焊接方法与设备电弧焊.ppt
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1、焊接方法与设备电弧焊2023/4/4现在学习的是第1页,共27页常用焊接方法常用焊接方法真真空空钎钎焊焊感感应应钎钎焊焊炉炉中中钎钎焊焊电电阻阻钎钎焊焊盐盐浴浴钎钎焊焊火火焰焰钎钎焊焊烙烙铁铁钎钎焊焊爆爆炸炸焊焊超超声声波波焊焊电电阻阻焊焊扩扩散散焊焊摩摩擦擦焊焊高高能能焊焊堆堆焊焊与与喷喷涂涂电电渣渣焊焊电电弧弧焊焊气气焊焊熔焊熔焊 压焊压焊 钎焊钎焊2023/4/4现在学习的是第2页,共27页二、各种焊接方法分类机概述二、各种焊接方法分类机概述1、焊接的概念:、焊接的概念:通过适当的物理化学过程(通过适当的物理化学过程(加热加热或者或者加压加压,或者两者同时进行,用或不,或者两者同时进行,
2、用或不用填充材料)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体用填充材料)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。的连接方法。2、焊接方法分类与特点、焊接方法分类与特点1)熔焊)熔焊将两个被焊件局部加热并熔化,以克服固间阻碍结合的障碍,然后冷却将两个被焊件局部加热并熔化,以克服固间阻碍结合的障碍,然后冷却结晶成为一体的焊接方法。结晶成为一体的焊接方法。熔焊分为:电熔焊分为:电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。最常见的等。最常见的电弧焊又可以进一步分为:手工电弧焊(焊条电弧焊)、气体保护焊、电弧焊又可以进一步分为:
3、手工电弧焊(焊条电弧焊)、气体保护焊、埋弧焊、等离子焊等。埋弧焊、等离子焊等。2023/4/4现在学习的是第3页,共27页2)压焊)压焊压焊焊接件通过压焊焊接件通过加压加压(加热或者不加热)措施件接触表面的氧化膜破裂(加热或者不加热)措施件接触表面的氧化膜破裂并被塑性流动的金属挤向界面外部,是洁净金属紧密接触,达到原子间的结并被塑性流动的金属挤向界面外部,是洁净金属紧密接触,达到原子间的结合,最后形成牢固的焊接接头。是被焊界面金属产生塑性变形,形成界面金合,最后形成牢固的焊接接头。是被焊界面金属产生塑性变形,形成界面金属原子间的结合。属原子间的结合。压焊分:电阻焊、高频焊、扩散连接、摩擦焊、超
4、声波焊、爆炸焊、变形压焊分:电阻焊、高频焊、扩散连接、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊、变形焊焊3)钎焊)钎焊根据钎料熔点的不同,将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。根据钎料熔点的不同,将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。(1)软钎焊:软钎焊的钎料熔点低于)软钎焊:软钎焊的钎料熔点低于450C,接头强度较低,接头强度较低(小于小于70MPa)。(2)硬钎焊:硬钎焊的钎料熔点高于)硬钎焊:硬钎焊的钎料熔点高于450C,接头强度较高,接头强度较高(大于大于200MPa)。钎钎焊接焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此,钎焊一般采用搭头的承载能力与接头连接面大小有关。因此,钎焊一般采用搭接接头和套件镶接,以弥补钎焊强度的不
5、足。接接头和套件镶接,以弥补钎焊强度的不足。2023/4/4现在学习的是第4页,共27页一、一、焊接的概念焊接的概念:通过适当的物理化学过程(加热或者加压,或者两者同时:通过适当的物理化学过程(加热或者加压,或者两者同时进行,用或不用填充材料)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合进行,用或不用填充材料)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。力而连接成一体的连接方法。二、二、电弧的概念电弧的概念:电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导:电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导电过程,或者说是一种气体放电现象。电过程,或者说是一种气体放电现象。
