第一章電弧焊基礎知識

焊接的概念：電弧的概念：三電弧中帶電粒子的產生：電弧是由兩個電極和它們之間的氣體空間組成。電弧中的帶電粒子主要依靠兩電極之間的氣體電離和電極發(fā)射電子兩個物理過程所產生的，同時也伴隨著解離、激勵、擴散、復合、負離子的產生等過程。四電離與激勵（一）電離：在一定條件下中性氣體分子或原子分離為正離子和電子的現(xiàn)象稱為電離。電離的種類：1.熱電離：

2.電場電離：

3.光電離：1（二）電子發(fā)射：

1、熱發(fā)射金屬表面承受熱作用而產生的電子發(fā)射現(xiàn)象。熱陰極：冷陰極：影響因素：溫度、材質、表面形態(tài)2、電場發(fā)射：當金屬表面空間存在一定強度的正電場時，金屬內的自由電子受此電場靜電庫倫力的作用，當此力達到一定程度時，電子可飛出金屬表面，這種現(xiàn)象稱電場發(fā)射。對低沸點材料，電場發(fā)射對陰極區(qū)提供帶電粒子起重要作用。影響因素：溫度、材質、電場大小3、光發(fā)射：當金屬表面接受光輻射時，也可使金屬表面自由電子能量增加，沖破金屬表面的約束飛到金屬外面來，這種現(xiàn)象稱為光發(fā)射。4、粒子碰撞發(fā)射：高速運動的粒子（電子或離子）碰撞金屬表面時，將能量傳給金屬表面的自由電子，使其能量增加而跑出金屬表面，這種現(xiàn)象稱為粒子碰撞發(fā)射。（三）.負離子形成負離子形成一般發(fā)生在電弧的外圍溫度低的區(qū)域，中性原子或分子捕獲運動動能較低的電子。2五、焊接電弧的構成及其導電特性陰極區(qū)10-4～10-6cm；弧柱區(qū);陽極區(qū)10-2～10-3cm六、陰極區(qū)的導電機構1.熱發(fā)射型導電機構；2.電場發(fā)射型導電機構；3.等離子型導電機構七、斑點1.陰極斑點：陰極通過微小的斑點發(fā)射電子，這些斑點上的電流密度很高，稱為陰極斑點。電流密度：5×105～107A/cm2。形成陰極斑點的條件決定了焊接過程中一些現(xiàn)象的產生，即陰極表面上熱發(fā)射性能強的物質有吸引電弧的作用；陰極斑點有自動跳向溫度高、熱發(fā)射強的物質上的性能。如果金屬表面有低逸出功的氧化膜存在時，陰極斑點有自動尋找氧化膜的傾向。2.陽極斑點：由于陽極斑點的形成條件之一是金屬的蒸發(fā)，因此金屬表面覆蓋氧化膜時，同陰極斑點的情況相反，陽極斑點則有避開氧化膜而去自動尋找純金屬表面的傾向。3八、電弧力1.電磁力：當電流在一個導體中流過時，整個電流可看成是由許多平行的電流線組成，這些電流線間將產生相互吸引力，使導體斷面有收縮的傾向，這種收縮現(xiàn)象謂之電磁收縮效應，而作用的力稱為電磁收縮力或電磁力。2.等離子流力：在電弧中由于電弧推力引起高溫氣流的運動所形成的力稱為等離子流力。等離子流力除影響焊縫形狀外，它還有促進熔滴過渡、攪拌熔池、增加電弧的挺度等作用。3.斑點力：斑點力在一定條件下將阻礙焊條熔化金屬的過渡。4.爆破力：熔滴短路過渡時由電磁收縮力及液柱小橋氣化爆斷引起，促進短路過渡，但會造成飛濺。5.細熔滴沖擊力：富Ar氣體射流過渡焊接時，熔化金屬形成連續(xù)細滴沿焊絲軸向高速射向熔池，產生很大的沖擊力，4九、電弧自身磁場的作用（一）是產生磁收縮力，促進熔滴過渡，保證一定的熔深，使電弧具有剛直性；影響因素：電流大小；氣體介質壓縮程度；電極形狀（二）是在一定條件下，會帶來磁偏吹現(xiàn)象，使電弧不穩(wěn)定，影響焊接過程及焊縫成形。種類導線接線位置引起的磁偏吹（直流）電弧附近的鐵磁物質引起的磁偏吹；剩磁引起的磁偏吹；交流電弧的磁偏吹。解決辦法：以交代直；短弧焊；工件消磁、避免周圍鐵磁物質；對于長和大的工件可采用兩邊連接地線的方法；選用厚皮焊條。5十、焊絲的熔化速度、熔化系數(shù)及影響因素（一）熔化速度：單位時間熔化焊絲的重量或長度（m/h；g/h）。（二）熔化系數(shù)：單位時間內通過單位電流時焊絲熔化的重量或長度（m/A·h;g/A·h）。影響因素：焊接電流與電壓電流極性保護氣體介質電阻熱十一、熔滴過渡概念：焊絲（條）端頭的金屬在電弧熱作用下被加熱熔化形成熔滴，并在各種力的作用下脫離焊絲（條）進入熔池，稱之為熔滴過渡。十二熔滴上的作用力（一）表面張力表面張力一方面使熔滴形成縮頸，另一方面是熔滴的主要維持力。1與材料成分有關2熔滴上有表面活化物質時，可以大大降低表面張力系數(shù)3與氣體介質有關4與熔滴溫度有關（二）重力：作用：平焊（推力）；立、仰焊（阻力）（三）電磁力：當dG（弧根）>dD（熔滴）易過渡;dG<dD，構成斑點壓力的一部分，會阻礙熔滴過渡。（四）等離子流力對過渡有利（五）斑點力：電磁收縮力；蒸氣反作用力；粒子撞擊力；爆破力。6十三熔滴過渡主要形式及特點自由過渡（一）滴狀過渡1形態(tài)電弧弧根面積少，斑點力大。2形成原因推力：重力，等離子流力3阻力：表面張力，斑點力4形成條件：小電流，大弧壓（二）噴射過渡：1形成條件：Ar或富Ar2主要形式：射滴、亞射流、射流1.射滴過渡

