致焊缝不完整：调整焊接速度，保证焊缝的覆盖面积。
3. 焊机出现故障，无法正常工作：停止操作，并将焊机送修或联系专业维修人员进行维修。
第一章焊接电弧1、熔焊的基本特征：焊接时母材熔化而不施加压力。
物理本质：在不施加外力的情况下，利用外加热源使使母材被连接处以及填充材料发生熔化，使液相与液相、液相与固相之间的原子或分子紧密地接触和充分地扩散，使原子间距达到ra，并通过冷却凝固将这种冶金结合保持下来的焊接方法。
2、熔焊的特点：（1）焊接时母材局部在不承受外加压力的情况下呗加热熔化（2）焊接时必须采取有效的隔离空气的措施（3）两种材料之间须有具有必要的冶金相容性（4）焊接时焊接接头经历了更为复杂的冶金过程。
3焊接电弧：是由焊接电源供给能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
其物理本质：是一种在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的电流量大、电压最低、温度最高、发光最强的自持放电现象。
4、气体放电具备条件:一必须有带电粒子，二在两电极之间必须有一定强度的电场。
5、阴极斑点:电弧燃烧时通常在阴极表面上可以看到一个很小但很光亮的斑点是电子集中发射的地方电流密度大6、阴极区导电机构有：热发射型、场致发射型、等离子型。
7、最小电压原理含义：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有的数值，即在固定弧长上的电压最小。
这意味着电弧总是保持最小的能量消耗。
8、焊接电弧力：1、电磁收缩力 2、等离子流力 3、斑点压力： 1）正离子和电子对电极的冲撞力2）电磁收缩力3）电极材料蒸发产生的反作用力9、焊接电弧力的影响因素：1、焊接电力和电弧压力 2 、焊丝直径 3 、电极的极性 4 、气体介质 5、钨极端部的几何形状 6、电流的脉动10、焊接电弧的静特性（大题）焊接电弧的静特性是指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，也称伏-安特性。
1、弧柱电压降：由Uc=I（lc/Scｒc）=jc（lc/ｒc）可知，电压降Uc与电流密度jc成正比，而与其电导率ｒc成反比。
熔焊方法及设备第二版课程设计课程背景随着现代科技的不断发展，熔焊技术在工业生产和制造业中得到了广泛应用。
熔焊技术是一种重要的焊接方式，主要用于连接金属和合金，其应用范围广泛，包括航空、航天、汽车、电子、建筑、卫生等行业。
因此，熔焊技术的学习和掌握具有重要的意义。
本课程是熔焊方法及设备的第二版课程设计，旨在为学生提供熔焊基础知识以及熔焊设备的选择、操作和维护技能。
课程目标本课程旨在为学生提供以下方面的知识、技能与能力：1.熔焊技术概述2.熔焊设备的选择、操作和维护3.熔焊过程的原理与特点4.熔焊材料的选择和使用5.熔焊缺陷及其预防课程内容第一章熔焊技术概述1.熔焊的概念和基本原理2.熔焊的分类和特点3.熔焊的工业应用和发展趋势第二章熔焊设备的选择、操作和维护1.熔焊设备的分类和构成2.熔焊设备的选择与采购3.熔焊设备的使用和操作4.熔焊设备的维护和保养第三章熔焊过程的原理与特点1.熔焊过程的基本原理2.熔焊过程的参数和控制3.熔焊过程的物理和化学变化4.熔焊过程的特点和优点第四章熔焊材料的选择和使用1.熔焊材料的分类和特点2.熔焊材料的选用和规格3.熔焊材料的预处理和熔化4.熔焊材料的质量控制第五章熔焊缺陷及其预防1.熔焊缺陷的种类和原因2.熔焊缺陷的识别和检测3.熔焊缺陷的预防和修补4.熔焊质量评定和标准课程教学方法本课程采用“理论授课 + 实验操作”相结合的教学方法，强调理论与实践相结合。
教师将通过板书、PPT、视频等多种方式讲解知识点，同时通过实验教学让学生感受和掌握熔焊技术。
课程评价标准1.学生考试成绩，占总评成绩的70%2.实验操作成绩，占总评成绩的30%3.课堂表现、作业和讨论等其他因素，将作为辅助评价标准课程参考书目1.《焊接工艺与技术》朱玉山著机械工业出版社2.《焊接技术及其应用》徐敏著化学工业出版社3.《焊接技术概论》翁刚著机械工业出版社以上是本课程的设计方案和大纲，希望能够引起学生们对于熔焊技术的兴趣和热情。
