电弧焊基础复习思考题

金属弧焊工艺思考题1、焊条的发明年份是哪一年？1885年俄国人发明2、SMAWGTAWPAWSAWMIG和TIG的含义是什么？SMAW焊条焊接法GTAW是钨极氩弧焊PAW是等离子弧焊SAW是埋弧焊MIG是惰性气体保护金属极电弧焊TIG是钨极惰性气体保护焊3、什么是自持放电和非自持放电？自持放电：当放电电流达到一定程度以后，取消最初的诱发措施，气体导电过程本身亦可以再次产生维持导电所需的带电粒子，与回路电流平衡，使放电继续下去。非自持放电：当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放电电流，一旦外界电离作用停止，气体放电现象即随之中断。4、电弧中带电粒子的产生方式是什么？带电粒子有两个来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙空间发射电子，二是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。5、电离能的高低与电弧稳定性有何关系？使中心粒子失去外层电子所需要的最低外加能量称为电离能，其又分为第一电离能、第二电离能等。一般以第一电离能来表示粒子电离的难易，若电离能越小，表示粒子越容易被电离，有利于电弧的稳定燃烧；反之则不利于电弧稳定燃烧。当电弧空间为混合气体时，电离能较低的将先电离，所需外加能量也主要取决于这种气体的电离能。6、什么叫电离、解离、激励？电离：中性粒子处于高能量状态时，其电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称之为电离解离：电弧中的多原子气体（是由两个以上原子构成的气体原子）在热作用下分解为原子的现象称为解离激励：当中性粒子接受外来能量的作用还不足以使电子完全脱离气体原子或分子时，但可能使电子从较低的能级转移到较高的能级，这种现象称为激励。7、弧光是如何产生的？电荷通过两电极间气体空间的一种导体过程，一种气体放电现象8、复合易在何处进行？为什么？往往出现在电弧温度较低区域，以电弧外围区域表现更为频繁，由于该区域的温度低，粒子运动速度低，产生非弹性碰撞的几率大，更多的是正负粒子的相互吸引而结合成中性粒子。在电弧的阴极区，由于电子密度集中，也会与弧柱区过来的正离子产生复合。9、什么是阴极斑点、阳极斑点，二者有何异同？各优先在何处产生？阴极斑点：电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。阳极斑点：电弧放电时，正电极表面上集中接受电子的光亮微小区域。相同点：用低熔点材料或者高熔点材料，但电流很小，做电极才能产生阴极阳极斑点，都具有温度高，粘着性，自动选择性，都阻碍溶滴过度相异点：阴极斑点电流密度大于阳极斑点，斑点力阴极大于阳极10、什么是热发射，有何特点？什么情况下发生场发射？有何特点？热发射：金属表面承受热作用而产生电子发射的现象。阴极采用W,C等高熔点材料，且电流较大的情况下，发生热发射特点：阴极表面不会有正离子堆积，阴极压降趋于0，阴极区覆盖整个阴极表面，对于阴极有强烈的冷却作用，阴极上不存在阴极斑点场发射：当阴极材料为W,C且电流较小时，或阴极采用熔点较低的AlCuFe时，发生场发射特点：有正离子堆积，阴极前面有正电性场，有阴极压降区无冷却作用11、电弧是如何产热的？弧柱区的产热对焊丝和母材的加热与熔化有多大贡献？电弧产热：焊接电弧的产热来自电源输入电能的转换，电源输入的总能量Pa=I(Ua+Uc+Up)，该能量在电弧中转换为热能，光能，磁能，机械能，其中热能占绝大部分，并以传导，对流，辐射等形式给予周围气体，阳极和阴极材料在动态稳定中保持产热和散热平衡。一般电弧焊接过程中，弧柱的热量只有很少一部分通过辐射传给焊条和工件，当电流较大，有等离子流产生时，等离子流把弧柱的一部分热量带到工件，增加工件的热量。12、阴极区产热总是比阳极区产热大吗？不是，如钨极氩弧焊采用直流正接，就是因为阳极产热大于阴极产热，为避免钨极烧损的缘故。