电弧焊基础知识
电弧焊-基础知识
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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。
冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（3）光发射
当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的 自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
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（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是一种常见的焊接方法，也是一项高风险的工作。
为了确保焊工和周围人员的安全，必须掌握一些基本的安全知识。
以下是手工电弧焊的安全基础知识。
1. 物理安全知识- 确保工作区域干燥，避免在潮湿或多雨的环境中焊接。
- 检查和确保工作区域没有易燃物品或可燃气体，以减少火灾的风险。
- 清理工作区域，确保没有杂物，尤其是易燃杂物，以避免触电或火灾事故。
- 使用焊接面罩、防火面罩、手套、防护服和耳塞等个人防护装备，以保护自己免受火花、热辐射、紫外线辐射和噪音的伤害。
2. 电气安全知识- 在进行任何维护或检修操作之前，确保电源已经关闭并断开连接，以避免触电。
- 使用绝缘电缆，并确保电源线路和插头的绝缘性能良好，以减少触电的风险。
- 使用与电焊工作相匹配的标准和规范的电缆、插头和插座，以确保正常工作和良好的电气连接。
- 定期检查电缆和插头的外观，确保没有裂纹、磨损或暴露的导线，以避免电击事故。
- 确保工作区域有地检测装置，以检测是否有电流通过焊接设备或焊工，以及确保接地线和电源线之间有良好的接地连接。
- 在使用多次接插头时，确保每个插头的接地线连接良好，以避免接地失效。
3. 气体安全知识- 对于使用气体作为焊接介质的焊接过程，必须掌握相关的气体安全知识。
- 使用气瓶时，确保气瓶安全且处于稳固的位置。
避免气瓶倒塌或破裂导致的意外事故。
- 检查气瓶上的压力表，确保气瓶中有足够的气体供应，以避免在焊接过程中气体不足而导致的问题。
- 气瓶上的阀门应保持关闭状态，除非气瓶正在使用中。
在工作完成后，立即关闭气瓶，并确保气瓶阀门处于关闭状态。
- 在连接和更换气瓶时，使用正确的工具，确保连接牢固且无泄漏。
4. 焊接环境安全知识- 在进行焊接工作时，确保工作区域通风良好，以减少焊接产生的有害气体和烟雾对焊工和周围人员的危害。
- 使用消防器材和灭火器，并确保灭火器的有效期限内。
在焊接过程中，随时保持灭火器的可用状态以应对火灾风险。
手工电弧焊的安全基础知识（二篇）
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。
焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。
电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。
由于开始产生电弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。
一般直流电焊机的空载电压为40~90V，交流电焊机为50～80V。
当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16—35V，这个电压称为工作电压。
一、手工电弧焊机常用的手工电弧焊机有交流弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
交流弧焊机是一个特殊的降压变压器，具有陡降的外特性。