熔焊原理与工艺熔焊方法及设备复习整理熔焊是通过加热工件材料将其熔化，形成焊缝后冷却凝固的过程。
熔焊广泛应用于金属材料的连接、修补和加工等领域。
下面是关于熔焊原理与工艺、熔焊方法及设备的复习整理：1.熔焊原理与工艺熔焊的原理基于金属材料的熔化和凝固特性。
通过加热工件材料，使其达到熔点以上的温度，然后在熔化状态下，使工件表面相互接触，产生函数力，形成焊缝。
随后，冷却使焊缝凝固和固化，从而实现工件的连接。
熔焊工艺包括预处理、熔化、凝固和后处理等阶段。
预处理包括清洁工件表面、调整焊缝形状和准备焊接剂等。
熔化是指加热工件材料使其达到熔点以上的温度，一般使用火焰、电弧或激光等加热源。
凝固是指焊接过程中，熔化态的金属逐渐冷却，重新变为固态金属的过程。
后处理包括焊缝清理和表面处理等，以提高焊缝质量和外观。
2.熔焊方法及设备（1）气焊：气焊是利用燃烧氧-乙炔火焰的高温来熔化工件材料并形成焊缝的方法。
常见的气焊设备包括氧气瓶、乙炔瓶、切割枪和焊接枪等。
气焊适用于各种金属材料的焊接，但对焊接环境要求较高，容易产生氧化和气孔等缺陷。
（2）电弧焊：电弧焊是利用电弧加热工件材料并使之熔化的方法。
常见的电弧焊方法包括手工电弧焊、埋弧焊和氩弧焊等。
电弧焊设备包括电源、电极、焊条或焊丝等。
电弧焊适用于熔接各种金属材料，焊接效果较好，但对操作技能要求较高。
（3）激光焊：激光焊是利用激光束的高能量密度将工件材料局部熔化并形成焊缝的方法。
激光焊设备包括激光器、光学系统和控制系统等。
激光焊具有热输入小、焊接速度快和焊缝质量高等优点，但设备投资较高。
（4）等离子焊：等离子焊是利用等离子体的高温来熔化工件材料并形成焊缝的方法。
等离子焊设备包括等离子切割机、等离子焊接机和等离子加工机等。
等离子焊适用于焊接不易熔化的材料，具有高温、高速和高效的特点。
总结：熔焊是通过加热工件材料使其熔化，并在冷却凝固后形成焊缝的方法。
熔焊的原理和工艺包括预处理、熔化、凝固和后处理等阶段。
熔焊方法与设备复习题一、判断题1.面罩是防止焊接时的飞溅、弧光及其他辐射对焊工面部及颈部损伤的一种遮蔽工具。
（√）2.焊工在更换焊条时，可以赤手操作。
（×）3.焊条电弧焊施焊前，应检查设备绝缘的可靠性，接线的正确性，接地的可靠性，电流调整的可靠性等。
（√）4.铝和铝合金的化学清洗法效率高，质量稳定，适用于清洗焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。
（√）5.铝和铝合金采用机械清理时，一般都用砂轮打磨，直至露出金属光泽。
（×）6.铝及铝合金的熔点低，焊前一律不能预热。
（×）7.焊接接头拉伸试验用的样坯应从焊接试件上平行于焊缝轴线方向截取。
（×）8.焊接接头硬度试验的样坯，应在垂直于焊缝方向的相应区段截取，截取的样坯应包括焊接接头的所有区域。
（√）9.钨极氩弧焊焊接铝及铝合金常采用右向焊法。
（×）10.铝和铝合金焊接时，只有采用直流正接才能产生“阴极破碎”作用，去除工件表面和氧化膜。
（×）11.埋弧自动焊是一种广泛使用的焊接方法，适合于全位置焊。
（×）12.当金属表面存在氧化物时，逸出功都会减小。
（√）二、填空题1.MAG焊时，熔化焊丝的热源主要是（电弧热），对其影响最大的焊接参数是（焊接电流）。
2.按外加能量来源不同，气体的电离可分为（热电离）、（光电离）、（场致电离）三种。
3.变速送丝埋弧焊机主要由（送丝机构），（行走机构），（机头调整机构），（焊机电源和控制系统）四大部分组成。
4.短路过渡的形成条件是（细焊丝），（小电流）和（低电压），主要适用于（薄板）焊件的焊接。
5.埋弧焊的自动调节系统可分为：（电弧自身调节机构系统）、（电弧电压反馈自动调节机构系统）两种。
6.MIG焊MAG焊最大的不同点是（保护气体不同）。
7.在一般的气体保护焊中，为了保护焊缝和电极，应该要（提前）（填“滞后”或“提前”，后同）送气,（滞后）停气。