1）特點過渡熔滴的直徑同焊絲直徑相近，并沿焊絲軸線方向過渡到熔池中，過渡時的加速度大于重力加速度；2）過渡力推力：電磁力、重力、等離子流力阻力：表面張力；3）應用焊接方法:鋁MIG，鋼脈沖MIG2.射流過渡1）特點：熔滴體積小、過渡頻率快，等離子流力大，粒子沖擊力大，伴有“咝咝”聲；2）條件：富Ar，直流反接，I>I臨接觸過渡短路過渡形式的電弧穩(wěn)定，飛濺較小，成形良好，是目前薄板件和全位置焊接生產中常用的焊接方式。渣壁過渡：形成條件：涂料焊條手弧焊，埋弧焊7十四焊縫和熔池的形狀及尺寸（一）焊縫形狀焊縫形狀是指焊縫橫截面的形狀，一般以熔深H、熔寬B和余高a來表示。（二）焊接條件對焊縫成形影響：1電流主要確定熔深；2.電弧電壓主要確定熔寬；3.焊接速度重要參數(shù)其他因素的影響1.電流種類、極性。熔化極焊直流反接時的H、B大，Pk大。TIG焊正接時H，B大，PA大2.焊絲直徑和伸出長度：ф↓---電弧收縮F↑--H↑B↓8第三章埋弧焊一1.埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒，焊絲自動送進的電弧焊方法。2.特點:1）生產效率高2）焊縫質量高(氣、渣聯(lián)合保護）3）勞動條件好（無弧光輻射，自動化操作）4)適合于焊黑色金屬和不易氧化的金屬；厚板;長縫；平焊縫二焊劑的分類1按制造方式分：1）熔煉焊劑熔煉溫度1500~1600℃2）燒結焊劑；