酸性焊条电弧焊时阳极产热大于阴极产热。碱性焊条电弧焊时阳极产热小于阴极产热。13、热效率的影响因素有哪些？画出等熔化曲线并解释之。热效率影响因素：焊接方法，母材情况，弧长因素14、电弧力有哪些？有哪些影响因素？这些力对焊缝成形、熔滴过渡及飞溅有何影响？电弧力包括：电磁收缩力，等离子流力，斑点压力，短路爆破力影响因素：1、气体介质：导热性强或多原子气体会导致电弧压力上升。气体流量或者气体压力上升也会导致电弧压力上升2、电流和电弧电压：电流大---电弧力大。电压大---电弧力大3、焊丝直径：直径越细，电弧力越大4、焊条极性：①TIG焊时：钨极接负时，电弧压力大。反之，电弧压力小②熔化极气体保护焊时，直流正接时，阴极斑点压力大，阻碍溶滴过渡，所以电弧压力小，反接时，电弧压力大。5、钨极端部几何形状：钨极端头角度越小，电弧力越大。6、电流脉动电磁收缩力：对溶滴过渡有双重性等离子流力：促进溶滴过渡斑点力：阻碍溶滴过渡爆破力：造成飞溅15、阴极清理作用的机理是怎样的？有何利弊？在焊接哪一类材料时应利用阴极清理作用？正离子受阴极电场加速并以很高的速度冲击阴极表面，使阴极上氧化膜破碎并消失；通常情况下氧化膜功函数小于纯金属，所以阴极斑点会不断移动，寻找新的氧化膜，形成新的阴极斑点，从而将电弧覆盖区内的氧化膜扫除。焊接有色金属应利用阴极清理作用16、为什么会产生磁偏吹？如何防止和利用？产生磁偏吹的原因：1、导线接线位置2、电弧附近的铁磁性物质3、电弧处于工作端部4、两个平行电弧间的吸引/排斥防止措施：尽可能采用交流弧焊电源；用短弧操作；大工件采取焊缝两侧接地线；消除工件剩磁及周围铁磁体；用厚皮焊条代替薄皮焊条。17、气体保护效果的影响因素有哪些？影响因素：1、气体流量，流量过小，气流挺度差，排除周围空气能力弱；流量过大，气流近壁层流很薄，甚至形成紊流。2、喷嘴至工件距离：距离小，保护效果高3、焊接速度和侧向风4、焊接接头形式。18、表征焊缝形状尺寸的参数有哪些？这些参数与焊缝质量间有何关系？1、参数：熔深H熔宽B余高a2、焊缝成形系数ψ=B/H影响熔池中气体排出的难易，熔池结晶方向，成分偏极，裂纹倾向等；余高：避免熔池金属凝固收缩引起的缺陷，提高焊缝接头强度，但余高过高会引起应力集中，降低抗疲劳强度。19、熔深、熔宽的影响因素有哪些？1、电流，电压，焊接速度的影响：电流上升，熔深增大，余高增大，熔宽降低电压上升，熔深下降，余高下降，熔宽增大速度上升，熔深下降，余高下降，熔宽下降2、电流种类，极性及电极尺寸对焊缝尺寸的影响TIG焊时，直流正接熔深最大，反接时熔深最小，交流介于两者之间熔化极弧焊时，直流反接时，熔深熔宽大于正接，交流介于两者之间TIG时钨极端部越尖锐，熔深上升，熔宽下降熔化极弧焊时，焊丝越细，熔深上升，熔宽下降3、其他工艺因素：干伸长，坡口形式尺寸间隙大小，电极与工件间倾角，接头空间位置和焊接方式20、焊丝的熔化热有哪些？熔化速度的表达式是怎样的？熔化速度受哪些因素的影响？焊丝的熔化热包括：焊丝端部的产热，干伸区电阻产热，电弧弧柱区的辐射，对流传热对焊丝的加热熔化速度表达式：Uf=αI+βLeI²影响因素：①电流电流增大，焊丝电阻热与电弧热上升，熔化速度上升②电弧电压电压较高时V主要取决于电流电压较低时（弧长2-8mm）弧长降低，V增大③气体介质焊丝为阴极时的熔化速度大于焊丝为阳极的V（因为PcPa）Pc受保护气种类影响④焊丝直径直径越细，电流密度大，V上升⑤干伸长干伸长增大，电阻热增大，V增大⑥焊丝材料21、熔滴上的作用力有哪些？这些力对熔滴过渡、飞溅及焊缝成形有何影响？重力：平焊促进溶滴过渡立焊，仰焊阻碍溶滴过渡表面张力：滴状过渡都阻碍短路过渡促进电磁收缩力：阳极区直径＞焊丝直径促进阳极区直径＜焊丝直径阻碍等离子流力，气体吹送力，促进溶滴过渡。金属蒸汽反作用力，斑点压力，阻碍熔滴过渡爆破力造成飞溅22、TIG有何特点？其生产率低的原因有哪些？为什么？TIG焊接特点：焊接过程中电极不熔化，弧长基本不变，电弧稳定。