焊接电弧与弧焊方法副本学习教案.pptx

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1、会计学1焊接电弧焊接电弧(dinh)与弧焊方法副本与弧焊方法副本第一页，共109页。第一章第一章 电弧焊基础知识电弧焊基础知识本章基本内容电弧物理基础、导电特性工艺特性焊丝熔化与熔滴过渡母材熔化及焊缝(hn fn)成形第1页/共108页第二页，共109页。第一节第一节 焊接焊接(hnji)电弧电弧焊接电弧物理基础焊接电弧导电(dodin)特性焊接电弧工艺特性第2页/共108页第三页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础n n电弧定义：电弧是一种(y zhn)气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种(y zhn)导电过程。n n将电能转化为机械能、热能和光能。第

2、3页/共108页第四页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础n n焊接电弧(dinh)物理基础n n气体电离n n阴极电子发射n n带电粒子消失第4页/共108页第五页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础沿沿电电弧弧方方向向电电场场强强度度分分布布(fnb)(fnb)不均匀不均匀分为三个区域分为三个区域阴阴极极、阳阳极极区区尺尺寸寸很很小小，约为约为10-2-10-6 cm10-2-10-6 cm电电场场分分布布(fnb)(fnb)的的不不均均匀匀性性表表明明电电弧弧电电阻阻的非线性的非线性第5页/共108页第六页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)

3、基础基础金属导电机制：自由电子定向移动电弧导电机制：电子、正离子、负离子都参与(cny)导电 是复杂的导电过程第6页/共108页第七页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础n n带电粒子产生(chnshng)来源：n n中性气体粒子的电离n n金属电极发射电子n n负离子形成n n正离子形成基本(jbn)物理过程第7页/共108页第八页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础气体的电离定义：在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子(yunz)分离成电子和正离子的过程实质：中性气体粒子吸收足够的外部能量，使分子或原子(yunz)中的电子脱离原子(yunz)核束缚

4、而成为自由电子和正离子的过程。第8页/共108页第九页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础n n气体的电离(dinl)电压的大小反映了带电粒子产生的难易程度。n n电离(dinl)电压低-带电粒子容易产生n n 有利于电弧导电n n电离(dinl)电压高-带电粒子难以产生n n 电弧导电困难第9页/共108页第十页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础第10页/共108页第十一页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础激励定义：当中性气体粒子受外加能量作用而不足以使其电离时，但可能使其内部的电子从原来的能级跃迁到较高的能级。使中性粒子激励

5、所需要(xyo)的外加能量叫做激励能第11页/共108页第十二页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础电离的种类：热电离场致电离光电离电离度：电弧(dinh)内单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比值X=电离的粒子密度/电离前中性粒子密度碰撞(pn zhun)电离第12页/共108页第十三页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础热电离定义：气体粒子受热作用而产生电离的过程实质：气体粒子的热运动形成频繁而激烈的碰撞(pn zhun)主要位置：弧柱区（温度在5000-50000K）第13页/共108页第十四页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(w

6、l)基础基础场致电离定义：在两电极间的电场的作用(zuyng)下，气体中的带电粒子被加速，电能转化为带电粒子的动能，当带电粒子的动能达到一定数值时，则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之电离，这种电离被称为场致电离第14页/共108页第十五页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n场致电离发生的位置n n主要是两级区，由于在这两个区域内电场强度可达105-107V/cmn n而弧柱区电场强度为：10V/cm左右(zuyu)，电场作用不明显第15页/共108页第十六页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n由于电子质量(zhling)远小于其他粒子的

7、质量(zhling)，因而在电场的作用下，速度快，动能大，其余其他粒子发生非弹性碰撞，几乎将本身的动能全部传递给相应的粒子，使中性粒子发生电离或激励。因而场致电离中电子起到主要的作用。第16页/共108页第十七页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础光电离定义：中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程范围：电弧的辐射只可能对K、Na、Ca、Al等金属蒸汽(zhn q)直接引起电离，而对焊接电弧气氛中的其他气体则不能直接引起电离光电离是产生带电粒子的次要途径第17页/共108页第十八页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础阴极电子发射电离(dinl)和阴极

