焊接方法及设备复习总结.docx

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焊接方法及设备复习总结

第一章

1.名词解释

1）焊接电弧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气体放电现象。

2）热电离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。

3）场致电离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，成为场致电离。

4）光电离中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象。

5）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。

6）场致发射阴极表面空间有强电场存在并达到一定的强度，在电场作用下电子获得足够的能量克服阴极内部正离子对他的静电引力，受到外加电场的加速，提高动能，从电极表面飞出电子的现象称为场致发射。

7）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，当电子的能量增加到一定值时能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。

8）粒子碰撞发射当高速运动的粒子碰撞金属电极表面，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。

9）热阴极型电极电弧的阴极区电子主要依靠阴极热发射来提供的电极。

10）冷阴极型电极电弧的阴极区电子主要依靠阴极场致发射来提供的电极。

11）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。

12）磁偏吹磁偏吹是指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，从而导致焊接电弧偏离焊丝（或焊条）的轴线而向某一方向偏吹的现象。

13）电弧的物理本质电弧是在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的气体放电现象中电流最大、电压最低、温度最高、发光最强的自持放电现象。

。

2.试述电弧中带电粒子的产生方式

气体放电必须具备两个条件：

一是必须有带电粒子，二是在两电极之间必须有一定强度的电场。

电弧中的带电粒子指的是电子正离子负离子。

赖以引燃电弧和维持电弧燃烧的带电粒子是电子和正离子。

这两种带电粒子主要依靠电弧中气体介质的电离和电极电子发射两个物理过程产生的。

电离分为热电离场致电离光电离

电子发射分为热发射场致发射光发射

3.焊接电弧由那几个区域组成，试述各机构导电机构。

焊接电弧是由阴极区阳极区和弧柱区三部分构成的。

（1）弧柱区导电机构热电离

（2）阴极区导电机构热发射型场致发射型等离子型

（3）阳极区导电机构热电离场致电离

4.何谓最小电压原理？

在电流和周围条件一定的条件下，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。

5.什么是焊接电弧的静特性？

各种焊接方法的电弧静特性有什么特点？

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条件下，电弧稳定燃烧时焊接电流和电弧电压之间的关系。

也称伏安特性。