2按熔渣堿度分1）酸性工藝性能好，交直流兩用，焊縫韌性低2）中性性能介于酸堿性之間3）堿性反之；

3熔煉焊劑分類：1）MnO（無、低、中、高）2）SiO2（低、中、高）3）CaF2（低、中、高）三常用埋弧焊技術:1焊前準備1.坡口設計及加工：δ<14mm，可不開坡口；14<δ<22mm，開“V”坡口；22<δ<50mm，開“X”坡口。；另還有“U”、雙面“U”形，因加工較難故用得較少。坡口加工：用刨邊機或氣割2焊前清理焊縫20毫米內的銹斑、油污、氧化皮清理干凈四常見缺陷及防止辦法：1.成形缺陷熔寬不均勻、余高大、咬邊、未焊透、燒穿、熔池流淌2.冶金缺陷:1)氣孔2)裂縫3)夾渣9第四章熔化極氣體保護電弧焊一、熔化極氣體保護焊原理二、依據(jù)焊絲結構分類：1實芯焊絲氣體保護焊2藥芯焊絲電弧焊;依據(jù)保護氣體分類：1)惰性氣體保護焊2）混合氣體保護焊3CO2氣體保護焊三、氣體選擇遵循的原則:1對焊縫性能無害原則2改善工藝及焊縫質量原則3提高工藝技術水平原則四熔滴過渡類型的選擇：1MIG焊常用的熔滴過渡形式主要有連續(xù)射流過渡(包括射流過渡、亞射流過渡和旋轉射流過渡)、脈沖射流過渡和短路過渡。2射流過渡主要用于中厚板和大厚板的水平對接及水平角接；脈沖射流過渡除可用于上述情況外，還可用于全位置焊接；3短路過渡一般用于薄板及全位置焊接。10五、焊縫起皺及解決辦法：1在增大電流時，當陰極斑點在弧坑集中，引起電弧力劇增，從而將高溫熔化金屬由弧坑排擠到工件表面，形成未熔合和氧化、氮化。這種過程引起的焊縫表面焊接質量問題總稱為焊縫起皺。112解決辦法：1）減小焊接電流，減小電弧力2）壓低電弧，減小陰極斑點的活動區(qū)3）加強氣體保護，防止弧坑金屬與工件表面金屬氧化、氮化六、1亞射流過渡的特點：短弧，碟狀電弧，“啪啪”聲，熔滴過渡頻率減小，熔滴尺寸增大。2鋁焊絲亞射流過渡重要特性：焊絲熔化系數(shù)隨可見弧長的縮短而增大。3亞射流過渡焊接的特點弧長小，保護效果更好，陰極霧化作用更強。恒流外特性，焊縫成形均勻“碟形”電弧，“碗形”熔深。11七、熔化極混合氣體保護焊1、He比Ar

熱導率高，電弧電壓高，價格高Ar+He電弧溫度提高，射流→射滴，改善焊縫成形，提高焊縫致密度，尤其適于焊鋁及其合金，銅及其合金和熱敏感性強的高導熱材料。2、Ar+O2Ar+1~5%O2—焊不銹鋼、高合金鋼，克服陰極漂移，射流過渡，指狀熔深。Ar+20%O2—焊普低鋼，提高電弧溫度，改善指狀熔深。3Ar+CO2Ar+30%CO2

：焊碳鋼、普低鋼，沖擊韌性好，工藝性能好，克服了純Ar陰極漂移、氣孔、咬邊、焊縫成形不良、指狀熔深等問題。4Ar+CO2+O2Ar+15%CO2+5%O2：焊低碳鋼、低合金鋼，最佳的焊縫成形，接頭質量，熔滴過渡和電弧的穩(wěn)定性。5Ar+N2Ar+20%N2提高電弧功率，價廉，質量不如Ar+He

存在飛濺、成形稍差。焊銅及其合金。6Ar+H2

焊Ni及其合金Ar+<6%H2，提高電弧功率，抑制CO氣孔。12八、CO2電弧焊的冶金特點：（一）合金元素氧化CO2

＝CO＋1/2O2

。1）與CO2直接作用2）與高溫分解的原子氧作用。（二）脫氧措施及焊縫金屬的合金化脫氧劑Al，Ti，Si，Mn等強化Si,Mn,Cr,Mo,V（焊縫低碳）。（三）氣孔問題1CO氣孔—脫氧不足(形成原因？)。2N2氣孔—保護不良。3H2氣孔--污染。九、CO2焊接的飛濺控制:1.正確選擇工藝參數(shù)1）最主要的I，U，避開混合過渡區(qū)2）選擇合適的電感3）外伸長度4）焊槍角度5）氣流量6）電源極性；2.采用混合氣體應用于顆粒過渡中減少飛濺。主要是加入氬氣，細化熔滴，改善電弧形態(tài)，降低E；3.選用先進的電源及送絲裝置采用波形控制電源，能量控制，脈動送絲控制可顯著降低飛濺；4.采用新型焊絲藥芯焊絲、表面活化焊絲、特種合金鋼焊絲，改善電弧形態(tài)，提高電弧穩(wěn)定性，細化熔滴。十

