熔焊方法及设备

2.焊接熔池通常受哪些力作用，各力对焊缝成形的影响。

熔池金属的重力：水平位置焊接时，熔池金属的重力有助于熔池的稳定性。

空间位置焊接时，熔池金属的重力可能破坏熔池的稳定性，使焊缝成形变坏。

表面张力：表面张力将阻止熔池金属在电弧力或熔池金属重力的作用下的流动，同时对熔池金属在熔池界面上的接触角（即润湿性）的大小也有直接影响。

所以，表面张力既影响熔池的轮廓形状，也影响熔池金属在坡口里的堆敷情况，即熔池表面形状。

焊接电弧力：斑点压力会使熔池形成涡流现象，使熔深加大；电弧静压力作用于熔池液体表面，是熔池形成下凹的形态；等离子流力比较明显时，也对焊缝成形产生大影响。

熔滴冲击力：富氩气体保护熔化极电弧焊射流过渡时，焊丝前段熔化金属以比较小的熔滴及很高的速度沿焊丝轴向冲向熔池，对熔池形成较大的冲击力，因此也容易形成指状熔深。

7.熔滴在电弧中收哪些力作用？重力：平焊时，重力促使熔滴脱离焊丝；立焊和仰焊时，重力阻碍熔滴从焊丝末端脱离。

表面张力：是焊丝端头保持熔滴的主要作用力，径向力使熔滴在焊丝末端产生缩颈，轴向力则使熔滴保持在焊丝末端，阻碍熔滴过渡。

电弧力：1）电磁收缩力：在熔滴端部与弧柱间导电的弧根面积的大小将决定该外电磁力方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此外电磁合力向上，阻碍熔滴过渡，反之，若弧根面积笼罩整个熔滴，此处电磁合力向下，促使熔滴过渡。

2）等离子流力：有助于熔滴过渡。

3）斑点压力：阻碍熔滴过渡。

爆破力：易造成飞溅。

电弧气体气力：利于熔滴过渡。

8.焊缝在成型时的缺陷通常有哪几种？对应的措施。

主要有未熔合、未焊透、烧穿、塌陷、咬边、焊瘤、气孔、加渣、表面波纹不均匀，余高不均匀、熔宽不均匀、缩处有弧坑、蛇形焊缝、火口裂纹、收缩处有弧坑。

为防止产生未熔合和未焊透，应选择合适的焊接参数及焊接热输入量，设计合适的焊接坡口形式及装配间隙，确保焊丝对准焊缝中心进行正确的施焊过程；为防止烧穿和塌陷，要特别注意焊接电流不要过大，焊接速度不要过小等；为防止咬边，高速焊时，要适当的调节焊速，保证焊缝两边金属熔化，横焊位置焊接或角焊缝焊接时，焊接电流不宜过大，电压不宜过高，焊枪角度要合适；为防止焊瘤，焊接时应该选用合适的焊接电流及焊接速度，采用合适的焊条角度及焊接位置；因此，对于其他焊缝成形缺陷的防止措施，依上所述，严格控制焊接工艺参数及焊接工艺。

12.脉冲MIG焊工艺特点：①扩大了焊接电流的调节范围②有效控制熔滴过渡及熔池尺寸，有利于全位置焊接③可有效地控制热输入，改善接头性能④脉冲电弧具有加强熔池搅拌的作用，可以改善熔池冶金性能，有利于消除气孔。

9.埋弧焊的工艺参数，及各对焊缝的影响？埋弧焊的焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度等。

①焊接电流一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比。

随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。

同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。

随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。

②电弧电压电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。

但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。

所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。

③焊接速度当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。

焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。

为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。

④焊丝直径与伸出长度当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。

反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。

当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。

⑤焊丝倾角焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。

倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。

当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。

反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。

⑥其他 a.坡口形状 b.根部间隙 c.焊件厚度和焊件散热条件。

1.能量密度：采用某种热源来加热工件时，单位有效面积上的热功率称为能量密度。

2.热阴极：当使用熔点和沸点很高的材料（如C、W等）做阴极时，阴极可以被加热到很高的温度，电弧的阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电极被称为热阴极型电极。

3.冷阴极：当使用钢、铜、铝等材料做阴极时，其熔点和沸点较低，阴极温度不可能很高，热发射不可能提供足够的电子，这种电极被称为冷阴极型电极。

3.焊条电弧有那几部分组成？各部分有何特点？焊接电弧是由阴极区，阳极区和弧柱区三部分组成特点：①阴极区:阴极附近的区域很狭窄，电压降U K比较大，电场强度很大，电弧燃烧时，会出现阴极斑点。

②阳极区：阳极附近的区域比阴极区稍宽，电压降U A比阴极区低，电场强度比阴极区小得多。

通常可见阳极斑点。

③弧柱区：阴极区与阳极区之间的区域，它的长度很长，电弧压降U C比前两者均小，电场强度也比较小，在弧柱长度方向上，带电粒子分布均匀，电压降U C与电弧长度成正比，在其径向方向上，中心的带电粒子密度大，而周围小。

4.简述焊接电弧的产热机构。

焊接电弧是具有很强能量的导电体，其能量来自于焊接电源。

单位时间焊接电源向阴极区、弧柱区和阳极区提供的总热量P可表示为P=P K+P C+P A=IU K+IU C+IU A①阴极区的产热：P k=I(U K-U W-U T).②阳极区的产热：P A=I(U K+U W+U T).③弧柱区的产热：P c=IU C.10.常用电弧焊设备的组成及工艺2）TIG焊设备：手工TIG焊设备：焊接电源、程序控制系统、引弧装置、稳弧装置（交流焊接设备用）、焊枪、供气系统和供水系统等部分。