6、三三电弧中带电粒子的产生电弧中带电粒子的产生:电弧:电弧是由两个电极和它们之间的气体空是由两个电极和它们之间的气体空间组成。电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极间组成。电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极发射电子两个物理过程所产生的,同时也伴随着解离、激励、扩散、发射电子两个物理过程所产生的,同时也伴随着解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等过程。复合、负离子的产生等过程。第一单元第一单元电弧焊的基础知识电弧焊的基础知识2023/4/4现在学习的是第5页,共27页四四电离与激励电离与激励(一)电离(一)电离:在一定条件下中性气体分子或:在一定条件下中性气体分子或原子
7、分离为正离子和电子的原子分离为正离子和电子的现象称为电离。现象称为电离。电离的种类:电离的种类:1.热电离:热电离:高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离称为热电离。的电离称为热电离。2.电场电离:电场电离:带电粒子从电场中获得能量,通过碰撞带电粒子从电场中获得能量,通过碰撞而产生的电离过程称为电场作用下的电离。而产生的电离过程称为电场作用下的电离。3.光电离:光电离:中性粒子接受光辐射中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。的作用而产生的电离现象称为光电离。(二)电子发射:(二)电子发射:金属表面接受一定的外加能量,自由电子冲破金属表面
8、的金属表面接受一定的外加能量,自由电子冲破金属表面的约束而飞到电弧空间的现象。约束而飞到电弧空间的现象。1、热发射、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象。金属表面承受热作用而产生的电子发射现象。热阴极:热阴极:W、C电极的最高温度不能超过沸点;电极的最高温度不能超过沸点;冷阴极:冷阴极:FeCuAlMg等。等。2、电场发射:、电场发射:当金属表面空间存在一定强度的正电场时,金属内的自由电当金属表面空间存在一定强度的正电场时,金属内的自由电子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时,电子可飞出金属表面,子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时,电子可飞出金属表面,这种现象称
9、电场发射。这种现象称电场发射。2023/4/4现在学习的是第6页,共27页3、光发射:、光发射:当金属表面接受光辐射时,也可使金属表面自由电子能量增当金属表面接受光辐射时,也可使金属表面自由电子能量增加,冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。加,冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。4、粒子碰撞发射、粒子碰撞发射:高速运动的粒子(电子或离子)碰撞金属表面时,高速运动的粒子(电子或离子)碰撞金属表面时,将能量传给金属表面的自由电子,使其能量增加而跑出金属表面,这将能量传给金属表面的自由电子,使其能量增加而跑出金属表面,这种现象称为粒子碰撞发射。种现象称为粒子碰撞发
10、射。在一定条件下,粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要在一定条件下,粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要途径。途径。(三)(三).负离子形成负离子形成在一定条件下,有些中性原子或分子能吸附一个电子而形成负离子,形成过在一定条件下,有些中性原子或分子能吸附一个电子而形成负离子,形成过程中放出热量。表征形成负离子的能力,用电子亲和能表示。亲和能大,电弧程中放出热量。表征形成负离子的能力,用电子亲和能表示。亲和能大,电弧气氛中形成的负离子就多,电弧的导电能力就差。气氛中形成的负离子就多,电弧的导电能力就差。负离子形成一般发生在电弧的外围温度低的区域,中性原子或分子捕获运负离子形成
