电弧焊基础

供氧器一、1 阴极区的导电特点阴极的作用:接受正离子和发射电子阴极电子产生机构:阴极表面的热电子发射、电场发射、碰撞发射局部等离子体阴极产生热电离。热阴极(钨、碳等):热发射冷阴极(铁、铝等):电场发射 碰撞发射 等离子体导致热电离。
2 弧柱区的导电特点粒子状态紊乱,平均动能提高,导致温度很高。分子、原子将产生热电离,形成等离子体。n弧柱区呈电中性(单位体积内正负带点粒子
数量相等)带电的粒子定向移动,基本上不受空间电场的排斥作用,所以能够在低电压条件下,传输大电流。n弧柱区长度为电弧长度,弧柱单位长度上的
电压降成为弧柱电场强度。弧柱区的电场强度较低:通常只有5~10v/cm。
3 阳极区导电特点阳极的作用:接受电子并向弧柱提供正离子。正离子的产生机构:? 阳极区电场作用下的电离:小电流情况下,热电离困难?形成阳极压降?
电子动能-?发生碰撞电离?直至阳极电压达到稳定。? 阳极区的热电离:大电流情况下,阳极压降近似为零,此时由于电极温度高导致金属蒸发?热电离? 电流足够大时不形成阳极斑点? 阳极压降还与电极材料特性有关,导热性好则阳极压降大。
二、阴极斑点的形成条件:1)具有发射电子的条件(场发射和热发射)2)电弧通过该点时弧柱能量消
耗最小。阴极斑点的特点:1) 热阴极在小电流情况下,冷阴极在较大电流时出现阴极斑点。2) 清除氧化膜:工件接阴极,自动寻氧化膜(逸出功小)3) 阻碍熔滴过渡:斑点压力(包括金属蒸汽流反作用力和正离子撞击力),在直流正接熔化极焊接时阻碍熔滴过渡。4) 粘着特性:根据IELc最小的原则。团队监控
阳极斑点的产生条件:? 该点有金属蒸发? 电弧通过该点时弧柱消耗能量最低
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阳极斑点的特点:? 电流密度小于阴极斑点? 寻纯金属,无去处氧化膜的作用? 粘着特性? 由于斑点压力小,故对熔滴过渡的阻碍力较小。
三、焊接电弧力具体分为:电弧静压力(电磁收缩力)电弧动压力, 包括等离子流力和斑点压力(撞击力、电磁压力差、金属蒸发反作用力,阴极受力较大)爆破力(短路过渡时,液柱的收缩、爆断导致电弧空间气体膨胀,局部对焊丝和熔池产生冲击力结果是产生飞溅)和细熔滴冲击力(射流过渡时,熔化的细小金属液滴在等离子流力的带动下,高速冲向熔池,其与等离子流力一起对焊缝成形有很大影响。电弧中心区域熔深大)影响电弧力的因素1. 气体介质
2. 电流和电压(弧长)3. 电极(焊丝)直径4. 电极(焊丝)极性5. 钨极端部几何形状6. 脉动电流的影响
四、短路过渡特点:--细丝,短弧,小电流--燃弧熄弧交
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替进行,Φ1.6(50Hz),Φ0.8(130Hz)--平均电流小,峰值电流大,适合薄板及全位置焊接--小直径焊丝,电流密度大,产热集中,焊接速度快--弧长短,焊件加热区小,质量高
--过程稳定--飞溅大
搭桥过渡:非熔化极电弧焊。在表面张力、重力及电弧力的作用下,熔滴进入熔池。? 形成条件:非熔化极填丝焊、气焊填丝。
滴状过度:电弧电压高,电流小,粗滴过渡、细滴过渡、排斥过渡。