焊接电源的调节主要是通过调节焊机感抗值来实现的，其基本方式为变动铁芯或动绕组的位置或调节芯的饱和程度等。
交流弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
旋转式直流弧焊机是一种专供电弧焊用的特殊型式的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。
原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。
直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满足焊接工艺所要求的性能。
整流式直流弧焊机由主变压器、整流器组、调节装置和冷却风扇等装置组成。
这类焊机由于多采用硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
所有使用的电焊机必须符合焊机标准规定的安全要求。
1、如果手工电弧焊机的空载电压高于焊机标准规定的限值，而又在有触电危险的场所作业，则焊机必须采用空载自动断电装置等防触电的安全措施。
2、电焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符。
如在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特殊环境中作业，应使用适合特殊环境条件性能的电焊机，或采取防护措施。
3、应防止电焊机受到碰撞或剧烈震动，特别是整流式电焊机。
室外使用的电焊机必须有防雨雪的防护设施。
为防止触电，电焊机外露的带电部分应设有完好的防护(隔离)装置，电焊裸露的接线柱必须设有防护罩。
电焊工基本知识电焊入门基础知识
电焊工基本知识电焊入门基础知识电焊工基本知识一、介绍电焊是一种常见的金属连接方式，广泛应用于建筑、船舶、汽车制造等领域。
电焊工作作为一项专业技能，需要具备一定的基本知识和技术能力。
本文将介绍电焊工入门基础知识，帮助初学者快速了解电焊的基本原理和操作技巧。
二、电焊的原理1. 电弧的形成电焊是通过通过电流形成的电弧来融化金属并连接工件。
当两个导电体之间出现电流且有足够的电压时，电子会从一个导体跳跃到另一个导体上，形成电弧。
2. 电焊的工作原理电焊中使用的电流称为焊接电流，一般通过焊条或焊丝传导到工件上。
焊条或焊丝在电弧的作用下熔化，形成熔滴，并与工件熔化部分相互融合，形成焊缝。
三、电焊设备1. 电焊机电焊机是电焊的核心设备，可以提供适当的电压和电流来驱动电焊过程。
常见的电焊机有手持式电焊机和工作台电焊机两种类型。
2. 电焊面具电焊过程中会产生强烈的光弧和火花，需要使用电焊面具来保护眼睛和面部。
电焊面具一般具有防辐射、防飞溅和电绝缘等功能。
3. 防护服和手套由于电焊过程中会有火花和熔滴飞溅，需要穿戴防护服和使用耐热手套，以保护身体和手部免受火焰和高温的伤害。
四、常用焊接方法1. 手工电弧焊手工电弧焊是最常用的电焊方法，适用于各种金属材料的连接。
焊工通过手持电焊枪将焊条与工件接触产生电弧，完成焊接工作。
2. 氩弧焊氩弧焊是一种惰性气体保护电焊方法，适用于焊接不锈钢、铝合金等特殊材料。
焊接过程中，使用氩气来保护焊缝，防止氧气和其他杂质进入。
3. 氩弧焊等离子焊接氩弧焊等离子焊接是一种高能量、高温的电焊方法，适用于焊接厚板和特殊材料。
氩气和氢气的混合气体通过弧电离产生等离子体，提供高能量的热源。
五、安全操作注意事项1. 确保工作区域通风良好，减少有害烟尘和气体对身体的伤害。
2. 在进行电焊操作前，必须穿戴好防护服和手套，确保身体和手部的安全。
3. 手持电焊枪时，要注意将手指放置在保护夹中，并佩戴绝缘手套，以防止电流通过身体。
焊条电弧焊的基础知识
焊条电弧焊的基础知识一、焊接基础知识焊接是指通过加热或加压两种方式，将两个或多个金属材料连接在一起的方法。
焊接过程中，金属材料通过原子间的扩散和结合，形成牢固的接头。