8.焊接电弧可分为（直流电弧），（交流电弧）和（脉冲电弧）。
1. 焊接电弧：由焊接电源提供能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
焊接电弧的物质本质: 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光最强的自持放电现象。
2. 气体放电的条件，电弧放电的条件：电场 ；带电粒子电弧中带电粒子的产生：电弧中气体介质的电离和电极的电子发射。
（1）电离：再外加能量的作用下，原子分离成→正离子，电子。
电离能Wi （电子伏 eV ） 电离电压Ui （V) Wi=eUi ，电离电压低→电离能低，产生带电粒子容易 →电弧越稳定。
总结：金属气体原子的电离电压比较低。
气体分子也可以发生电离，一般较困难，如 CO2（13.7），Fe （7.9）。
稳弧剂机理：几种气体同时存在时，电离电压低的首先被电离，如Na （5.1），而且如果供应充分，几乎主要是其电离。
电离需要能量，能量如何获得？（2）激励：外加能量不足以使电子完全脱离气体分子或原子时，而使电子从较低的能级转移到较高能级的现象。
3、（气体）电离的种类（1）热电离定义：气体里受热的作用而产生的电离。
实质 为气体粒子受热温度升高而产生高速运动和相互之间激烈的碰撞而产生的电离。
电子与气体粒子的非弹性碰撞是最有效的。
主要发生区域：弧柱区（2）场致电离定义：当气体中有电场作用时，气体中的带电粒子被加速，电能被转换为带电粒子的动能，当动能增加到一定程度时能与中性粒子产生非弹性碰撞，使之电离。
实质 E →V ↑,非弹性碰撞电离电子与气体粒子的碰撞是最主要的；连锁反应；主要发生区域：两极区，E= 105～107V/cm,弧柱10V/cm 。
19191eV 11.6101.610J--=⨯⨯=⨯（3）光电离定义：中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离。
临界波长问题；次要途径问题：既然电子的非弹性碰撞导致气体电离，产生电弧，那么起初高速运动（较大动能）的电子，而且具有一定数量，从哪里来的？4(阴极）电子发射（1）热发射：金属表面承受热作用而产生电子发射的现象。
第一章气体放电: 两电极之间存在电位差时, 电荷从一极穿过气体介质到达另一极的导电现象.自持放电区:导电机构: 暗放电, 辉光放电, 电弧放电电弧的物理本质: 一种在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的电流量最大, 电压最低, 温度最高, 发电最强的自持放电现象.气体放电的两个条件: 1. 必须具有带电离子; 2. 两电极之间必须有一定强度的电场解离: 在能量足够大时, 由多原子构成的气体分子分解为原子状态电离: 在外加能量作用下, 使中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象激励: 当中性气体分子或原子收到外加能量的作用不足以使电子完全脱离气体分子或原子时, 而使电子从较低能级转移到较高能级的现象电离的种类:1.热电离: 气体粒子受热的作用而产生的电离在电弧通过碰撞传递能量使气体电离的过程中, 电子与气体粒子的碰撞作用最有效热电离的电离度: 与温度正相关, 与气体压力负相关, 与气体电离电压负相关实效电离度: 电子密度与电离前中性粒子密度的比值2.光电离3.场致电离电子的发射: 热发射, 场致发射, 光发射, 粒子碰撞发射带电离子的消失方式:1.扩散, 带电离子离开他们原来的地方, 逃逸到电弧四周, 不再参加放电过程2.复合, 正负带电粒子结合成中性的原子或分子阴极区的导电机构: 热发射型, 场至发射型, 等离子型弧柱区温度最高(1. 电极受到电极材料的熔点和沸点的限制, 弧柱区中的气体和金属蒸汽不受这一限制; 2. 