、藥芯焊絲的結構:十一、藥芯焊絲電弧焊的技術經濟特性

1焊接生產率高2飛濺率低焊縫綜合質量優(yōu)良3焊接生產成本低4電弧擴散角增大13第五章鎢極氬弧焊一、1基本原理:以鎢材料或鎢的合金材料做電極，在惰性氣體保護下進行的焊接.2.應用:無材料、位置的限制，一般適用于焊接板厚小于6mm的工件，或用于工件的打底焊，以保證單面焊雙面成形。二、直流反接陰極霧化作用，可焊鋁鎂及其合金，焊縫表面光潔、成形良好，一般作薄板焊接用。三、1直流分量產生的原因：由于鎢棒和工件在電、熱物理性能和幾何尺寸上的明顯差異，造成交流電弧在相鄰兩個半周內弧柱區(qū)導電率、電場強度、電弧電壓和電流的不對稱。鎢棒為陰極時，弧柱導電率高、電場強度小、電弧電壓低而電流大，而工件為陰極時，電弧電壓高而電流小。這種不對稱的交流電流可以看作是一個直流電流和一個對稱交流電流的合成，前者即直流分量，方向與鎢棒為陰極時電流方向相同，由工件指向鎢極。2直流分量的危害：①減弱陰極破碎作用②在變壓器鐵心中產生直流磁通分量，導致鐵心單向磁飽和，鐵損銅損上升，效率下降③焊接電流波形畸變，功率因數(shù)下降，不利于電弧的穩(wěn)定性3直流分量的消除方法：常用串聯(lián)電容法四、常規(guī)鎢極氬弧焊工藝技術（一）接頭及皮坡口形式：（二）工件和填充絲的焊前清理：14第六章等離子弧焊接一、概念:等離子弧是通過外部拘束使自由電弧的弧柱被強烈壓縮所形成的電弧。二、等離子弧的形成:等離子弧是一種受到約束的非自由電弧，是由以下三個效應形成的：1、機械壓縮（前提）2、熱壓縮（主要動力）3、磁壓縮三、1.雙弧產生機理概念：對于轉移弧W-工件和噴嘴-工件同時存在電弧。何謂雙弧現(xiàn)象？對于正常的轉移弧燃燒時，由于某種原因，引起鎢極與工件之間、噴嘴與工件之間同時存在電弧，即為雙弧。②雙弧危害

主電流減小，引起未焊透、切割不斷，未熔合等缺陷。

噴嘴過熱，甚至燒漏噴嘴

2.影響因素及消除辦法①噴嘴形狀及參數(shù)：起決定性影響收斂性噴嘴噴嘴孔徑小孔道比長電極內縮↑Uab②工藝參數(shù)I↑離子氣流量↓鎢極與噴嘴不同心↑噴嘴不潔、冷卻不良↑噴嘴與工件距離不合適

易形成雙弧四、焊接方法1.穿孔法等離子弧焊接主要應用形式2.熔入法應用：薄板、超薄板及多層焊縫的蓋面3.微束等離子弧焊接箔片、細絲的方法（0.08mm)15第七章電阻焊一、電阻焊的基本原理電阻焊是利用電流流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，同時對焊接處加壓完成焊接的一種方法二、1點焊將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過焊件時產生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點.2凸焊是點焊的一種特殊形式，它是利用零件原有型面的倒角、底面或預制的凸點作為上下兩工件的接觸面，施加壓力并通以電流，達到在凸點處焊合的一種電阻焊方法

3縫焊是點焊的一種演變，用圓形滾輪取代點狀電極，焊輪壓緊工件并連續(xù)或斷續(xù)滾動，同時通以連續(xù)或斷續(xù)電流脈沖形成一系列焊點組成焊縫。4電阻對焊將被焊工件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸后通電，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后施加頂鍛力使之發(fā)生塑性連接的焊接方法。5閃光對焊將被焊工件裝配成對接接頭，接通電源后使其端面逐漸移進達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些觸點（產生閃光），使端面金屬熔化，直到端部在一定范圍內達到預定溫度分布時，迅速施加頂鍛力使之發(fā)生塑性連接的焊接方法16三、1點焊時的電阻點焊焊接區(qū)總電阻R由2Rew、Rc、2Rw共同組成。即：R＝Rc＋2Rew＋2Rw1）接觸電阻Rc＋2Rew接觸電阻是一種附加電阻，通常指的是在點焊電極壓力下所測定的接觸面處的電阻值。2）焊件內部電阻2Rw四、熱量及其傳遞？五、金屬材料電阻焊的焊接性是指材料對焊接加工的適應性。焊接性受材料特性、焊接方法、結構類型及使用要求四個因素的影響。（一）材料的導電、導熱特性（二）材料的高溫、常溫強度（三）材料的線膨脹系數(shù)（四）材料與電極粘損傾向（五）材料的熱敏感性六、點焊循環(huán)1、預壓（F>0,I=0）;2、焊接（F＝Fw，0,I=Iw

）3、維持（F>0,I=0）4、休止（F＝0,I=0七、對焊對焊分為電阻對焊和閃光對焊兩種。八、閃光對焊過程分析：連續(xù)