二、焊接设备介绍焊条电弧焊是一种常用的焊接方法，其设备主要包括电源、焊机、焊条和工具等。
1.电源：提供焊接所需的电能，一般分为交流电源和直流电源两种。
2.焊机：将电源输出的电能转化为焊接所需的电流和电压，并控制焊接过程的设备。
3.焊条：用于形成焊接接头的金属电极，一般由金属芯和药皮组成。
4.工具：包括焊钳、焊嘴、夹具等，用于夹持和操作焊条。
三、焊条的选用与处理1.焊条的选用：应根据被焊接材料的材质、焊接要求和接头强度要求等因素来选择合适的焊条。
2.焊条的处理：使用前应检查焊条的质量，去除焊条表面的油污和锈蚀，以保证焊接质量。
四、电弧焊的工艺参数电弧焊的工艺参数主要包括电流、电压、焊接速度、焊条角度等。
1.电流：电流的大小直接影响焊接质量和效率，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的电流。
2.电压：电压的高低影响电弧的稳定性和熔池的形成，应根据焊接电流和焊条类型等因素来选择合适的电压。
3.焊接速度：焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的焊接速度。
4.焊条角度：焊条的角度直接影响焊接质量和美观度，应根据被焊接材料的材质、接头形式和焊接要求等因素来选择合适的焊条角度。
五、焊接操作技巧1.引弧：将焊条与工件表面轻轻接触，然后迅速提起，使电弧燃烧稳定。
2.运弧：控制焊条的运动轨迹，使熔池均匀分布，避免出现“驼峰”、“咬边”等现象。
3.接头：在更换焊条或中断焊接时，应将焊条与工件表面成一定角度，以形成起始熔池，便于引弧。
4.收弧：在完成一道焊缝后，应将电弧慢慢提起，使熔池逐渐凝固，避免出现“缩孔”现象。
六、焊接缺陷与预防措施1.气孔：预防措施包括选择合适的焊接电流和保护气体流量，保持工件表面清洁等。
电焊工基本知识电焊入门基础知识
电焊工基本知识电焊入门基础知识电焊工是一个在机械制造和机械加工行业中的特殊金属焊接工种，而且又是一个很重要的岗位。
那么你对电焊工知识了解多少呢?以下是由店铺整理关于电焊工知识的内容，希望大家喜欢!电焊工基本知识1、什么叫焊接电源?答：电焊机中，供给焊接所需的电能并具有适宜于焊接电气特性的设备称为焊接电源。
2、为什么对弧焊电源有特殊要求?有哪些要求?答：为了保证焊接电弧稳定燃烧和适应各种焊接工艺要求，弧焊电源具有下列特殊要求：〈1〉弧焊电源的静特性(或称外特性)——即稳态输出电流和输出电压之间的关系，有下降特性(恒流特性)和平特性(恒压特性)。
A、焊条电弧焊、TIG焊和碳弧气刨电源的外特性是下降(恒流)特性;B、CO2/MAG/MIG电弧焊电源的外特性是平特性(恒压特性)。
〈2〉弧焊电源的动特性——当负载状态发生瞬时变化时(如：熔滴的短路过渡、颗粒过渡、射流过渡等)，弧焊电源输出电流和输出电压与时间的关系，用以表征对负载瞬变的反应能力(即动态反应能力)，简称“动特性”。
〈3〉空载电压——引弧前电源显示的电压。
〈4〉调节特性——改变电源的外特性以适应焊接规范的要求。
3、为什么电弧长度发生变化时，电弧电压也会发生变化?答：由弧焊电源的外特性所决定的，电弧越长，电弧电压越高;电弧越短，电弧电压越低。
4、为什么CO2焊接时，焊丝伸出长度发生变化时，电流显示值也会发生变化?答：焊丝伸出长度(即干伸长度)越长，焊丝的电阻量越大，由电阻热消耗的电流越大，焊接电流显示值越小，实际焊接电流也变小。
所以焊丝伸出长度一般设定在12--20mm范围内。
5、为什么CO2/MAG/MIG焊接时，焊接电流和电弧电压要严格匹配?答：CO2/MAG/MIG焊接时，调节焊接电流—即调节焊丝的给送速度;调节电弧电压—即调节焊丝的熔化速度;很显然，焊丝的熔化速度和给送速度一定要相等，才能保证电弧稳定焊接。
〈1〉在焊接电流一定时，调节电弧电压偏高，焊丝的熔化速度增大，电弧长度增加，熔滴无法正常过渡，一般呈大颗粒飞出，飞溅增多。
焊接电弧基础知识