气体介质的导热性不如金属电极, 热量损失较少);电离和复合过程非常激烈; 弧柱区弧柱电压的大小与电弧的气体种类, 电流大小相关阳极区的导电机构: 场致电离, 热电离; 大电流熔化极焊接和钨极氩弧焊时, 阳极区压降接近于零焊接电弧静特性: 电极材料, 气体介质和弧长一定的情况下, 电弧稳定燃烧时, 焊接电流与电弧电压变化的关系焊接电弧动特性: 对于一定弧长的电弧, 当电弧电流发生连续快速变化时, 电弧电压与电流瞬时值之间的关系阴极区得到的热能: Pk= I(Uk-Uw-Ut)阴极压降-逸出电压-弧柱区温度的等效电压阳极区得到的热能: Pa= I(Ua+Uw+Ut) 阳极压降+逸出电压+弧柱区温度的等效电压弧柱区得到的热能: Pc= IUc弧柱压降焊接电弧力:1.电磁收缩力: 两个导体电流方向相同而产生的吸引力(大小与导体中的电流成正比, 与两导线间的距离成反比);F推= KI2lg(Rb / Ra), 电弧静压力=K(电弧形态)焊接电流2 * lg(锥形弧柱下底面半径/ 锥形弧柱上底面半径)电弧静压力F推的分布是: 由中心轴向周边降低2.等离子流力: 电弧推力引起的等离子气流高速运动所造成的力与等离子气流的速度, 焊接电流, 电极状态, 电弧形态, 电弧长度等相关3.斑点压力: 当电极表面上形成斑点时, 由于斑点的导电和导热特点, 在斑点上产生斑点压力, 它包括: 1. 正离子和电子对电极的碰撞力, 电磁收缩力(向上的电磁力阻碍熔滴过渡; 阴极斑点尺寸小于阳极斑点尺寸, 阴极斑点受力大于阳极斑点), 电极材料蒸发产生的反作用力焊接电弧力的影响因素:1.焊接电流和电弧电压: 电流增大, 电弧力显著增加; 电压增加. 电弧力降低2.焊丝直径: 焊丝直径越小, 电弧力越大3.电极的极性4.气体介质: 导热性强的气体, 电弧空间气体压力增大, 气体流量增加, 使电弧力增加5.钨极端部的几何形状6.电流的脉动: 电弧力低于直流正接时的压力, 高于直流反接时的压力焊接电弧的稳定性: 焊接时电弧保证稳定燃烧的程度影响因素:1.焊接电源: 空载电压越高, 焊接电源的外特性与焊接电弧的静特性相匹配, 电弧稳定性越高2.焊接电流和电弧电压:焊接电流大, 电弧电压小, 电弧稳定性好3.电流的种类和极性:直流电弧最稳定, 脉冲电流次之, 交流电弧稳定性最差; 对于熔化极电弧焊, 直流反接电弧稳定性好, 对于钨极氩弧焊, 直流正接电弧稳定性好4.焊条药皮和焊剂5.磁偏吹: (焊接时由于某种原因使电弧周围磁场分布的均匀性受到破坏, 导致焊接电弧偏离焊丝的轴线而向某一方向偏吹的现象), 交流电焊接时磁偏吹弱第二章焊丝的熔化热源: 电弧热, 电阻热; 焊丝接负极比接正极熔化快熔化系数:每安培焊接电流在单位时间内所熔化的焊丝质量焊丝熔化速度: 单位时间内焊丝的熔化长度影响因素:1.焊接电流: 电流增大, 焊丝熔化速度加快2.电弧电压: 当电弧电压较高时, 电弧电压对熔化速度的影响很小; 当电弧电压较小时,电弧电压增大, 熔化速度增加3.焊丝直径: 焊丝越细, 熔化速度越大4.焊丝伸出长度: 伸出长度越长, 熔化速度越快5.焊丝材料: 焊丝材料不同电阻率不同, 产生的电阻热就不同6.气体介质和焊丝极性熔滴上的作用力:1.重力: 平焊时, 重力促进熔滴过渡2.表面张力(焊丝端头保持熔滴的主要作用力): 径向分力使熔滴在焊丝末端产生缩颈, 轴向分力使熔滴保持在焊丝末端, 阻碍熔滴过渡; 仅在仰焊, 立焊, 横焊时, 表面张力有利于熔滴过渡(熔滴与熔池接触时表面张力有将熔滴拉入熔池的作用; 使熔池或熔滴不宜流淌)3.电弧力: 电流较小时, 重力和表面张力起主要作用了电流较大时, 电弧力对熔滴过渡起主要作用4.爆破力5.电弧气体吹力短路过渡:1.主要用于细丝CO2气体保护焊, 低电压小电流的焊条电弧焊2.短路频率越高, 过渡越稳定, 飞溅越小, 生产率越高3.短路时间取决于电流增长速度di/dt, 通过串联在焊接回路中的电感来调节4.保证短路过渡稳定进行: 1. 对不同直径的焊丝和焊接参数, 要有合适的短路电流上升速度; 2. 要有合适的短路电流峰值电流; 3. 短路结束之后, 空载电压恢复速度快短路过渡的飞溅: 飞溅大小是衡量电弧稳定性的最直观标志; 减少飞溅的重要途径是改善电流动特性, 适当限制短路峰值电流滴状过渡的飞溅: 主要产生于熔滴与焊丝之间的缩颈出喷射过渡的优点:1.