8、电子发射是电弧产生和维持不可缺少的必要条件阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间的中性粒子使之电离(dinl)，从而是阴极电子发射充当了维持电弧导电的原电子之源。第18页/共108页第十九页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础电子发射与逸出功定义：电子发射：阴极中的自由电子(z yu din z)受到一定的外加能量作用，从阴极表面逸出的过程逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外加能量。单位电子伏或者逸出电压逸出功的大小受电极材料及表面状态的影响(氧化物)。第19页/共108页第二十页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础阴极斑点定义：阴极表面

9、经常可以看到发出闪烁(shn shu)的区域，这个区域称为 电子发射最集中的区域 电流最集中流过的区域热阴极：斑点固定 W C冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al 第20页/共108页第二十一页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础n n阴极清理作用(zuyng)（阴极破碎）n n在铝合金焊接中作用(zuyng)最为明显第21页/共108页第二十二页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础n n电子发射的类型n n热发射n n场致发射n n光发射n n粒子碰撞(pn zhun)发射n n实际焊接过程中常常是几种发射形式共存第22页/共108页第二十三页，共

10、109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础n n热发射(fsh)（对电极有冷却作用）n n定义：阴极表面受热，自由电子动能加大，一部分电子达到或超过逸出功而产生的电子发射(fsh)现象n n热发射(fsh)强弱受到阴极材料沸点的影响，沸点高的钨或碳做阴极时，电极可以被加热到比较高的温度，通过热发射(fsh)可以提供足够多的电子第23页/共108页第二十四页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n场发射n n定义：阴极表面空间存在(cnzi)一定强度的正电场时，阴极内部的电子将受到电场力的作用，当力达到一定程度电子就会逸出阴极表面，这种电子发射现象n n冷阴极主要

11、是这种发射电子的机理第24页/共108页第二十五页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n光发射（对电极无冷却作用(zuyng)）n n粒子碰撞发射n n正离子堆积-正离子加速-碰撞-电子发射第25页/共108页第二十六页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n带电粒子的消失n n动态平衡：电弧稳定燃烧时，带电粒子的产生与消失处于(chy)动态平衡n n主要形式：扩散、复合及负离子形成第26页/共108页第二十七页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧物理基础电弧物理基础n n扩散（浓度(nngd)梯度）n n定义：电弧空间中如果带电粒子的分布不

12、均匀，则带电粒子将从浓度(nngd)高的地方向浓度(nngd)低的地方迁移，而使浓度(nngd)趋于均匀，这种现象称为带电粒子的扩散。n n总趋势：从弧柱中心向周围扩散n n电子轻 速度快 外围浓度(nngd)上升 阻碍进一步扩散 并吸引正离子n n结果：电弧中带电粒子减少 并带走部分热量第27页/共108页第二十八页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)物理基础物理基础n n复合n n定义：电弧空间的正负带电粒子在一定条件下相遇而结合成为中性粒子的过程(guchng)n n位置：在电弧的周边（速度慢）n n影响n n以辐射和热能的形式释放出部分能量n n电弧复燃困难第28页/共108页第

13、二十九页，共109页。焊接电弧物理焊接电弧物理(wl)基础基础n n负离子n n位置：电弧周边n n中性粒子吸附电子形成负离子其内能减少，以热和辐射光的形式释放能量，该能量称为中性粒子的亲和能。n n中性粒子亲和能大，则表明该粒子吸附电子后系统内能下降(xijing)幅度大，系统稳定。第29页/共108页第三十页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n焊接电弧的导电特性是指参与(cny)电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动和消失的过程，在焊接电弧的弧柱区、阴极区和阳极区其相应的导电特性也是不同。第30页/共108页第三十一页，共109页。焊接电弧导电焊接电弧

