电弧焊基础知识
电弧焊基础知识
第一节 焊 接 电 弧
目的与要求:了解电弧的实质、获得的途径、电弧各区域及其导电机构的特点、能量与温度的分布规律;掌握电弧偏吹的概念及影响因素、解决措施。
一、焊接电弧的物理基础
(一)电弧及其电场强度分布
电弧的实质:气体放电(导电)
电弧的特点:低电压、大电流、温度高、亮度大
(二)电弧中带电粒子的产生
获得电弧的途径:气体电离+电子发射
1、电离的种类:
热电离 场致电离 光电离
电离能及其与引弧的关系
2、(阴极)电子发射
热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射
逸出功及其与引弧的关系
1、电离的种类:
热电离 场致电离 光电离
电离能及其与引弧的关系
2、(阴极)电子发射
热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射
逸出功及其与引弧的关系
二、焊接电弧的导电特性
电弧的三个区域:阴极区 弧柱区 阳极区
(一)弧柱区的导电特性
最小电压原理(难点,通过水珠的形状与能量的关系辅以解释说明)
(二)阴极区的导电特性
1、热发射型
2、电场发射型 阴极斑点
(三)阳极区的导电特
1、阳极斑点
2、阳极区导电形式
三、焊接电弧的工艺特性
电弧的工艺特性主要包括:热能特性、力学特性、电弧稳定性等。
(一)电弧的热能特性
1、电弧热的形成机构
电弧的弧柱、阴极区、阳极区的产热特性各不相同。 ⑴弧柱的产热
⑵阴极区的产热特性
⑶阳极区的产热特性
2、电弧的温度分布
⑴轴向-两极区低弧柱区高
⑵径向-中心高四周低
3、焊接电弧的热效率及能量密度
电弧产热的一部分热量会通过对流、传导、辐射等形式散失,所以会存在热效率问题。
能量密度分布:轴向-两极区大弧柱区小径向-中心大四周小
(二)、电弧的力学特性
1、电弧力类型及作用(重点)
电磁(收缩)力——使电弧获得刚直性,促进熔滴过渡 等离子流力——促进熔滴过渡
斑点(压)力——阴极>阳极/阻碍熔滴过渡
电极材料蒸发的反作用力——阴极>阳极/阻碍熔滴过渡 熔滴(droplet)冲击力——对熔池造成冲击
短路爆破力——短路时产生,导致飞溅
2、电弧力的主要影响因素
气体介质、焊接电流和电压、焊丝(条)直径、极性和电极端部形状等。
四、焊接电弧的稳定性
电弧稳定性的概念(P19)
影响电弧稳定性的因素:电源、外界因素、药皮(芯)(焊剂)、
磁偏吹等
二节 焊丝的熔化与熔滴过渡
目的与要求:了解并掌握焊接电弧热和力的特点。掌握溶滴过渡的形式、特点,初步掌握其应用。
一、焊丝的加热和熔化特性
(一)焊丝的热源
焊丝熔化的热源 电弧热(主)+电阻热(次)
(二)焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系
区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念:
熔化速度(mm/min & kg/h) 熔化系数(g/A?h)熔敷系数(g/A?h)熔敷速度(kg/h) 熔敷效率(%)飞溅率(%) 损失系数(%)
焊丝的熔化特性主要受焊丝材料、直径和伸出长度等因素影响。
二、熔滴上的作用力(重点)
熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。
1、重力 2、表面张力 3、电弧力(注意其包含几项力在内!)4、熔滴爆破力 5、电弧的气体吹送力
在不同的焊接条件下,力的种类、大小不同,形成了不同的熔滴过渡形式
三、熔滴过渡及特点(难点:从力的角度出发、从其规律讲起)
熔滴过渡过程复杂,对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有影响。
规律:随着电流的增加,熔滴过渡的体积减小、频率加快。 熔滴过渡:自由过渡、接触过渡、渣壁过渡
每一种又可以再分为不同的亚型。目前,熔滴过渡的名称尚未规范、统一。
自由过渡(重点):
滴状过渡
喷射过渡:易在(富)氩气氛种获得,熔深大\熔敷效率高,适用于中、厚板平位置的填充、盖面。(有上、下限电流\可加脉冲)
爆炸过渡??
接触过渡:
短路过渡(重点):在各种气氛中,低电压、细焊丝(小电流)(但电流密度不小)均可获得;热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好但一般飞溅较大;适用于薄板焊接或中厚板的打底焊接。
搭桥过渡?
渣壁过渡:沿渣壳(埋弧焊) 沿套筒(焊条电弧焊) 常见焊接方法的熔滴过渡形式
焊条手工焊
酸性焊条:细滴过渡
碱性焊条:粗滴过渡+短路过渡
CO2焊:滴状过渡(粗丝)、短路过渡、表面张力过渡(STT )(细丝)
MIG (焊铝):喷射过渡、亚射流过渡
MAG (熔滴过渡形式最多、最灵活):短路过渡
关于熔滴过渡技术的最新发展(特别介绍)
STT 、冷金属过渡(CMT )
双脉冲(超脉冲)(double pulse、super pulse)过渡
第三节 母材熔化与焊缝成形
目的与要求:了解焊丝加热和熔化的过程,了解并掌握焊缝形成的规律及其与焊接质量的关系。
一、焊缝(weld)形成过程
母材熔化形成熔池/熔池凝固形成焊缝——熔池形状与焊缝质量有关(《熔焊原理》)
二、焊缝形状与焊缝质量的关系
焊缝成形的基本参数:
熔深(penetration或depth of penetration)
熔宽(width )
余高(reinforcement或excess weld metal)
焊缝成形系数(form factor of weld)=焊缝宽度/焊缝厚度
三、焊接工艺因素对焊缝成形的影响(重点)
1、焊接工艺参数
焊接电流(主要影响熔深) :I ↑→熔深↑ 、熔宽稍↑、余高↑
电弧电压(主要影响熔宽) :U ↑→熔宽↑ 、熔深↓、余高↓ 焊接速度:增加,则熔深、熔宽、余高均减小
2、其它工艺因素
焊丝直径 焊丝伸出长度 坡口角度及间隙 板厚电极倾角
四、焊缝成形缺陷及产生原因(难点,对照标准,以图及照片对比说明)
焊缝的形状缺陷:20种