焊接过程稳定, 飞溅少, 焊缝成形好2.电弧稳定, 保护气流的保护效果好3.电弧功率大, 热流集中, 适合焊接厚件第三章:焊缝形成的过程: 加热, 熔化, 化学冶金, 凝固, 固态相变熔池前部长度: 与热输入功率正相关, 与焊接速度成反比熔池尾部长度: 与热输入功率成正比, 与焊接速度无关比热流: 单位时间内通过单位面积传入焊件的热量; 正态规律分布; 热输入功率一定时, 电弧集中系数越大, 比热流越大热输入功率, 电弧力等条件一定时, 电弧集中系数越大, 熔深增加, 熔宽减小熔池受到的力, 有何作用, 哪些促进, 哪些不利1.熔池金属的重力: 水平位置焊接时, 重力有利于熔池的稳定性2.表面张力:影响熔池的轮廓形状, 影响熔池表面的形状3.焊接电弧力: 促使金属流动, 电弧静压力促使熔池形成下凹的形态, 电弧动压力促使形成指状熔深4.熔滴冲击力: 熔滴冲向熔池, 对熔池形成冲击力, 易形成指状熔深焊接参数对焊缝成形的影响:1.焊接电流: 焊接电流增加, 熔深和余高增加, 熔宽略有增加; 焊接电流增大后, 弧柱直径增大, 但是电弧潜入工件深度增大, 电弧斑点移动受限, 所以熔宽增加少2.电弧电压: 电弧电压增加, 熔深略有减小, 熔宽增加, 余高减小3.焊接速度: 速度增加, 熔宽熔深都减小焊接电流的种类: 直流和交流直流电弧焊根据电流有无脉冲分为: 恒定直流, 脉冲直流根据极性分为: 直流正接和直流反接交流电弧焊根据电流波形不同: 正弦波交流, 方波交流上坡焊和下坡焊:上坡焊时, 重力有助于熔池金属排向熔池尾部, 因而熔深大, 熔宽窄, 余高大下坡焊时, 重力阻止熔池金属排向熔池尾部, 熔深减小, 熔宽增大, 余高减小第四章电弧焊程序自动控制: 以合理的次序使自动电弧焊设备的各个部件进入特定工作状态, 从而使电弧焊设备的各环节协调工作控制对象:1.提供焊接能量的焊接电源2.焊车行走或焊件移动的拖动电动机3.送丝电动机4.控制保护气或离子气的电磁气阀5.引弧用的高频发生器或高压脉冲发生器6.焊件定位或夹紧用的控制阀, 焊剂回收装置等基本要求:1.按要求提前送气或滞后停气2.可靠地一次引燃电弧3.顺利的熄弧收焊4.对特征参数进行程序自动控制: 电弧电压, 焊接电流, 送丝速度, 保护气流, 粒子气流,高频引弧电压转化方式: 行程转换, 时间转换, 条件转换转换方法:1.继电器程序控制: 按钮, 开关, 继电器, 接触器和电磁气阀等器件2.无触点程序控制: 利用晶体管门电路, 晶闸管等功率开关3.数字程序控制: 单片微型计算机电弧程序控制包括: 延时, 引弧, 熄弧晶体管式包括: 单结晶体管时, 晶闸管式, 晶体管式, IC器件式使受干扰的电弧恢复到原来的长度:1.当弧长发生变化时, 通过自动调节焊丝的熔化速度, 使其等于焊丝的送进速度2.当弧长发生变化时, 通过调节焊丝的送进速度, 使其等于焊丝的熔化速度电弧焊自动调节系统: 电弧自身调节系统(开环), 电弧电压反馈调节系统(闭环), 焊接电流反馈变速送丝调节系统电弧自身调节系统:1.电弧自身调节作用是电弧本身所具有的特性2.静特性: 在一定的焊接条件下, 在给定的送进速度下, 由电弧自身调节系统控制的焊接电弧弧长稳定时的电流与电压之间的关系; 静特性曲线通过实验测量获得3.静特性的影响因素: 送丝速度, 焊丝伸出长度, 焊丝直径和电阻率, 电弧长度4.调节过程:5.调节精度的影响因素(调节后都存在静态误差): 焊丝伸出长度, 焊丝的直径和电阻率,焊接电源外特性, 网压波动6.调节灵敏度: 调节系统对电弧工作点微小变化的恢复速度电弧电压反馈调节系统:1.当电弧长度波动而引起焊接参数偏离原来的稳定值时, 利用电弧电压作为反馈量, 通过电弧电压反馈调节器, 强迫改变送丝速度, 使电弧长度恢复到原来的长度2.调节精度的影响因素: 焊丝直径和电阻率, 焊丝伸出长度, 焊接电源外特性, 网压波动3.调节灵敏度的影响因素: 电弧电压调节器的灵敏度, 弧柱电场强度4.