14、导电(dodin)特性特性n n弧柱区导电(dodin)特性n n弧柱温度：500050000Kn n弧柱呈电中性n n弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和中性粒子聚合在一起的气体状态，被称为电弧等离子体。n n弧柱电阻较小第31页/共108页第三十二页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n弧柱电流（主要是电子电流99.9%）n n负离子数量少，作用被忽略n n正离子在电场作用下，运动(yndng)速度远小于电子n n但正离子的作用非常大，保证了电弧放电的低电压大电流的特点。第32页/共108页第三十三页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧导电特性电弧导电特性n

15、n弧柱电场强度（E）：弧柱单位长度上的电压降n n意义：E的大小表征电弧弧柱的导电能力。n n电场强度E和电流(dinli)I的乘积EI相当于电源供给单位弧长的电功率，他与弧柱的热损失相平衡。第33页/共108页第三十四页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧导电特性电弧导电特性n n最小电压原理：电弧在稳定燃烧时，有一种使其自身能量消耗最小的特性，即当电流和电弧周围的条件（气体介质(jizh)、温度、压力）一定时，稳定燃烧的电弧将选择一个确定的导电截面，使电弧的能量消耗最少。当电弧长度也是定值的时候，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小的时候电场强度最低，即在固定弧长上

16、的电压降最小，这就是最小电压原理第34页/共108页第三十五页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n电流和电弧(dinh)周围条件一定时，如果电弧(dinh)截面面积大于或小于其自动确定的截面，就会引起电场强度的增大，是消耗的能量增多，违反最小电压原理。n n面积增大n n面积减小第35页/共108页第三十六页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧导电特性电弧导电特性n n阴极(ynj)区的导电特性n n阴极(ynj)区接收正离子，发射电子n n热发射型和电场发射型第36页/共108页第三十七页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧导电特性电弧导电特性n n热发射型（

17、热阴极、大电流）n n阴极斑点在电极表面十分(shfn)稳定，其面积较大且十分(shfn)均匀，在此位置弧柱不呈收缩状态，阴极区电流密度与弧柱区相近，阴极电压降较小。第37页/共108页第三十八页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧导电特性电弧导电特性n n电子带走的热量的补充途径(tjng)n n正离子的碰撞n n正离子的复合，放出电离能n n电阻热第38页/共108页第三十九页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n电场发射型（冷阴极或者热阴极小电流）n n电荷过剩=正电场=场致发射=电子加速=场致电离=形成电流n n正离子的作用(zuyng)n n正电场n n撞

18、击阴极，加强热发射第39页/共108页第四十页，共109页。焊接电弧导电焊接电弧导电(dodin)特性特性n n冷阴极中存在热发射和场发射，其所占的份额受以下因素影响n n电极种类（沸点(fidin)高或逸出功小，热发射主导，阴极压降小）n n电流大小（电流大，热发射主导，阴极压降小）n n气体介质（不易于电离，热发射主导，阴极压降小）第40页/共108页第四十一页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n阳极区的导电特性n n接收电子，提供正离子n n阳极斑点电流密度比阴极斑点小，其形态与电极材料和电流大小有关。n n由于金属(jnsh)蒸汽的电离电压比周围气体介质的低

19、，因而电离易在金属(jnsh)蒸汽处发生，如果阳极表面某一区域产生均匀的金属(jnsh)熔化和蒸发，或蒸发比其他区域强烈，则此区域为阳极导电区。第41页/共108页第四十二页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n纯金属熔点(rngdin)沸点低于相应氧化物，所以纯金属容易蒸发，阳极斑点自动寻找纯金属而避开氧化物。因而出现阳极斑点的跳跃现象。第42页/共108页第四十三页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)导电特性导电特性n n阳极不能发射(fsh)正离子，弧柱所需要的正离子是通过阳极区电离提供的。n n阳极区导电形式（场致电离、热电离）n n场致电离（电弧电流小