任
务
向弧柱区提供电子流和接受弧柱 区送来的正离子流
导电通路的作用
接受弧柱区流过来的电子流和向 弧柱区提供正离子流
焊接教学 四、焊接电弧的构造
焊接 方法
酸性焊条 电弧焊
钨极氩弧焊
碱性焊 条
电弧焊
熔化极 氩弧焊
C02气体 保护焊
埋弧焊
温度 比较
阳极温度＞阴极温度
阴极温度＞阳极温度
焊接教学
五、电弧电压
焊接教学
利用手工操纵焊 条进行焊接的电 弧焊方法
课堂小结
设备简单，操作方便、
灵活，可焊性好。适用
于各种条件下的焊接，
特别适用于结构形状复
杂，焊缝短小，弯曲焊或接电弧
各种空间位置焊缝的焊
接。
由焊接电源供给的具有一
定电压的两电极间或电极
与工件间在气体介质中产
生强烈而持久的放电现象。
两电极之 间的电压。 与弧长有
弧柱区长度几乎等于电弧 长度，弧柱区产生的热量 仅占电弧热量的21%，但 弧柱中心温度高达57307730 。
焊接教学 四、焊接电弧的构造
焊接电 定 义 弧构造
温度
2130-
阴极区 紧靠负极的区域 3230℃
阳极区和阴极区 5730-
弧柱区 中间的区域
7730℃
2330-
阳极区 紧靠正极的区域 3980℃
范围：
低碳钢
铜及铜合金
低合金钢
2020/3/26
不锈钢
铝及铝合金
4
焊接教学 三、焊接电弧的概念
电弧的实质：气体放电现象。
焊接教学 三、焊接电弧的概念
• 焊接电弧的定义：
气体电离
由焊接电源供给的具有一定电压阴的极两电电子极发间射或电极与工
焊接基础知识
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Uf
变，从而岁电流增加，电弧电压
增加，呈现上升特性。 If
影响电弧静特性的因素：
电弧长度
Ua
L2 >L1 L2 L1 电弧长度对电弧静特性的影响
影响电弧静特性的因素：
电弧长度 当弧长变化时， 静特性曲线平行 移动，即当电弧 长度增加时，电 弧电压也增加。 • 在焊条电弧焊应用的电流范围内，可以近似认为电 弧电压仅与电弧长度成正比的变化，而与电流大小 无关，其值一般为16～25V。
(2) 阴极电子发射
• 阴极表面在外加能量作用下连续向外发射出电子 的现象称阴极电子发射。 • 在一般情况下，电子是不能离开金属表面向外发 射的。要使其逸出金属电极表面而产生电子发射， 必须加给电子一定能量。 • 使一个电子由金属表面飞出所需要的最低外加能 量称为逸出功。物质的逸出功一般为电离能的 1/2～1/4。 • 逸出功不仅与元素种类有关，也与物质表面状态 有很大关系。表面有氧化物或其它杂质时，均可 使逸出功大大降低。
的两个必要条件。
•
正常状态下，气体是由中性分子或原子组成 的，不含带电粒子。它们虽然可以自由移动，但 不会受电场作用而产生定向运动，所以是不导电 的。因此，要使正常状态的气体产生电弧导电， 必须先有一个产生带电粒子的过程，即气体电离； 同时，为了使电弧维持“燃烧”，要求电弧的阴 极不断发射电子，这就必须不断地输送电能给电 弧，以补充所消耗的能量。
力大
力小
• 电磁静压力：电弧轴向推力 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，在焊件上表现为对熔 池形成的压力 • 结果： 碗状熔深焊缝形状。
电弧焊基础知识
焊接方法及设备(手弧焊)-技术1 什么是手弧焊？它有什么缺点？用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称为手弧焊，它是利用焊条和焊件之间产生的电弧将焊条和焊件局部加热到熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴和熔化的线母材融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝，见图1。
手弧焊的优点是使用的设备简单，方法简便灵活，适应性强，对大部分金属材料的焊接均适用。