调节方法: 焊接电源外特性不变时, 改变送丝给定电压可以调节电话电压; 当给定电压增加时, 系统静特性曲线上移, 使电弧电压提高, 焊接电流减小第五章埋弧焊: 电弧在焊剂下燃烧以惊醒焊接的熔焊方法按照机械化程度分为: 自动焊(焊丝送进和电弧相对移动都是自动的), 半自动焊(焊丝送进是自动的, 电弧移动是手动的)埋弧焊优点:1.生产效率高2.焊接质量好3.劳动条件好4.节约金属和电能埋弧焊的应用: 碳素结构钢, 低合金结构钢, 不锈钢, 耐热钢, 复合钢冶金特点:1.机械保护作用好2.冶金反应充分: 与焊接热输入有关3.焊缝的化学成分稳定: 受焊接材料和焊接参数的影响4.焊缝的组织易粗化: 焊接电流大, 焊接热输入大Mn, Si:1.Mn: 提高焊缝金属的强度和韧度, 提高焊缝的抗热裂性能; 含量过高时增加焊缝冷脆性2.Si: 有利于获得致密的焊缝; 含量过高时降低焊缝的室温冲击韧度3.Mn, Si的还原反应在熔滴过渡阶段最激烈, 其次焊丝的端部, 再次是熔池的前部, 有利于反应向右进行4.影响Mn, Si过渡的因素: 1. 焊剂的成分;2. 原始含量: Mn的原始含量高, 使Si的过渡量增加, Si的原始含量高, 使Mn的过渡量增加碳的氧化烧损:焊剂中一般不含C, C来自焊丝和母材; C易被氧化烧损; Si含量增加, 可抑制C的氧化去氢反应:1.焊前清除铁锈, 水分和有机物2.通过冶金反应结合成不溶于也太熔池金属的化合物: 1. 形成HF; 2. 形成OH焊剂的作用: 隔离空气, 保护焊接金属; 通过冶金反应清除有害的杂质和过渡有益的合金元素焊丝的作用: 焊接时熔化进入熔池, 起到填充和合金化的作用; 未熔化的焊丝起导电作用焊剂与焊丝的匹配: 1. 被焊材料的类别和对焊接接头性能的要求; 2. 埋弧焊的工艺特点(选用合金成分略高于母材的焊丝配用中性焊剂)埋弧焊设备的组成1.机械系统: 焊接时使焊丝不断向电弧区送给, 使焊接电弧沿焊缝移动, 并在电弧前方不断铺撒焊剂2.焊接电源: 向焊接电弧提供电能, 提供埋弧焊工艺所需要的电气特性, 参与焊接参数的调节3.控制系统: 实现引弧, 送丝, 移动电弧, 熄弧在内的程序自动控制,使电弧稳定燃烧机械系统:1.送丝机构: 包括送丝电动机, 传动系统, 送丝滚轮, 矫直滚轮; 拖动方式有直流电动机拖动和交流电动机拖动2.焊车行走机构: 包括电动机, 传动机构, 行走轮, 离合器, 车架; 一般采用橡胶绝缘轮,避免焊接电流流经车轮而短路3.机头调节机构4.导电嘴控制系统: 包括焊接电源控制, 送丝拖动控制, 焊车行走拖动控制, 引弧和熄弧的程序控制埋弧焊工艺:1.焊前准备: 薄件不开坡口, 厚度居中开单面V形坡口, 厚件开双面X形坡口; 清理焊丝表面的油污, 铁锈等, 对焊剂必须严格烘干并烘干后立即使用; 定位焊的位置应在第一道焊缝的背面2.对接接头单面焊: 较大焊接电流, 背面施加强制成型衬垫; 焊剂铜衬垫法: 一般不开坡口, 但需要留有一定装配间隙3.对接接头双面焊: (焊完一面后, 翻转焊件焊另一面), 1. 悬空双面焊法; 2. 焊剂衬双面焊法4.T形接头和搭接接头: 采用平角焊和船形焊埋弧焊其他方法:1.多丝埋弧焊: 保证良好焊缝成形和焊接质量额同时, 提高熔敷率和焊接速度; 多用于厚板焊接; 双丝埋弧焊和三丝埋弧焊2.窄间隙埋弧焊: 用于厚板对接接头; 焊前焊件不开坡口或只开小角度坡口, 留有窄而深的间隙3.埋弧堆焊: 为增大或回复焊件尺寸, 或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属; 熔敷率高, 堆焊层质量稳定, 外表美观, 便于机械化和自动化; 单丝埋弧堆焊, 多丝埋弧堆焊, 带极埋弧堆焊第六章钨极惰性气体保护焊: 纯钨或活化钨; 采用惰性气体(Ar, He); 吹箭外特性TIG焊优点:1.能实现高品质焊接, 获得优良焊缝2.焊接过程中钨电极不熔化, 易于保持恒定的电弧长度3.焊接电流小, 适于薄板焊接4.薄板焊接时无需填充焊丝5.钨极氩弧焊的电弧是各种电弧焊方法中稳定性最好的电弧6.焊接各种金属材料7.可靠性高缺点:1.焊接效率低于其他方法2.氩气没有脱氧或去氢作用3.焊接时钨极有极少量的熔化蒸发4.