保护效果好，焊缝及热影响区性能易得到保证，可填丝，也可不填丝，视焊件厚度，接头形式而定生产率低原因：钨电极承受电流能力有限，电弧功率受到制约致使焊缝熔深浅，焊接速度低23、为什么TIG不推荐反极性焊接？反极性焊接钨极是电弧的阳极，产热量大而易过热熔化，电弧在工件上的产热量少，焊缝熔深浅而熔宽大，生产率低，所以不推荐用反极性焊接24、TIG的应用特点如何？应用特点：材料：多用于有色金属及其合金，高合金，特种合金厚度：多用于薄件（3mm以下）位置：多用于打底，薄件，也用于填充和盖面25、TIG和MIG有何异同？都采用惰性气体保护相异点：①TIG是钨做电极，MIG是与母材相似的金属焊丝做电极②TIG电极不熔化，MIG电极熔化，焊丝熔化金属脱落与母材熔化金属共同形成焊缝26、MIG与CO2气体保护焊有何异同？主要差别是MIG采用的是惰性气体保护MIG比二氧化碳气体保护焊的电弧状态要稳定，溶滴过渡平稳，几乎不产生飞溅，但是焊接成本高27、TIG脉冲焊有哪几种？各有何特点？低频直流脉冲焊：电弧线能量低，便于精确控制焊缝成形，宜于难焊金属的焊接高频直流脉冲焊：利于超薄板焊接，利于高速焊接，坡口内焊接得到可靠的熔合，焊缝组织性能好28、等离子弧焊接与TIG有何异同？相同点，惰性气体保护，钨作电极相异点：TIG电弧除了受电弧自身磁场拘束和周围环境拘束外，不受其他拘束，电弧形态扩展，温度和能量密度低。而等离子弧焊接电弧受喷嘴拘束，水冷却拘束，温度能量密度高。29、等离子弧的工作形式有哪几种？各有何特点？等离子弧的产生机理是怎样的？转移性电弧温度较高非转移性电弧温度较低混合性小电流下的电弧稳定性好等离子弧产生机理：电极内缩于导电喷嘴内部，产生三种压缩电弧通过小孔，机械压缩（前提）水冷却，热收缩（主因）电流密度高，电磁收缩电弧直径变小，温度上升，能量密度上升30、普通电弧与等离子弧在热特性上有何不同？1、温度高，能量密度大2、电弧刚性大，弧柱截面小3、普通电弧时加热工件的是阳极斑点热，等离子弧加热工件的是等离子流的接触传导及辐射31、什么是小孔焊接？进行小孔焊接的基本条件是什么？小孔焊接：等离子弧将工件完全熔透并在等离子流力的作用下形成穿透工件的小孔，熔化金属被排挤在小孔的周围并沿熔池壁向熔池的后方流动，随着等离子弧向前移动，小孔也跟着移动，熔化金属流回小孔凝固而形成焊缝基本条件：足够的能量密度32、什么是双弧现象？有何危害？影响因素有哪些？在转移型等离子弧中，正常情况下转移弧稳定在电极与工件之间，但有时会形成另一个燃烧在钨极-喷嘴-工件之间的串联电弧，这就是双弧。危害：主弧电流增大，正常的焊接受到破坏，喷嘴过热甚至烧损，导致漏水，焊接过程中断影响因素：①喷嘴结构参数，喷嘴孔径小，孔道长度或内缩长度大，容易形成双弧②电流过大，易形成双弧③离子气流量增加，双弧形成的可能性就降低④喷嘴冷却不良，易形成双弧⑤离子气份33、CO2气体保护焊有何特点？其优缺点有哪些？应用情况如何？优点：焊接生产率高。成本低。变形小适用于薄板焊接。焊接质量高，对铁锈不敏感，焊缝含氢低。适用范围广，全位置操作性好，打底/填充/盖面，厚/薄板均适宜。操作简便。绿色环保。缺点：电弧燃烧不够平稳，飞溅比较大。不能焊接有色金属，也不适宜焊接高合金钢。焊接过程中产生较大的烟尘，恶化环境应用：材料:黑色金属----低碳钢，合金结构钢厚度：厚薄均可，尤其对3-10mm的厚板有优势位置：全位置结构：车辆，船舶，工程机械，普通钢构，容器等。34、为什么CO2气体保护焊易产生飞溅和气孔，阐述其机理并提出改善措施。气孔原因：气体直接侵入溶池而溶入其中；脱氧产物之一—CO；熔池受到气体冷却，凝固速度快。限制N₂气孔措施：合理选用喷嘴和调节气流量；短弧操作，避免侧向风限制H₂气孔措施：清理焊丝，工件上的严重水锈油污，减少二氧化碳气体中水汽进入电弧区。限制CO气孔措施：限制焊丝中C的含量，加入脱氧元素飞溅原因：1、电弧形态所决定的溶滴过渡阻力较大2、工艺条件所决定的溶滴短路3、颗粒过渡方式。控制方式所决定的电弧自调节特性。减少飞溅措施：1、焊材方面，限制焊丝中C含量，采用CO₂+Ar保护2、工艺参数方面，正确选择电流，尽量减少