焊接工艺学复习资料

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。电弧中带电粒子的产生：1气体的电离：热电离、场致电离、光电离2电子的发射：热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射。热阴极型电极：当使用钨、碳等材料作阴极时，其熔、沸点很高，阴极可以被加热到很高的温度，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”。冷阴极型电极：当使用钢、铜、铝等材料作阴极时，其熔点和沸点较低，阴极温度不可能很高，热发射不能提供足够的电子，这种弧通常称为“冷阴极电弧”，电极被称为“冷阴极型电极”。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断面，以保证电弧的电场强度具有最小数值，即在固定弧长上的电压最小。焊接电弧的静特性：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，焊接电流与电弧电弧电压变化的关系，也称伏-安特性。焊接电弧力：电磁收缩力、等离子流力（电弧动压力）、斑点压力；焊接电弧力的影响因素：焊接电流和电弧电压、焊丝直径、电极的极性、气体介质、钨极端部的几何形状、电流的脉动。产热：总能量：P=Pk+Pc+Pa阴极区产热：Pk=I（Uk-Uw-Ut）阳极区产热：Pa=I（Ua+Uw+Ut）弧柱区产热：Pc=IUc焊丝的两个作用：作为电弧的一极导电并传输能量；作为填充材料向熔化的母材一起冷却结晶而形成焊缝。影响焊丝熔化速度的因素：焊接电流的影响、电弧电压的影响、焊丝直径的影响、焊丝伸出长度的影响、焊丝材料的影响、气体介质及焊丝极性的影响熔滴上的作用力：重力、表面张力、电弧力、爆破力、电弧气体吹力。熔滴过渡的三种基本类型：自由过渡、接触过渡、渣壁过渡。短路过渡的特点：1可调节对焊件的热输出，控制母材熔深；2有利于薄板焊接或全位置焊接；3可减小焊接接头热影响区宽度和焊件变形。为了保证短路过渡过程的稳定进行，不但要求电源有合适的静特性，而且要求电源有合适的动特性：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，保证缩颈柔顺的断开，达到减少飞溅的目的。2要有适当的短路峰值电流Imax，一般Imax为平均电流In的2~3倍。3短路结束后，空载电压恢复速度快，以便电弧及时再引燃，避免断弧现象。熔敖效率：过渡到焊缝中的金属质量与使用的焊丝金属质量之比。熔敖系数：单位时间、单位电流所熔敖到焊缝中的焊丝质量。焊缝形状尺寸：H－焊缝熔深、B－焊缝熔宽、h－焊缝余高、φ－焊缝成形系数=焊缝宽度／熔深、ψ－余高系数＝焊缝宽度/余高、Ah－填充金属熔化面积、AM－母材熔化面积、γ－熔合比（母材在焊缝中占的比例）熔合比（γ）：指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝的总面积之比。它能反映母材成分对焊缝成分的稀释程度，熔合比γ越大，说明母材向焊缝中熔入的量越大，稀释程度越大。熔池受到的力：熔池金属重力、表面张力、焊接电弧力、熔滴冲击力焊接工艺参数对焊缝成形的影响：1焊接电流：在其他条件一定的情况下，随着电弧焊焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。2电弧电压：在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加；熔深略有减小而熔宽增大，熔焊余高减小。3焊接速度：在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接速度会导致焊接热输出减少，从而焊缝熔宽、余高和熔深都减小。引弧控制：1引弧处的质量隐患：散热快，熔池小，H、B小，h大，气孔。2引弧工艺要求：A：电弧的启动性能要好，可靠、稳定的引燃，一次引弧成功；B：保证引弧处具有满意的焊缝成形（HBh）和冶金质量。收弧控制：1收弧处质量隐患：凹坑、气孔、弧坑裂纹，粘丝，烧粘导电嘴2工艺要求：减小对熔池的热输出与电弧力，并保证填满弧坑。电弧焊自动调节的目标是：克服因电弧长度变化而引起的焊接参数的波动。基本原理：要想使电弧稳定燃烧，并且保持弧长不变，必须使Vm=Vf，这是一个必要的条件。电弧自身调节系统也称为等速送丝调节系统。影响电弧自身调节系统静特性曲线特征的因素有：送丝速度Vf、焊丝伸出长度、焊丝直径和电阻率、电弧的长度。影响调节精度的因素：焊丝伸出长度、焊丝直径和电阻率、焊接电源的外特性影响调节灵敏度的因素：焊丝直径和电流密度、电源外特性、弧柱的电场强度、电弧长度。△Vm越大，弧长恢复越快，调节的时间越短，调节的灵敏度越高。焊丝直径越细或焊丝中的电流密度越大，Ki越大。埋弧焊：电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的熔焊方法。埋弧焊焊丝的两个作用：焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用；尚未熔化的焊丝还起着导电的作用。埋弧焊焊剂的两个作用：起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用；起着对熔化金属冶金的处理的作用。钨极惰性气体保护焊：使用纯钨或活化钨作为非熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称TIG焊。引弧装置和稳弧装置：1高频高压引弧装置2高压脉冲引弧装置只有在所产生的高压脉冲与电源和焊接电流之间保持严格的相位关系，才能收到好的效果。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气作为保护气体的焊接方法，简称MIG焊。CO2气体保护焊：利用CO2气体作为保护气体，使用焊丝作为熔化电极的电弧焊方法。合金元素氧化问题：CO2气体在电弧的高温作用下分解：CO2⇌CO＋O2（1）Fe及合金元素高温氧化Fe+CO2⇌FeO+CO、Fe+O2⇌FeO、Si+2O⇌SiO2、Mn+O⇌MnO、C+O⇌CO（2）溶解在熔池中的FeO进一步氧化：2FeO+Si⇌2Fe+SiO2、FeO+Mn⇌Fe+MnO、FeO+C⇌Fe+CO（3）夹渣（4）气孔与飞溅(5)SiMnC烧损，力学性能降低等离子弧焊接：是利用等离子弧作焊接热源的熔焊方法；等离子喷涂：以等离子弧为热源，用氩气、氮气或其他气体为喷射气流的喷涂方法。等离子弧的特性：1等离子弧的形成：A.机械压缩效应B.热压缩效应C.磁压缩效应2等离子弧的分类：A.非转移型等离子弧B.转移型等离子弧C.联合型等离子弧等离子弧焊接的工作原理：1穿透型等离子弧焊接2等离子弧焊接：A.普通熔透型等离子弧焊接B.微束等离子弧焊接