电弧焊基础第二章电弧焊熔化现象

《焊接方法及设备》课程考试大纲一、考试对象修完该课程所规定内容的本科学生。

二、考试目的考核学生对《焊接方法及设备》基本理论、方法、措施的掌握程度以及综合分析问题的能力，属水平测试。

三、考试内容、要求第一章 焊接电弧基础考试内容电弧中的带电粒子 电弧导电机构 电弧产热及温度分布 电弧压力与等离子气流 直流电弧与交流电弧 焊接电弧静特性 焊接电弧动特性 阴极斑点和阳极斑点 电弧的阴极清理作用 最小电压原理 电弧的挺直性与磁偏吹 保护气的选择及作用 电弧的引燃 交流电弧稳弧措施考试要求1.掌握焊接电弧的机理、电子发射和电弧导电机构；2.理解焊接电弧的产热机构、热效率、温度分布，掌握电弧力的产生、分类及影响因素；3.掌握直流电弧与交流电弧的特点，掌握交流电弧的稳弧措施；4.掌握焊接电弧静特性曲线特征及其影响因素，掌握阴极斑点和阳极斑点的含义；5.理解电弧的阴极清理作用和最小电压原理的物理意义；6.理解各种磁场对电弧的作用，掌握电弧挺直性的含义，掌握磁偏吹的概念、产生原因及改善方法；7.了解保护气体的选择及作用。

第二章 电弧焊熔化现象考试内容母材熔化特征和焊缝形状尺寸 熔池金属的对流和对流驱动力 焊接参数与工艺的影响 熔滴上的作用力与熔滴过渡分类 焊缝成形缺陷及形成原因 焊丝的熔化与熔化速度考试要求1.了解母材熔化特征和焊缝形状尺寸；2.掌握熔池金属的对流和对流驱动力；3.掌握焊接参数对工艺的影响、焊缝成形缺陷及形成原因；4.了解焊丝的熔化与熔化速度，掌握熔滴上的作用力与熔滴过渡分类。

第三章 钨极氩弧焊考试内容钨极氩弧焊焊接规范条件、工艺条件 A-TIG焊接技术 钨极氩弧焊原理与特点、应用对象、设备 各种钨电极的基本特性、钨极直径和前端形状 钨极氩弧焊直流焊接与交流焊接 低频、高频脉冲焊 摆动电弧焊接 自动焊弧长调节考试要求1.掌握钨极氩弧焊的原理与特点，了解钨极氩弧焊的应用对象、设备；2.了解TIG焊中的钨电极材料的基本特性，了解钨极直径和前端形状对工艺的影响作用；3.掌握钨极氩弧焊直流焊接、交流焊接、低频、高频脉冲焊的特点；4.掌握钨极氩弧焊焊接条件的选择；5.了解钨极氩弧焊中的常见焊接技术。

第2章电弧焊熔化现象9母材熔化特征和焊缝形状尺寸9熔池金属的对流和对流驱动力焊接参数与工艺的影响焊缝成形缺陷及形成原因2.1 母材熔化与焊缝成形1. 母材熔化特征和焊缝形状尺寸1）母材的熔化热与温度分布熔池温度测量示例（铝）（MIG, I=390~430A, v ＝26cm/min, Ua=39~41V ）电弧产热借助于传导、辐射、电子能量、熔滴、等离子气流等传入母材。

aU I Q ⋅⋅=ηTIG热效率达50～70％。

气体保护焊熔滴过渡把热量带给母材，达70～80％熔池内部以靠近热源处的温度较高，随着与热源距离的增加而单调减小。

2）母材的熔化断面形状在电弧热作用下，母材的熔化形态基本上由母材的热物理参数（比热、热传导率等）、母材的形状、焊接速度等决定，并受到电弧对母材的热输入量及电弧燃烧形态的影响。

母材熔化形态分类3）焊缝形状尺寸平焊位置焊缝形状尺寸（单道焊缝）电弧正下方的熔池金属在电弧力的作用下克服重力和表面张力被排向熔池尾部，冷却结晶形成焊缝。

焊缝的形状与熔池形状有直接联系。

因母材接头形状尺寸和所处空间位置的不同，在各种力的平衡作用下所形成的熔池呈现不同的形态。

焊缝成形系数HB /=ϕ会影响熔池中气体逸出的难易、熔池的结晶方向、成分偏析、裂纹倾向性。

余高α可避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增加焊缝承载能力。

但余高过大将引起应力集中或降低抗疲劳强度。

2. 熔池金属的对流和对流驱动力熔池中金属的对流对材料焊接区的热输送现象及所形成的焊缝形状尺寸有很大的影响。

GTA焊接，阳极和阴极之间产生的电弧热主要是从阴极到阳极流动着的电子流以及等离子气流的热传导传送到母材，进入母材的热量使母材熔化并形成熔池。

即使相同数量的热量从电弧进入焊接熔池，因熔池内部熔化金属流动情况或热对流、热输送的不同，最终所形成的焊缝断面形状、尺寸也会有很大的差别。

1）熔池金属的对流驱动力a) 电弧等离子气流作用下产生的熔池金属的对流b) 由于熔池表面上的表面张力产生的对流，称作表面张力流。

《焊接工程基础》知识要点复习第一章电弧焊基础知识及第二章焊丝的熔化和熔滴过渡一焊接的概念：通过适当的物理化学过程（加热或者加压，或者两者同时进行，用或不用填充材料）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。

二电弧的概念：电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。

三电弧中带电粒子的产生:电弧是由两个电极和它们之间的气体空间组成。

电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极发射电子两个物理过程所产生的，同时也伴随着解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等过程。

四电离与激励（一)电离：在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离.电离的种类： 1 .热电离：高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离称为热电离。

2. 电场电离：带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生的电离过程称为电场作用下的电离。

3.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。

（二）电子发射：金属表面接受一定的外加能量，自由电子冲破金属表面的约束而飞到电弧空间的现象.1、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象.热阴极：W、C 电极的最高温度不能超过沸点；冷阴极：Fe，Cu，Al,Mg等。

影响因素：温度、材质、表面形态2、电场发射：当金属表面空间存在一定强度的正电场时，金属内的自由电子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时，电子可飞出金属表面，这种现象称电场发射。

对低沸点材料，电场发射对阴极区提供带电粒子起重要作用。

影响因素：温度、材质、电场大小3、光发射：当金属表面接受光辐射时，也可使金属表面自由电子能量增加，冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。

4、粒子碰撞发射：高速运动的粒子（电子或离子)碰撞金属表面时,将能量传给金属表面的自由电子，使其能量增加而跑出金属表面，这种现象称为粒子碰撞发射。

在一定条件下，粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要途径。