生产效率低, 惰性气体价格较高, 生产成本高直流反接: 电弧对母材表面的氧化膜具有阴极清理作用; 反接时钨极为阳极, 不具有发射电子作用, 接受大量电子及其携带的大量能量, 因而钨极易产生过热甚至熔化, 所以反接时的许用电流仅为正接时的十分之一, 所以直流反接应用较少直流正接: 最为稳定; 适用于焊接除铝, 镁及其合金意外的金属材料交流电源: 适用于铝, 镁及其合金的焊接; 工件为阴极的半周里去除工件表面氧化膜, 在钨极为阴极的半周里钨极可以得到冷却并发射足够电子利于电弧稳定; 问题: 产生有害的直流分量, 需予以消除; 必须采取稳弧措施焊枪1.气冷式2.水冷式: 适用于大电流; 通过流过焊枪内导电部分和焊接电缆的循环水实现冷却; 结构复杂, 比气冷式重而贵钨极1.要求: 引弧及稳弧性能好; 耐高温不易损耗; 电流容量大2.材料: 1. 纯钨电极: 用于交流TIG焊; 2. 钍钨极: 电弧容易引燃, 电极许用电流增加, 用于TIG焊直流正接焊接; 3. 铈钨极: 相同参数下温度更集中; 直流焊接时, 容易引弧, 电弧稳定性好; 小电流下易起弧, 不适用大电流; 4. 其他电极: 锆钨极, 钇钨极等, 烧结焊丝:化学成分与母材相同, 因为惰性气体保护下焊接时不会发生金属元素的烧损, 填充金属熔化后成分基本不变工艺1.接头: 板材对接2.坡口: 薄板不需加工坡口和填充焊丝; 厚板需开坡口并加填充金属3.焊前清理: 氩气不与金属反应也不溶于金属中, 但氩气不具还原性或氧化性, 不能脱氧和去氢, TIG焊对焊件上的污染极为敏感; 清除氧化膜: 1. 机械清理: 清除焊件接缝两侧一定范围内的氧化膜; 2. 化学清理: 主要用于Al, Mg, Ti及其合金, 对小焊件及焊丝等体积不大的对象并在大量生产时采用; 清理后立即焊接4.焊接参数:焊接电流: 开始和结束时采取缓升和缓降电弧电压焊接速度保护气体流量钨极伸出长度焊丝直径填丝速度: 焊丝直径大时送丝速度慢, 焊接电流, 焊接速度, 接头间隙大时, 送丝速度快钨极直径和形状钨极伸出长度: 受接头形状和气体流量影响纯铝: 交流, 平焊不锈钢和碳钢对接: 直流正接, 平焊不锈钢和碳钢角焊缝: 直流正接, 横焊钛合金: 直流正接热丝TIG焊: 大大提高热输入钨极脉冲氩弧焊:1.矩形波, 正弦波, 三角波2.特点: 采用脉冲电流, 可以减小焊接电流平均值; 可调焊接参数多; 脉冲电流对点状熔池有搅拌作用; 每个焊点的加热和冷却迅速3.焊接参数: 脉冲电流和脉冲持续时间; 基值电流和基值电流持续时间; 脉冲幅比和脉冲宽比; 脉冲频率第七章熔化极氩弧焊: 使用焊丝作为熔化电极, 采用氩气或富氩混合器作为保护气体的电弧焊方法保护气体为Ar或Ar+He时, 熔化极惰性气体保护电弧焊, MIG保护气为Ar为主, 加入少量活性气体如O2, CO2时, 熔化极活性气体保护电弧焊, MAG缺点: 焊接成本比CO2气体保护焊焊接成本高; 对工件焊丝的焊前清理要求高极性选择? 为什么? 不这样的影响?一般采用直流反接, 很少采用直流正接或交流电流: 为了得到稳定的焊接过程和熔滴过渡过程; 焊接Al, Mg及其合金时, 需要利用直流反接时的阴极清理作用射滴过渡: 用于铝合金MIG和钢焊丝脉冲焊射流过渡: 弧长较长, 过渡频率很高, 电弧稳定, 对保护气流扰动小, 飞溅少压射流过渡自动调节系统:1.电弧自身调节系统: 用于射流过渡, 射滴过渡, 短路过渡; 依靠电弧电流的变化和使焊丝熔化速度变化来回复弧长2.电弧固有的自调节系统焊丝较细时: 等速送丝, 平外特性或略微下降外特性, 利用电弧自身调节作用调节弧长焊丝直径较大时: 采用电弧电压反馈自动调节作用调节弧长, 配合变速送丝, 下降外特性焊枪:1.半自动焊枪: 焊接电流较小时采用气冷, 电流较大时采用水冷2.自动焊焊枪: 用于大电流情况; 焊枪枪体, 喷嘴, 导电嘴均需要水冷供气系统: 包括气源, 气体减压阀, 气体流量计, 电磁气阀, 送气软管控制系统:1.两部控制方式: 焊接过程由启动开关的两个动作进行控制2.四步控制方式: 焊接过程由焊枪启动开关的四个动作进行控制3.