20、）电子数大于正离子数，形成负的空间电场，从而电子加速，碰撞到中性粒子产生电离。第43页/共108页第四十四页，共109页。焊接电弧导电焊接电弧导电(dodin)特性特性n n热电离（大电流(dinli)）阳极过热程度剧烈，金属发生蒸发，阳极区也有很高的温度，阳极区的电离方式由金属蒸汽的热电离取代高能量电子的碰撞产生的场致电离，完成阳极区向弧柱提供正离子流的作用。n n这种情况下，阳极区的压降较低。第44页/共108页第四十五页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n焊接电弧与热能及机械能有关(yugun)的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性和电弧的稳定

21、性等。第45页/共108页第四十六页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n电弧热的形成(xngchng)机构n n弧柱产热n n阴极区产热n n阳极区产热第46页/共108页第四十七页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)的工艺特性的工艺特性n n弧柱产热：带电粒子在电场的作用下，将电能转化成为热能。n n电子的运动速度比正离子运动速度大得多，因而从电源(dinyun)吸取电能转化为热能的作用几乎完全由电子来承担，进而将电能转化为热能。第47页/共108页第四十八页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)的工艺特性的工艺特性n n阴极区的产热n n阴极区靠近

22、电极或者工件，其产热直接(zhji)影响焊接过程中电极或者工件所受到的热的作用。n n阴极区有两种粒子：电子和正离子。n n这两种粒子不断的产生，运动和消失，同时伴随着能量转换与传递。第48页/共108页第四十九页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n阳极区的产热特性n nPa=IUk+IUw+IUTn n热量主要(zhyo)用于对阳极的加热和阳极的热量损失，这部分热量也可以用于加热填充材料或者焊件。第49页/共108页第五十页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n能 量 密 度：采 用(ciyng)特定的焊接方法的时候，单位面积上的

23、有效热功率称为，单位为：W/cm2.n n同一种方法，在不同的位置上的能量密度也是不同的第50页/共108页第五十一页，共109页。焊接电弧的工艺焊接电弧的工艺(gngy)特性特性n n能量密度(md)大的时候，可有效的利用热源熔化金属，并减少热影响区，获得窄而深的焊缝，有利于提高焊接生产率。第51页/共108页第五十二页，共109页。焊接电弧的工艺焊接电弧的工艺(gngy)特性特性n n电弧的力学特性n n电弧的机械能以电弧力的形式表现出来n n电弧力影响着熔深及熔滴的过渡，而且影响到熔池的搅拌、焊缝(hn fn)成形及金属的飞溅等n n电弧力主要包括：电磁收缩力、等离子流力、斑点力等第52

24、页/共108页第五十三页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n电磁收缩(shu su)力n n电磁力：电流流经距离不远的两根平行导线时，电流同向相吸，异向相斥。他的大小与流过的电流大小成正比，与两根导线之间的距离成反比。第53页/共108页第五十四页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)的工艺特性的工艺特性n n电磁收缩效应：如果为可变形导体(dot)，电磁力将使导体(dot)产生收缩。n n产生电磁收缩效应的力称为电磁收缩力。第54页/共108页第五十五页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n电弧为气态(qti)导体，在电流的作

25、用下，也产生电磁收缩效应。n n电弧被看作圆锥形气态(qti)导体，电极端直径小，焊件端直径大。力大力小第55页/共108页第五十六页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n电磁静压力电磁静压力(yl)(yl)：电弧轴向推：电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，力在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上表现为对熔池形成的压在焊件上表现为对熔池形成的压力力(yl)(yl)n n结果：碗状熔深焊缝形状。结果：碗状熔深焊缝形状。n n电磁搅拌（细化晶粒，排出气体电磁搅拌（细化晶粒，排出气体及熔渣）及熔渣）第56页/共1

26、08页第五十七页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性电弧(dinh)静压力作用高温气体推向焊件电极上方气体补充新进入气体电离第57页/共108页第五十八页，共109页。焊接电弧的工艺焊接电弧的工艺(gngy)特性特性n n等离子流力：高温气流的高速运动，持续的冲向焊件，对熔池形成附加压力(yl)。也称为电磁动压力(yl)。n n电弧中等离子气流具有很高的速度和加速度，可达数百米/秒。n n电弧中心线上等离子流力最大。n n电流越大，中心线上的动应力幅值越大，分布区域越小。第58页/共108页第五十九页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)的工艺特性的工艺特性n n