11、一般发生在电弧的外围温度低的区域,中性原子或分子捕获运动动能较低的电子动动能较低的电子2023/4/4现在学习的是第7页,共27页五、焊接电弧的构成及其导电特性五、焊接电弧的构成及其导电特性电弧的组成区域:电弧的组成区域:阴极区阴极区10-410-6cm;弧柱区弧柱区10-210-3cm阳极区阳极区10-210-3cm六、阴极区的导电机构六、阴极区的导电机构1.热发射型导电机构;热发射型导电机构;2.电场发射型导电机构;电场发射型导电机构;3.等离子型导电机构等离子型导电机构七、七、1.阴极斑点:阴极斑点:阴极通过微小的斑点发射电子,这些斑点上的电流密度很阴极通过微小的斑点发射电子,这些斑点上
12、的电流密度很高,称为阴极斑点。高,称为阴极斑点。形成阴极斑点的条件决定了焊接过程中一些现象的产生,即阴极表面上热发形成阴极斑点的条件决定了焊接过程中一些现象的产生,即阴极表面上热发射性能强的物质有吸引电弧的作用;阴极斑点有自动跳向温度高、热收射强射性能强的物质有吸引电弧的作用;阴极斑点有自动跳向温度高、热收射强的物质上的性能。如果金属表面有低逸出功的氧化膜存在时,阴极斑点有自的物质上的性能。如果金属表面有低逸出功的氧化膜存在时,阴极斑点有自动寻找氧化膜的倾向。动寻找氧化膜的倾向。2.阳极斑点阳极斑点:由于阳极斑点的形成条件之一是金属的蒸发,因此金属表面覆由于阳极斑点的形成条件之一是金属的蒸发,
13、因此金属表面覆盖氧化膜时,同阴极斑点的情况相反,阳极斑点则有避开氧化膜而去自动寻盖氧化膜时,同阴极斑点的情况相反,阳极斑点则有避开氧化膜而去自动寻找纯金属表面的倾向。找纯金属表面的倾向。2023/4/4现在学习的是第8页,共27页八、电弧力八、电弧力1.电磁力:电磁力:当电流在一个导体中流过时,整个电流可看成是由许多当电流在一个导体中流过时,整个电流可看成是由许多平行平行的电流线组成,这些电流线间将产生相互吸引力,使导体断面有收缩的倾向,的电流线组成,这些电流线间将产生相互吸引力,使导体断面有收缩的倾向,这种收缩现象谓之电磁收缩效应,而作用的力称为电磁收缩力或电磁力。这种收缩现象谓之电磁收缩效
14、应,而作用的力称为电磁收缩力或电磁力。2.等离子流力:等离子流力:在电弧中由于电弧推力引起高温气流的运动所形成的力称在电弧中由于电弧推力引起高温气流的运动所形成的力称为等离子流力。为等离子流力。等离子流力除影响焊缝形状外,它还有促进熔滴过渡、等离子流力除影响焊缝形状外,它还有促进熔滴过渡、搅拌熔池、增加电弧的挺度等作用。搅拌熔池、增加电弧的挺度等作用。3.斑点力斑点力:斑点力在一定条件下将阻碍焊条熔化金属的过渡。:斑点力在一定条件下将阻碍焊条熔化金属的过渡。4.爆破力爆破力:熔滴短路过渡时由电磁收缩力及液柱小桥气化爆断引起,促进熔滴短路过渡时由电磁收缩力及液柱小桥气化爆断引起,促进短路过渡,但
15、会造成飞溅。短路过渡,但会造成飞溅。5.细熔滴冲击力:细熔滴冲击力:富富Ar气体射流过渡焊接时,熔化金属形成连续细滴气体射流过渡焊接时,熔化金属形成连续细滴沿焊丝轴向高速射向熔池,产生很大的冲击力,此力加上电磁力、等沿焊丝轴向高速射向熔池,产生很大的冲击力,此力加上电磁力、等离子流力,极易造成指状熔深。离子流力,极易造成指状熔深。2023/4/4现在学习的是第9页,共27页九、电弧自身磁场的作用九、电弧自身磁场的作用(一)是产生磁收缩力,促进熔滴过渡,保证一定的熔深,使电弧具(一)是产生磁收缩力,促进熔滴过渡,保证一定的熔深,使电弧具有刚直性;有刚直性;影响因素影响因素:电流大小;气体介质:电
16、流大小;气体介质;压缩程度;电极形状;压缩程度;电极形状(二)是在一定条件下,会带来磁偏吹现象,使电弧不稳定,影响焊接过程(二)是在一定条件下,会带来磁偏吹现象,使电弧不稳定,影响焊接过程及焊缝成形。及焊缝成形。种类;导线接线位置引起的磁偏吹(直流);电弧附近的铁磁物质引起的磁种类;导线接线位置引起的磁偏吹(直流);电弧附近的铁磁物质引起的磁偏吹;剩磁引起的磁偏吹;交流电弧的磁偏吹偏吹;剩磁引起的磁偏吹;交流电弧的磁偏吹解决办法解决办法:以交代直以交代直;短弧焊;工件消磁、避免周围铁磁物质;短弧焊;工件消磁、避免周围铁磁物质;对于;对于长和大的工件可采用两边连接地线的方法;选用厚皮焊条。长和大