焊接电弧的静特性曲线是一条呈U型的曲线，它包含下降特性、平特性和上升特性三个区。

TIG（等离子弧焊）：

水平段、上升段（电流大时）

MIG/MAG：

上升段

埋弧焊：

下降段、水平段

CO2气体保护焊：

上升段

6.焊接电弧能产生那些电弧力？

说明他们的产生原因以及影响焊接电弧力的因素。

（1）电磁收缩力（电弧静压力）由于两个导体电流方向相同而产生的吸引力称为电磁收缩力。

它的大小与导体中流过电流大小成正比，与两导线间的距离成反比。

（2）等离子流力（电弧动压力）由电弧推力引起的等离子气流高速运动所形成的力称为等离子流力，也称电弧动压力。

等离子流力与等离子气流的速度、焊接电流值、电极状态、电弧形态、电弧长度等均有关系。

（3）斑点压力在电极表面形成斑点时，由于斑点的导电和导热特点，在斑点上将产生斑点压力。

焊接电弧力的影响因素

（1）.焊接电流和电弧电压增大焊接电流时，电弧力显著增加。

当电弧电压升高时，意味着电弧长度增加，由于电弧范围的扩展，使电弧力降低。

（2）.焊丝直径当焊接电流相同时，焊接直径越小，电流密度越大，电弧电磁力越大。

（3）.电极的极性对于熔化极气体保护焊，采用直流正接时，电弧力较反接小。

（4）.气体介质导热性强的气体，消耗热能多，易引起电弧收缩，导致电弧力的增加。

当电弧空间气体压力增加时也会引起电弧收缩，时使电弧力增加。

（5）.钨极端部的几何形状当焊接电流相同时，钨极端部的角度越小，电弧压力越大。

（6）.电流的脉动对于工频交流钨极氩弧焊，其电弧压力小于直流正接时的压力，而高于直流反接时的压力。

7.试诉影响电弧稳定性的因素

焊接电弧的稳定性是指当焊接时电弧保持稳定燃烧的程度。

影响因素

（1）焊接电源焊接电源的空载电压越高，越有利于场致发射和场致电离，因此电弧的稳定性越高。

（2）焊接电流和电弧电压焊接电流大时，电弧热电离越强烈，能产生更多的带电粒子，电弧更稳定。

电压增大时弧长增大，电弧稳定性下降。

（3）电流的极性和种类如果没有磁偏吹，以直流电弧最稳定，脉冲直流电弧次之，交流电弧稳定性越差。

对于熔化极电弧焊直流反接时电弧稳定性好于直流正接。

对于钨极氩弧焊，直流正接时的电弧稳定性好于直流反接时稳定性。

（4）焊条药皮和焊剂焊条药皮或焊剂中含有较多电离能低的元素（KNaCa），由于容易电离，使电弧气氛中带电粒子增多，提高电弧稳定性。

含有较多电离能高的氟化物氯化物时，会降低电弧稳定性。

（5）磁偏吹直流电焊接易产生严重磁偏吹，交流电时磁偏吹要弱得多。

（6）其他因素焊件上有铁锈和水分以及油污时，分解时会消耗电弧热能，会降低电弧稳定性。

8.能够引起磁偏吹的情况

（1）地线接线位置偏向电弧一侧

（2）电弧一侧放置铁磁物质

（3）同向电流的电弧互相吸引，异向电流的电弧互相排斥。

第二章

1.影响焊丝熔化速度的因素有哪些？

是如何影响的?

焊丝熔化速度通常以单位时间内焊丝熔化长度或熔化质量表示。

融化系数是指每安培焊接电流在单位时间内所熔化的焊丝质量。

（1）焊接电流的影响电流增大时，熔化焊丝的电阻热和电弧热均增加，熔化速度加快。

（2）电弧电压的影响电压较高时，电弧电压对熔化速度影响很小。

电弧较短时融化系数增加，因为弧长缩短时电弧热量向周围空间散失减少，提高了电弧的热效率，使焊丝的熔化系数增加所致。

（3）焊丝直径的影响电流一定时，焊丝直径越小电阻热越大，同时电流密度也越大，从而使焊丝熔化速度增大。

（4）焊丝伸出长度的影响其他条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热越大，熔化焊丝的总热量增加，焊丝熔化速度越快。