27、斑点力：电极上形成(xngchng)斑点时，由于斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力，称为，或斑点压力。第59页/共108页第六十页，共109页。焊接焊接(hnji)电弧的工艺特性电弧的工艺特性n n阴极(ynj)斑点力大于阳极斑点力n n原因：正离子的质量远大于电子的质量n n 阴极(ynj)斑点电流密度大，蒸汽反作n n 用力也大第60页/共108页第六十一页，共109页。焊接电弧的工艺焊接电弧的工艺(gngy)特性特性n n斑点力阻碍熔滴过渡(gud)n n利用阳极斑点压力小的特点，直流焊接时，采用直流反接n n利于熔滴过渡(gud)，减小飞溅第61页/共108页

28、第六十二页，共109页。焊接电弧焊接电弧(dinh)的工艺特性的工艺特性n n电弧力的主要(zhyo)影响因素：n n焊接电流和电压n n焊丝直径n n电极极性n n气体介质n n钨极端部几何形状第62页/共108页第六十三页，共109页。焊接电弧的工艺焊接电弧的工艺(gngy)特性特性n n焊接电弧的稳定性n n定义：电弧产生稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度n n意义：是保证焊接质量的一个重要因素n n影响因素：操作技术、焊接电源特性(txng)、焊接材料特性(txng)、焊接工艺特性(txng)及磁偏吹等第63页/共108页第六十四页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴

29、过渡的熔化与熔滴过渡n n熔滴过渡n n定义：电弧焊时，焊丝的末端在电弧的高温作用下加热熔化，形成(xngchng)熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程，称为n n焊丝形成(xngchng)的熔滴作为填充金属与熔化的母材共同形成(xngchng)焊缝，因此，焊丝的加热熔化及熔滴的过渡过程将对焊接过程和焊缝质量产生直接的影响。第64页/共108页第六十五页，共109页。焊丝的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴过渡渡n n焊丝的加热与熔化特性n n熔滴上的作用力n n熔滴过渡的主要(zhyo)形式及特点第65页/共108页第六十六页，共109页。焊丝的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴

30、过渡渡-焊丝的加热与熔焊丝的加热与熔化化(rnghu)特性特性n n电弧热n n阴极区：Pk=IUk-IUw-IUTn n阳极区：Pa=IUa+IUw+IUTn nUk阴极压降n nUa阳极压降n nUw逸出电压n nUT弧柱温度(wnd)等效电压电流密度较大(jio d)时：近似为0电弧温度6000K时：小于1V第66页/共108页第六十七页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡(gud)-焊丝的加热与熔焊丝的加热与熔化特性化特性n n电阻热电阻热n n在自动和半自动焊时，从焊丝在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴接触点到焊丝端头的与导电嘴接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出

31、长度，一段焊丝（即焊丝伸出长度，用用LsLs表示）有焊接电流通过，表示）有焊接电流通过，所产生的电阻热对焊丝有预热所产生的电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速作用，从而影响焊丝的熔化速度。特别度。特别(tbi)(tbi)是焊丝比较是焊丝比较细和焊丝的电阻系数比较大时细和焊丝的电阻系数比较大时（如不锈钢），这种影响更加（如不锈钢），这种影响更加明显。明显。第67页/共108页第六十八页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-焊丝焊丝(hn s)的加的加热与熔化特性热与熔化特性n n焊丝的熔化特性n n焊丝的熔化速度：单位时间内，熔化的焊丝的长度。n n焊丝的熔