TIG焊焊接电源交流电源和直流电源。

直流电源分为直流正接和直流反接。

在生产中，焊接铝、镁及其合金时一般都采用交流电。

这是因为在工件为阴极的半周里有去除工件表面氧化膜的作用，在钨极为阴极的半周里钨极可以得到冷却，并能发射足够的电子以利于电弧稳定。

高频高压式引弧和稳弧装置、高压脉冲式引弧和稳弧装置应用最多。

焊枪的作用：夹持钨极、传导焊接电流和输送并喷出保护气体。

焊枪需满足的要求：①喷出的保护气体具有良好的流动状态和一定的挺度，以获得可靠的保护；②枪体有良好的气密性和水密性（用水冷时），传导电流的零件有良好的导电性；③枪体能被充分冷却，以保证持久地工作；④喷嘴和钨极之间有良好绝缘，以免喷嘴和工件不慎接触而发生电路、打弧；⑤质量轻、结构紧凑，可达到性好，装拆维修方便。

焊枪分为气冷式和水冷式两种。

实用的喷嘴材料有陶瓷、纯铜和石英三种。

一般钨极氩弧焊时，供气系统由气源(高压气瓶)、气体减压阀、气体流量计、电磁气阀和软管组成。

水冷系统重要用来冷却焊接电缆、焊枪和钨棒。

TIG焊焊接过程涉及送气、引弧、电源输出、焊丝送进以及焊车行走等。

自动TIG焊设备：比手工TIG焊设备多了焊枪移动装置。

如果需要填充焊丝，则包括一个送丝机构，通常将焊枪和送丝机构共同安装在一台可行走的小车上。

3）MIG焊（熔化极氩弧焊）设备：弧焊电源、送丝系统、焊枪、行走台车（自动焊）、供气系统、水冷系统、控制系统等部分组成。

熔化极氩弧焊通常采用直流弧焊电源，电源分为变压器抽头二极管整流式、晶闸管可控整流式、逆变式等几种。

送丝系统：推丝式、拉丝式、推拉丝式。

熔化极氩弧焊焊枪按其应用方式分为半自动焊枪（手工操作）和自动焊枪（安装在行走台车上）。

纯惰性气体供气系统由气源（高压气瓶）、气压减压阀、气体流量计、电磁气阀、和送气软管等组成。

水冷式焊枪的水冷系统由水箱、水泵、水管、水流开关等组成，由水泵打压循环系统流动，实现冷却水的循环应用。

MIG焊设备的控制系统包括焊接过程程序控制电路、送丝驱动电路等。

其中焊接过程程序控制可以采用两步控制方式或四部控制方式。

5）等离子弧焊接设备：焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统、水路系统、送丝系统、机械旋转系统、行走系统以及装夹系统。

等离子弧的静特性曲线呈略上升状，因此等离子弧焊接电源应具有下降或垂降的外特性。

在穿透型焊接时，要求等离子弧焊接电流在气焊阶段随等离子气体流量一起递增，在收弧阶段两者同步衰减。

等离子弧焊接使用两路气体：等离子气和保护气。

气体从气瓶→减压器→电磁气阀→流量计→焊枪所经过的回路构成气路。

水冷作用：带走钨极和喷嘴上的热量。

冷却水路为水泵→水冷导线→焊枪下枪体→喷嘴→焊枪上枪体→水冷导线→水流开关→水箱。

等离子弧自动焊接纵缝或环缝时，焊枪或焊件作直线或旋转运动。

当焊件间隙大、要求有余高或进行坡口焊接，要向熔池自动送进焊丝，其驱动电机多为直流电动机。

等离子弧焊机的控制系统包括引弧电路、程序控制电路、水和气体控制电路、送丝和行走、或转动控制与调节电路等。

4）CO2气体保护焊设备：CO2半自动焊设备：焊接电源、控制系统、送丝系统、焊枪和气路系统。

CO2自动焊设备是在半自动焊设备的基础上增加了焊接行走机构。

CO2焊一般采用直流反接。

因直流反接时，使用各种焊接电流值都能获得比较稳定的电弧，熔滴过渡平稳、飞溅小、焊缝成形好。

CO2焊设备的控制系统应具备以下功能：（1）空载时,可手动调节下列参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量以及焊丝的送进与回轴等（2）焊接时，实现程序自动控制，即：①提前送气、之后停气；②自动送进焊丝进行引弧和焊接；③焊接结束后，先停丝后断电。

送丝系统分为半自动焊送丝系统和自动焊送丝系统两类。

CO2焊焊枪分为半自动焊枪和自动焊枪，半自动CO2焊推丝式焊枪有鹅颈式和手枪式，拉丝式焊枪均为手枪式，因CO2焊多采用细丝焊，故焊枪多采用空冷式。

CO2焊供气系统由CO2气瓶、预热器、干燥器、减压器、气体流量计和电磁气阀等组成，与MIG焊不同在于气路中接入预热器和干燥器。

预热器作用：为了防止CO2气体中的水分在钢瓶出口处及减压表中结冰，使气路堵塞。

干燥器作用：吸收CO2气体中的水分和杂质，以避免焊缝出现气孔。

11.埋弧焊工作原理：焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软化管均匀地堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。

电弧热使焊丝、焊剂及母材局部熔化和部分蒸发。

金属蒸气、焊剂蒸气、和冶金过程中析出的气体在电弧的周围形成一个空腔，熔化的焊剂在空腔的上部形成一层熔渣膜。