喷射过渡可分为:射滴过渡(熔滴直径达到与焊丝直径相近时,电弧力使之强制脱离焊丝端头,并快速通过电弧空间,向熔池过渡的形式。钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊,电流必须达到一定的临界值,过渡形式才会从滴状过渡变为射滴过渡)、射流过渡(熔滴呈细小颗粒,沿焊丝的铅笔尖状的端头以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式,钢焊丝MIG焊中,纯氩保护,直流反接,高弧压,电流必须达到一定的临界值)、旋转射流过渡(特大电流MIG焊,焊丝伸出长度较大,焊接电流远大于射流临界电流,液态金属长度增加,射流过渡的细滴高速喷出产生较大的反作用力,一旦偏离轴线将产生旋转射流过渡,电弧不稳、成型不良、飞溅严重。目前在窄间隙焊中利用其高效特点,在生产中得到应用。)、亚射流过渡(弧长比较短,熔滴形成、长大,在形成射滴过渡之际熔滴与熔池短路,在电磁收缩力的作用下细颈破断,完成过渡,电弧重新引燃。形成条件:铝合金铝焊丝、短弧
存车牌焊)
渣壁过渡:是焊条电弧焊和埋弧焊中出现的一种过渡形式,熔滴沿着熔渣壁面流
入熔池的一种过渡形式。
五、A区:电流很小,电弧电压较高,焊丝熔化慢,熔滴呈大块状(大滴),不易脱离焊丝,焊接时不能获得连续的焊道。如果在该区降低电弧电压即缩短电弧长度,将发生固体短路。B 区:小电流.低电压的短路过渡规范区,短路频率高,电弧电压低(7-21v),熔滴过渡稳定,飞溅较小,适合焊接薄板。C区:较高弧压的短路过渡、颗粒过渡混合过渡区,两者比例因参数匹配而异,飞溅较大,但电弧加热效率高。从提高焊接生产率考虑.往往被实际操作所采用.焊接中等厚度工件,熔深较大。D区:中等电流和高弧压规范区,熔滴呈变化形态的大块状过渡,或称排斥过渡,焊接飞溅大。E区:大电流焊接.弧压较高,熔滴呈细滴的非轴向过渡,焊接熔深大,飞溅小称作细颗粒过渡,适合焊接较厚的工件。
六、焊缝成形缺陷1)未焊透、未熔合主要是焊接电流小、焊速过高,或者是坡口尺寸不合适,以及电弧中心线偏离焊缝、电弧产生偏吹等,细丝短路过渡CO2焊接,由于工件热输入
量少,容易产生这种缺陷。薄板焊接中,如果夹具对焊件背
面的散热程度大,也会出现未焊透,或背面一部分焊透、一部分未焊透的成形不均现象2)烧穿或塌陷焊接电流过大、焊速过小都可能出现这种缺陷。厚板焊接时,熔池过大,固态金属对熔化金属的表面张力不足以承受熔池重力和电弧力的作用,从而形成熔池脱落。在薄板焊接时,如果电弧力过于集中,或者对缝间隙过大也会出现焊穿3)咬边和凹坑的形成受到熔池形态的影响, 对应于高速焊接的电弧和熔池,由于焊速很快,焊缝两侧的金属没有被很好熔化,同时熔化金属受表面张力的作用容易聚集在一起而对焊趾部位的润湿性不好,容易形成固液态剥离,
凝固后出现咬边.4)焊瘤熔化金属流淌到焊缝区以外未熔化母材上聚集成金属瘤,这是由于填充金属过多引起的,或熔池重力作用的结果;n 直接在焊缝上聚集成大的金属瘤,多数情况是由于不稳定的熔滴过渡造成
七、飞溅:在焊接过程中,大部钉焊丝熔化金属可以过渡到熔池,有一部分焊丝熔化金属(也包括少量的熔池金属)飞到熔池以外的地方.这种现象称作“焊接飞溅”。措施:1)正确选择含有脱氧元素的焊丝,限制C含量;2)采用多元混合气体保护。工艺和规范方面1)正确选择焊接电源,匹配合适电压,尽可能避免排斥过渡形式。2)焊倾角不超过20°,焊垂直时飞溅最小。3)限制焊丝干伸长。4)送丝速度均匀。5)电源直流反极性时飞溅小。6)采用混合气体保护。电源方面:合适数值。
八、埋弧焊优点:生产效率高(散热小,电弧的有效利用率高;焊丝电阻热少,可以采用大规范,获得大熔深)焊缝质量好劳动条件好节省金属和电能缺点:难以全位置焊对焊前装配要求高不适宜焊接薄板/短缝适焊材料有限