32、化特性：焊丝的熔化速度和焊接电流(dinli)之间的关系。其主要与焊丝材料及焊丝直径有关。第68页/共108页第六十九页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-焊丝的加热焊丝的加热(ji r)与熔化特性与熔化特性n n材料材料(cilio)(cilio)不同：电阻率、熔化系数不同不同：电阻率、熔化系数不同n n伸出长度：电阻不同伸出长度：电阻不同n n焊丝直径：电阻不同、导热能力不同焊丝直径：电阻不同、导热能力不同第69页/共108页第七十页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n重力n n表面张力n n电弧(din

33、h)力n n熔滴爆破力n n电弧(dinh)的气体吹力第70页/共108页第七十一页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n表面张力n n在 焊 条 端 头 上 主 要(zhyo)保持熔滴的主要(zhyo)作用力。n nF=2R表面张力系数与材料成分、温度、气体介质等因素(yn s)有关焊丝半径第71页/共108页第七十二页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n重力：当焊丝直径重力：当焊丝直径(zhjng)(zhjng)较大较大而电流较小时，在平焊位置的情况而电流较小时

34、，在平焊位置的情况下，使熔滴脱离焊丝的力主要是重下，使熔滴脱离焊丝的力主要是重力。力。n nFg=mg=4/3gr3Fg=mg=4/3gr3n n重力大于表面张力时，熔滴就要脱重力大于表面张力时，熔滴就要脱离焊丝。离焊丝。n n立焊和氧焊时，重力阻碍熔滴过渡。立焊和氧焊时，重力阻碍熔滴过渡。第72页/共108页第七十三页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n电弧力：电弧对熔滴和熔池的机械作用力，包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力。n n电弧力只有在焊接电流(dinli)较大的时候，才对熔滴过渡起主要作用；电流(dinli)小时，重

35、力表面张力其主要作用第73页/共108页第七十四页，共109页。焊丝的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴过渡渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n电磁力对熔滴过渡(gud)的影响取决于电弧形态，如果弧根面积笼罩整个熔滴，此处的电磁力促进熔滴过渡(gud)；如果弧根面积小于熔滴直径，此处电磁力形成斑点压力的一部分阻碍熔滴过渡(gud)。n n电流比较大的时候，高速等离子流力对熔滴产生很大的推力，使之沿轴线方向运动。第74页/共108页第七十五页，共109页。焊丝的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴过渡渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n斑点压力：斑点面积比较小的时候，斑点压力常

36、常阻碍熔滴过渡(gud)；斑点面积比较大的时候，笼罩整个熔滴，斑点压力促进熔滴过渡(gud)。第75页/共108页第七十六页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金反应而生成(shn chn)气体或者含有易蒸发金属时，在电弧高温的作用下，使气体体积膨胀而产生的内压力，致使熔滴爆破，这一内压力称为，它促进熔滴过渡，但产生飞溅。第76页/共108页第七十七页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔滴上的作用力n n电弧(dinh)的气体吹力造气剂碳元素(yun s)

37、氧化第77页/共108页第七十八页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要熔滴过渡的主要(zhyo)形式和特点形式和特点n n熔滴过渡现象十分复杂，但规范条件变化时，过渡形态可以相互转化，因此必须按照熔滴过渡的形态及电弧形态，对熔滴过渡加以(jiy)分类。n n分类：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡第78页/共108页第七十九页，共109页。焊丝焊丝(hn s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式和特点和特点n n自由过渡：熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝的端头自由过渡：熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝的端头和熔池不发生直接接触。和熔池不发生

38、直接接触。n n接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池的表面通过接触接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池的表面通过接触而过渡。而过渡。n n熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，称为短路过渡称为短路过渡n nTIGTIG焊时，焊丝作为填充焊时，焊丝作为填充(tinchng)(tinchng)金属，它与金属，它与工件之间不引燃电弧，搭桥过渡工件之间不引燃电弧，搭桥过渡n n渣壁过渡，与渣保护有关，发生在埋弧焊时，熔滴渣壁过渡，与渣保护有关，发生在埋弧焊时，熔滴从熔渣的空腔壁上流下。从熔渣的空腔壁上流下。第79页/共108页第八十页，共109页。焊丝焊丝(h