（5）焊丝材料的影响焊接材料不同，电阻率不同，所产生电阻热不同，对熔化速度影响也不同。

（6）气体介质和焊丝极性的影响焊丝为阴极（正接）时的熔化速度总是大于焊丝为阳极（反接）时的熔化速度，并随混合气体比例不同而变化。

焊丝为阳极时焊丝熔化速度基本不变。

气体介质不仅影响阴极产热，影响焊丝的加热和熔化，而且也会影响到熔滴过渡方式。

2.熔滴在形成过程与过渡过程中受到那些力的作用？

（1）重力平焊时是促使熔滴脱离焊丝末端的作用力。

立焊和仰焊时是阻碍熔滴从焊丝末端脱离的作用力。

（2）表面张力

（3）电弧力电磁收缩力等离子流力斑点压力

（4）爆破力

（5）电弧气体吹力

3.熔滴过渡

熔滴过渡在电弧热的作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用力下脱离焊丝进入熔池。

熔滴过渡可分为三种基本类型自由过渡渣壁过渡接触过渡

（一）自由过渡：

1、滴状过渡：

1）粗滴过渡：

电流较小而电弧电压较高，熔滴存在时间长，尺寸大，飞溅大，电弧稳定性及焊缝质量都较差。

2）细滴过渡：

电流较大，电压高，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好。

3）排斥过渡：

电压高，电流小，飞溅大，电弧的稳定性及焊缝质量都较差。

2、喷射过渡：

射滴过渡、亚射流过渡、旋转射流过渡、射流过渡。

特点：

喷射过渡时，熔滴速度高，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透力强。

3、爆炸过渡

（二）接触过渡：

1）短路过渡：

西四、短弧、小电流，电流密度大，焊接速度快，焊件质量高，过程稳定，飞溅大。

2）搭桥过渡

（三）渣壁过渡：

熔化的液态金属沿渣壁或套筒落入熔池。

短路过渡主要用于1.6mm一下的细丝co2气体保护电弧焊或使用碱性焊条，采用低电压小电流焊接工艺的焊条电弧焊。

广泛用于薄板结构及全位置焊接。

熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，再向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去，称为短路过渡。

短路过渡的实质可以视为短路稳弧周期性的交替过程。

短路过程的稳定性，可以用这种交替过程的柔软均匀一致程度以及过程中飞溅大小来衡量。

滴状过渡：

粗滴过渡细滴过渡

喷射过渡：

射滴过渡亚射流过渡射流过渡旋转射流过渡

射流过渡临界电流Ic的大小与焊丝成分焊丝直径焊丝伸出长度气体介质电源极性有关。

4、熔敷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

5、熔敷系数单位时间单位电流所熔敷到焊缝中的焊丝金属质量

6、损失率焊丝金属蒸发氧化飞溅的质量与使用的焊丝金属质量比φ=am-ay／am

7、飞溅率飞溅损失的金属与熔化的焊丝金属的质量百分比。

第三章

1.焊缝成形系数焊缝熔宽与焊缝熔深之比。

2.焊缝熔合比熔合比是指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝总面积之比。

3.余高系数焊缝熔宽与焊缝余高之比。

4.比热流单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。

5.焊件温度场：

焊接过程中某一瞬间焊件上各点的温度分布状况，通常用等温线或等温面表示。

6.焊缝成型系数的大小对焊接质量的影响规律

焊接熔深H直接影响接头的承载能力。

焊缝成型系数的大小能影响熔池中气体逸出的难易程度、熔池金属的结晶方向、焊缝中心偏析程度。

较小的焊缝成型系数可以缩小焊缝宽度方向的无效加热范围，进而可以提高热效率及减小热影响区。

焊焊缝成型系数一般取φ=1.3-2通常h=0-3mm余高系数为4-8

7.分析熔池所受到的力及其对焊缝成形的影响

（1）熔池金属的重力重力的大小正比与熔池金属的体积和密度。

水平位置焊接时，熔池金属的重力有利于熔池的稳定性。

空间位置焊接时，熔池金属的重力可能会破坏熔池的稳定性，使焊缝成形变坏。

（2）表面张力表面张力既影响熔池的轮廓形状，也影响熔池金属在坡口里的堆敷情况，即熔池表面的形状。

（3）焊接电弧力促使熔池金属流动，在熔池中心形成漩涡现象。

电弧静压力时熔池形成下凹的形态。

电弧动压力使焊缝形成指状熔深。

（4）熔滴冲击力容易形成指状熔深

8.分析焊接参数和焊接工艺因素对焊缝成形的影响规律

A.焊接参数对焊缝成形的影响

（1）焊接电流对焊接参数的影响随着焊接电流的增加，焊缝的熔深余高增加，熔宽略有增加

（2）电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压增加时通过弧长增加来实现的。

电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加输入焊件的能量密度减少，因此熔深略有减小，熔宽增加，余高减小。

（3）焊接速度对焊缝成形的影响提高焊接速度会导致焊接热输入减少，从而熔宽熔深都减小。

余高也减小。

B.焊接电流种类和极性、电极尺寸对焊缝成形的影响

（1）焊接电流种类和极性钨极氩弧焊焊接钢钛等金属材料时，直流正接形成熔深最大，直流反接最小，交流介于两者之间。

焊接铝镁合金时，采用交流最好，有阴极清理作用。

熔化极电弧焊时，直流反接时焊缝熔深和熔宽都大于直流正接，交流介于两者之间。

（2）钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响

电弧越集中，电弧压力越大，熔深越大熔宽