区别在于:两部控制方式没有填弧坑的过程焊机:1.N表示MIG/ MAG焊机; B表示半自动焊机; 数字表示焊机额定电流2.NB-400: 采用IGBT逆变技术, 单片机控制, 具有焊接参数掉电自锁存及存贮调用功能,实现稳定的一脉一滴无飞溅过渡方式保护气体1.Ar+He: 焊接铜及铜合金时, 可以改善焊缝金属湿润性, 提高焊接质量; 焊接Ti, Zr时可改善熔深和焊缝金属湿润性2.Ar+H2: 加入H2可提高电弧温度, 增加母材热输入3.Ar+N2: 电弧温度比纯Ar高, 主要用于铜及铜合金焊接; 价格便宜, 有飞溅, 焊缝成形不如Ar+He4.Ar+O2: 用于不锈钢等高合金钢和级别较高的高强钢; 加入微量O2可以克服阴极漂移现象, 有利于金属熔滴的细化, 降低射流过渡的临界电流值; 对接头的抗腐蚀性能无显著影响; 加入超过2%时焊缝表面氧化明显, 接头质量下降为何可以克服电弧的阴极漂移现象: 加入少量O2使熔池表面连续被氧化, 使阴极斑点处同时进行清理氧化物和形成氧化物两个过程, 则阴极斑点不再转移, 漂移现象被克服5.Ar+CO2: CO2比例不能过高, 否则焊缝金属有渗碳的可能, 降低接头抗蚀性能焊丝:1.受施工方式和送丝机构的影响; 焊丝的化学成分应与母材化学成分匹配, 应具有良好的焊接工艺性能和焊缝力学性能2.低碳钢和低合金钢焊丝: 焊丝加Mn, Ni, Mo, Cr等合金元素, 以满足焊缝力学性能; 为改善低温韧度, Si含量不宜过高3.不锈钢焊丝: 焊接不锈钢时, 焊丝成分应与母材成分基本一致4.铝及铝合金焊丝: 考虑母材种类, 接头抗热裂性能, 力学性能及耐蚀性; 一般采用与母材成分相同或相近的焊丝5.镍及镍合金焊丝: ER表示实芯焊丝, NI表示镍及镍合金焊丝6.铜及铜合金焊丝: HS表示焊丝7.钛及钛合金焊丝: 焊接时须将熔池及其周围被加热到400度以上的区域进行严密保护;焊接时一般采用与母材同质材料, 也可采用比母材合金化程度偏低的焊丝焊接参数:1.焊接电流: 根据焊接电流匹配合适的电弧电压, 从而形成合适的熔滴过渡形式和稳定的焊接过程2.电弧电压3.焊接速度4.焊丝伸出长度5.焊丝倾角6.焊丝直径7.保护气体的种类和流量熔化极氩弧焊的其他方法:1.脉冲熔化极氩弧焊: 喷射过渡;焊接电流必须大于喷射过渡临界电流值; 控制合适的脉冲电流和脉冲时间可以实现一脉一滴基值电流和基值时间的作用: 维持电弧连续燃烧, 预热焊丝和母材, 使焊丝端部有一定的熔化量, 为脉冲电弧器件熔滴过渡作准备工艺特点: 扩大了焊接电流的调节范围, 有效控制熔滴过渡及熔池尺寸, 适于全位置焊接, 可有效控制热输入改善接头性能2.TIME焊: 单焊丝单电弧焊接, 四元混合气体作为保护气, 焊接过程中保持大的焊丝伸出长度和大的送丝速度优点: 高焊接效率, 低成本, 量高的焊接质量第八章CO2焊的优点:1.高效节能2.用粗丝焊接时可以使用较大的电流, 实现射滴过渡3.用细丝焊接时可以使用较小的电流, 实现短路过渡4.低氢型焊接, 焊缝含H量低, 抗锈能力强5.焊接使用的气体和焊丝价格便宜6.明弧焊接方法缺点:1.焊接过程中飞溅较多, 焊缝成形粗糙2.不能焊接易氧化的金属材料3.焊接过程弧光较强4.设备比较复杂熔滴过渡: 短路过渡, 自由过渡冶金特点:1.合金元素氧化: CO2高温时分解, 具有强烈氧化作用, 会使合金元素烧损; 也促使产生气孔和飞溅氧化作用生成的FeO大量溶于熔池金属, 使焊缝金属产生气孔及夹渣等缺陷CO增大金属飞溅, 引发气孔为了防止FeO的生成, 合金元素的烧损, 避免气孔和降低力学性能, 通常在焊丝中加入足够数量的脱氧元素2.气孔:氮气孔: 常出现在焊缝表面, 或以弥散形式的微气孔分布于焊缝金属中氢气孔: CO2气体纯度极高时, 不易出现; 纯度较低时, 焊缝中出现气孔CO气孔: FeO与C作用生成CO易在焊缝中形成CO气孔焊接电源:1.等速送丝时, 平或缓降外特性, 变速送丝时, 下降外特性; 自由过渡焊接时对电源动特性无特殊要求2.CO2焊一般采用直流反接控制系统: 提前送气, 滞后停气; 自动送进焊丝进行引弧与焊接; 焊接结束时, 先停丝后断。