39、n s)的熔化与熔滴过渡的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式和特点和特点粒状过渡(gud)喷射(pnsh)过渡爆破过渡短路过渡搭桥过渡渣壁过渡套筒过渡第80页/共108页第八十一页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要熔滴过渡的主要(zhyo)形式和特点形式和特点n n粒状过渡n n电弧电压(diny)高，根据电流大小、极性和保护气体种类不同，又可分为粗滴过渡和细滴过渡第81页/共108页第八十二页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要熔滴过渡的主要(zhyo)形式和特点形式和特点n n粗滴过渡：电流比较小和电压

40、比较高时，弧长较长，使熔滴不易与熔池短路。因电流比较小，弧根面积的直径(zhjng)小于熔滴直径(zhjng)，熔滴与焊丝之间的电磁力不易使熔滴形成缩颈，同时斑点压力又阻碍熔滴过渡。随着焊丝熔化，颗粒长大，最后重力克服表面张力作用，而形成大的颗粒过渡。n n电弧稳定性和焊缝质量都比较差。第82页/共108页第八十三页，共109页。焊丝的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴过渡渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式和特点和特点n n细滴过渡：电流比较大，相应的电磁收缩力增大，表面张力减小，熔滴存在的时间短，熔滴细化，过渡频率增加，电弧稳定性比较高，飞溅少，焊缝质量高n n气体介质或焊接材

41、料(cilio)不同时，细滴过渡的特点不同。CO2和酸性焊条电弧焊，熔滴非轴向过渡；铝合金熔化极氩弧焊或大电流活性气体保护焊焊钢则轴向过渡第83页/共108页第八十四页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式(xngsh)和特点和特点n n喷射过渡（射流过渡）n n易于出现于氩气或者富氩气体保护的焊接方法中。n n过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断的高速冲向熔池，过渡频率快，飞溅(fijin)少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透能力强，易形成指状熔深，适合焊接较厚的板材（3mm），不适合薄板.第84页/共108页第八十五页，共109页。焊丝

42、的熔化焊丝的熔化(rnghu)与熔滴过与熔滴过渡渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式和特点和特点n n在Ar或者富Ar保护(boh)气体电流(dinli)小第85页/共108页第八十六页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡(gud)-熔滴过渡熔滴过渡(gud)的的主要形式和特点主要形式和特点n n接触过渡：焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过(tnggu)接触而过渡的方式n n分类：短路过渡，搭桥过渡n n短路过渡：小滴 电磁收缩力大于表面张力n n搭桥过渡：大滴 电磁收缩力小于表面张力第86页/共108页第八十七页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡

43、(gud)-熔滴过渡熔滴过渡(gud)的的主要形式和特点主要形式和特点n n短路过渡n n电弧引燃后随着电弧的燃烧，焊丝或者焊条端部形成熔滴并逐渐长大。当电流较小，电弧电压比较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧随之熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。熔滴脱落后，电弧重新引燃，如此(rc)交替，这种过渡称为第87页/共108页第八十八页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡(gud)-熔滴过渡熔滴过渡(gud)的的主要形式和特点主要形式和特点n n短路过渡特点：n n燃弧熄弧交替进行n n平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接n n小直径焊条(hnt

44、io)或焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快n n弧长短，焊件加热区小，质量高第88页/共108页第八十九页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式(xngsh)和特点和特点n n搭桥过渡：非熔化极电弧焊。再表面张力、重力(zhngl)及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。第89页/共108页第九十页，共109页。焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式(xngsh)和特点和特点n n渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式n n出现场合(chng h)：埋弧焊和焊条电弧焊第90页/共108页第九十一