17、的工件可采用两边连接地线的方法;选用厚皮焊条。2023/4/4现在学习的是第10页,共27页十一、焊丝的熔化速度、熔化系数及影响因素十一、焊丝的熔化速度、熔化系数及影响因素(一)(一)熔化速度:单位时间熔化焊丝的重量或长度(熔化速度:单位时间熔化焊丝的重量或长度(m/h;g/h)。)。(二)(二)熔化系数:单位时间内通过单位电流时焊丝熔化的重量或长度熔化系数:单位时间内通过单位电流时焊丝熔化的重量或长度(m/Ah;g/Ah)。)。影响因素焊接电流与电压影响因素焊接电流与电压电流极性电流极性保护气体介质保护气体介质电阻热电阻热十二、熔滴过渡十二、熔滴过渡概念:焊丝(条)端头的金属在电弧热作用下被
18、加热熔化形成熔滴,概念:焊丝(条)端头的金属在电弧热作用下被加热熔化形成熔滴,并在各种力的作用下脱离焊丝(条)进入熔池,称之为熔滴过渡。并在各种力的作用下脱离焊丝(条)进入熔池,称之为熔滴过渡。十三、熔滴上的作用力十三、熔滴上的作用力(一)表面张力:表面张力一方面使熔滴形成缩颈,另一方面是熔滴(一)表面张力:表面张力一方面使熔滴形成缩颈,另一方面是熔滴的主要维持力。的主要维持力。1与材料成分有关与材料成分有关2熔滴上有表面活化物质时,可以大大降低表面张力熔滴上有表面活化物质时,可以大大降低表面张力系数系数3与气体介质有关与气体介质有关4与熔滴温度有关与熔滴温度有关(二)重力:作用:平焊(推力)
19、;(二)重力:作用:平焊(推力);立、仰焊(阻力)立、仰焊(阻力)2023/4/4现在学习的是第11页,共27页十四、十四、熔滴过渡主要形式及特点熔滴过渡主要形式及特点(一)滴状过渡(一)滴状过渡1形态:电弧弧根面积少,斑点力大。形态:电弧弧根面积少,斑点力大。2形成原因推力:重力,等离子形成原因推力:重力,等离子流力流力3阻力:表面张力,斑点力阻力:表面张力,斑点力4形成条件:小电流,大弧压形成条件:小电流,大弧压(二)喷射过渡(二)喷射过渡:1形成条件:形成条件:Ar或富或富Ar2主要形式主要形式射滴射滴亚射流亚射流射流射流1.射滴过渡:射滴过渡:过渡力推力:电磁力、重力、等离子流力过渡力
20、推力:电磁力、重力、等离子流力阻力:表面张阻力:表面张力力3)应用焊接方法)应用焊接方法:铝铝MIG,钢脉冲,钢脉冲MIG2.射流过渡特点:熔滴体积小、过渡频率快,等离子流力大,粒子冲击射流过渡特点:熔滴体积小、过渡频率快,等离子流力大,粒子冲击力大,伴有力大,伴有“咝咝咝咝”声。声。(三)短路过渡(三)短路过渡:采用较小电流和低电压焊接时,熔滴在未脱离焊丝端头前:采用较小电流和低电压焊接时,熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触,电弧瞬时熄灭短路,熔滴在短路电流产生的电磁收缩力就与熔池直接接触,电弧瞬时熄灭短路,熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中及液体金属的
21、表面张力作用下过渡到熔池中。短路过渡形式的电弧稳定,飞溅较小,成形良好,是目前薄板件和全位置焊短路过渡形式的电弧稳定,飞溅较小,成形良好,是目前薄板件和全位置焊接生产中常用的焊接方式接生产中常用的焊接方式。(四)渣壁过渡(四)渣壁过渡:形成条件:涂料焊条手弧焊,埋弧焊:形成条件:涂料焊条手弧焊,埋弧焊2023/4/4现在学习的是第12页,共27页十五十五、熔敷效率和熔敷系数、熔敷效率和熔敷系数1过渡到焊缝中的金属重量与使用焊丝重量之比成为熔敷效率,用过渡到焊缝中的金属重量与使用焊丝重量之比成为熔敷效率,用m表示。表示。2熔敷系数是指单位时间、单位焊接电流内所熔敷到焊缝上的焊丝金属熔敷系数是指单
22、位时间、单位焊接电流内所熔敷到焊缝上的焊丝金属重量,用重量,用ay表示。表示。十六十六、飞溅、飞溅:电弧焊过程中,把飞到熔池外而损失掉的那部分焊丝熔化金属:电弧焊过程中,把飞到熔池外而损失掉的那部分焊丝熔化金属称之为飞溅。称之为飞溅。十七、焊缝和熔池的形状及尺寸十七、焊缝和熔池的形状及尺寸(一)焊缝形状:(一)焊缝形状:焊缝形状是指焊缝横截面的形状,一般以熔深焊缝形状是指焊缝横截面的形状,一般以熔深B、熔、熔宽宽H和余高和余高a来表示来表示十八、焊接条件对焊缝成形影响:十八、焊接条件对焊缝成形影响:1电流主要确定熔深;电流主要确定熔深;2.电弧电压主要确电弧电压主要确定熔宽;定熔宽;3.焊接速
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- 焊接 方法 设备 电弧焊
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