九、熔化极氩弧焊特点:惰性气体保护,焊缝纯净度高,力学性能好;电弧燃烧稳定;熔滴细小,过渡稳定;飞溅小。n 与TIG焊比:生产效率高;焊接板厚比TIG焊大,焊接电流大,焊接热输入大,熔深大n 与SAW埋弧焊比:焊缝的[H]低,抗冷裂能力高n 与CO2焊比:电弧和熔滴过渡稳定,焊缝成形美观n 采用直流反接焊接铝和铝合金时,具有阴极清理作用缺点:成本较高,对油污较敏感
十、CO2电弧焊特点:焊接速度快焊接范围广(可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊)焊接质量好(对铁锈不敏感,焊缝含氢量低,抗裂性能好,受热变形小。)引弧性能好(能量集中,引弧容易,连续送丝电弧不中断。)溶深大
溶敷效率高。与手工焊比:抗风能力差,设备较复杂。
十一、TIG焊的特点:几乎可以焊接所有的金属或合
金?焊接质量好(焊缝纯净、成形好、热影响区小)?适于薄板及打底/全位置焊?无飞溅缺点:焊接效率低、成本高;?对焊前清理要求严格;?需要特殊的引弧措施;?紫外线强烈、臭氧浓度高;?抗风能力差
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名词解释:
1、气体放电:指气体电离。气体在电场和热场作用下产生电离,电离后所处的空间由阳离子及电子这样的带电粒子、原子和分子这样的中性粒子所构成。电弧的本质是气体放电。
2、自持放电:当电流大于一定数值时,气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子,一旦放电开始,取消外加诱发措施,放电过程仍可以继续下去,这种放电过程叫做自持放电。
3、非自持放电:在较小电流区间,气体导电所需要的带电粒子不能通过导电过程本身产生,而需要外加措施来造成带电粒子。这种气体放电现象,称为非自持放电。
4、电离度:单位体积内被电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比率。
5、阴极斑点:当阴极为冷阴极材料时,由于通过热发射不足以产生足够量的电子,阴极将进一步自动缩小导电面积,此时在阴极表面将形成面积更小,电流密度更大的斑点来导通电流。这种导电斑点称为阴极斑点。
6、阳极斑点:电弧燃烧不能在阳极表面所覆盖的全面积上形成均匀的电流通道时,将在阳极上的某一局部区域形成重要的电流通道,大部分电子经过该通道进入阳极。这种导电斑点称为阳极斑点。
7、电弧的阴极清理作用:惰性气体中的电弧在以金属板为阴极的情况下,阴极斑点在金属板上扫动,除去金属表面上的氧化膜,使露出清洁金属面。
8、最小电压原理: 在给定电流与周围条件一定的情况下,电弧稳定燃烧时,其导电区的半径(或温度),应使电弧电场强度具有最小的数值。就是说,电弧具有保持最小能量消耗的特性。
9、静特性:稳定态下,在某一电弧长度数值下,在稳定的保护气流量和电极条件下,改变电弧电流数值,在电弧达到稳定燃烧状态时所对应的电弧电压。
10、动特性:焊接电流随时间以一定形式变化时电弧电压的表现,反映的是电弧导电性能对电流变化的响应能力。
11、熔化系数:单位时间内通过单位电流时焊丝的熔化量。
12、熔敷系数:单位时间单位焊接电流内,过渡到焊缝的焊缝金属量。
13、焊缝成型系数:y=B/H
14、A-TIG焊:把某种物质成分的活化剂涂敷在被焊件母材焊接区,正常规范下焊接熔深大幅度提高。
15、飞溅:在焊接过程中,大部分焊丝熔化金可以过渡到熔池,有一部分焊丝熔化金属(包括少量的熔池金属)飞到熔池以外的地方。造成焊接材料的损失,恶化了操
作环境,增加了焊接清理工序,严重时对电弧稳定性及焊接过程构成影响。

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