45、页，共109页。母材熔化与焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形n n主要内容：n n焊缝的形成过程n n焊缝形状与焊缝质量的关系n n焊接工艺参数(cnsh)对焊缝成形的影响n n缺陷的形成原因及改善措施第91页/共108页第九十二页，共109页。母材熔化与焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形-焊缝焊缝(hn fn)形成过程形成过程n n在电弧热的作用下，焊丝与母材被熔化，在焊件 上 形 成 一 个 具 有(jyu)一定形状和尺寸的液态熔池。n n随着电弧的移动熔池前端的焊件不断的被熔化进入熔池中，熔池后部则不断的冷却结晶形成焊缝。第92页/共108页第九十三页，共109页。母材熔化与

46、焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形-焊缝焊缝(hn fn)形成过程形成过程n n焊缝的结晶过程与熔池的形状有密切的关系，因而对焊缝的组织和质量有重要的影响。n n焊缝结晶总是从熔池边缘(binyun)处母材的原始晶粒开始，沿着熔池散热的相反方向进行，直至熔池中心与不同方向结晶而来的晶粒相遇为止。第93页/共108页第九十四页，共109页。母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形-焊缝形焊缝形成成(xngchng)过程过程n n所 有(suyu)的结晶晶粒的方向都与熔池的池壁相垂直。n n焊缝成形系数：熔池的宽度与熔池深度之比。第94页/共108页第九十五页，共109页。母材熔化与焊缝成形母材

47、熔化与焊缝成形-焊缝形状与焊缝质量焊缝形状与焊缝质量(zhling)的关系的关系焊缝(hn fn)的有效厚度焊缝(hn fn)宽度焊缝余高焊缝余高系数：焊缝宽度/焊缝余高第95页/共108页第九十六页，共109页。母材熔化与焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形-焊缝焊缝(hn fn)形状与形状与焊缝焊缝(hn fn)质量的关系质量的关系n n焊缝厚度是焊缝质量优劣(yu li)的主要指标，焊缝余高和宽度则应与焊缝厚度有合理的比例。n n成形系数小（优缺点）n n在实际焊接过程中，在保证焊透 的前提下焊缝成形系数的大小应该根据焊缝产生裂纹和气孔的敏感性来确定。n n埋弧焊1.25，堆焊=10

48、第96页/共108页第九十七页，共109页。母材熔化与焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形-焊缝焊缝(hn fn)形状与形状与焊缝焊缝(hn fn)质量的关系质量的关系n n熔合比：焊缝截面上母材熔化部分所占面积与焊缝全部面积之比n n熔合比越大，焊缝成分(chng fn)越接近母材第97页/共108页第九十八页，共109页。母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形-焊接焊接(hnji)工艺参数对焊工艺参数对焊缝成形的影响缝成形的影响n n焊接参数：对焊接质量影响较大的焊接工艺参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接热输入等）n n工艺因数：其他焊接工艺参数（焊丝直径、电流种类及极性、电极、焊

49、件倾角、保护气体）n n结构因数：坡口形状、间隙(jin x)、焊件厚度第98页/共108页第九十九页，共109页。母材熔化与焊缝母材熔化与焊缝(hn fn)成形成形-焊接工艺参数对焊缝焊接工艺参数对焊缝(hn fn)成形的影响成形的影响n n焊接(hnji)参数的影响有效(yuxio)厚度焊缝宽度余高第99页/共108页第一百页，共109页。母材熔化母材熔化(rnghu)与焊缝成形与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的焊接工艺参数对焊缝成形的影响影响n n焊接工艺因数的影响n n电流(dinli)种类及极性n n焊丝直径和伸出长度n n电极倾角n n焊件倾角第100页/共108页第一百零一页，

50、共109页。母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形(chn xn)-焊接工艺参数对焊缝成形焊接工艺参数对焊缝成形(chn xn)的影响的影响第101页/共108页第一百零二页，共109页。母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形-焊接工艺焊接工艺(gngy)参数对焊参数对焊缝成形的影响缝成形的影响n n结构因数：n n焊件材料和厚度(hud)n n坡口和间隙第102页/共108页第一百零三页，共109页。母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生焊缝成形缺陷的产生(chnshng)及防止及防止n n焊缝(hn fn)的成形尺寸不符合要求第103页/共108页第一百零四页，共109页。母