缺点是生产率较低，特别是在焊接厚板多层焊时，焊接质量不够稳定；可焊最小厚度为 1.0mm，一般易掌握的最小焊接厚度为1.5mm；对焊工的操作技术要求高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术；对于活泼金属（Ti、Nb、Zr等）和难熔金属（如Mo）由于其保护效果较差，焊接质量达不到要求，不能采用手弧焊。
另外对于低熔点金属（如Pb、Sn、Zn）及其合金由于电弧温度太高，也不可能用手弧焊。
目前，由于重力焊条、立向下焊焊条、低毒、低尘焊条及铁粉焊条等高效或专用焊条日益得到广泛应用，使手弧焊工艺得到了进一步的发展。
2 试述手弧焊时焊接电流种类的选择。
手弧焊时焊接电流的种类根据焊条的性质进行选择。
酸性焊条是交、直流两种焊条，但通常选用交流电源进行焊接，因交流弧焊电源价格便宜，交流电弧磁偏吹小。
碱性焊条中的低氢钠型焊条（如E5015），由于药皮中加入了一定量的氟石（CaF2），电弧稳定性差，因此必须选用直流电源进行焊接（并采用直流反接），碱性焊条中的低氢钾型焊条（如E5016），由于药皮中含有一定数量的稳弧剂，电弧的稳定性比低氢钠型焊条好，所以可以选用交流电源进行焊接。
此外，焊接薄板时，由于采用小电流施焊，因为交流电小电流的稳定性较差，引弧比较困难，所以应选用直流电源进行焊接。
3 手弧焊的焊接工艺参数有哪些？某一种焊接方法的焊接工艺参数，应该是指哪些焊前能预先确定其数值并在焊接过程中能够贯彻实行的参数。
因此，手弧焊时的主要焊接工艺参数是指焊条直径、焊接电流和焊缝层数。
电弧焊基础知识
当金属表面受光能照射时，内部自由电子冲破 表面束缚而产生电子发射的现象。
当正离子撞击阴极表面时，其动能将传递给阴 极内部的电子，从而使其逸出金属表面的发射 过程。
第一节 焊接电弧
在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料（如 W或C）作电极时，其阴极区的带电粒子主要靠热 发射来提供，通常称为热阴极电弧。
电弧焊基础知识
第一节 焊接电弧
第一节 焊接电弧
1. 焊接电弧的导电特点
电弧示意图
电弧是一种
气体放电现象， 即当两电极之间 存在电位差时， 电荷通过两极之 间的气体空间的 一种导电现象。
第一节 焊接电弧
正常状态下，气体由中性分子或原子组成，不含 带电离子，在外电场作用下，不产生定向运动。
为使正常状态下的气体导电，必须首先产生带电 离子，气体中的带电离子在外电场的作用下，产 生定向运动，导致气体导电。
第二节
焊接电弧的能量平衡及电弧力
第二节 焊接电弧的能量平衡及电弧力
1. 焊接电弧中的能量平衡
当电弧的弧柱区、阴极区和阳极区的能量交换达到平衡 时，电弧便处于稳定的燃烧状态。
1.1 弧柱区的能量平衡
单位时间内弧柱区所产生的能量，主要为通过弧柱电场而 被加速的正离子和自由电子所获得的动能，并通过碰撞及中和 作用转变成热能，其产热和热损失保持平衡。在热损失的对流、 传导和辐射中，对流约占80％以上，传导与辐射占10％左右。
第一节 焊接电弧
使中性气体粒子失去第二个电子需要更大的电
离能，称为第二电离能。生成的正离子称为二价 正离子，这种电离称为二次电离。等等。
第一章 电弧焊基础知识
下面为冷金属过渡过程及其所焊的铝合金薄板对接焊缝。 下面为冷金属过渡过程及其所焊的铝合金薄板对接焊缝。
瑞典ESAB公司发展的 瑞典ESAB公司发展的super pulse技术，在一个电流周期内可以采 公司发展的super pulse技术 技术， 用不同熔滴过渡形式的组合，即正、 用不同熔滴过渡形式的组合，即正、负半波可以分别采用不同的熔滴过 渡形式，使焊缝成形比以往更加美观、精确并且容易控制、飞溅极少。 渡形式，使焊缝成形比以往更加美观、精确并且容易控制、飞溅极少。 焊缝成形更多地依靠机器来完成， 焊缝成形更多地依靠机器来完成，大大降低了人为因素对焊缝成形的影 降低对焊工操作技能培训的要求，不但节省了生产成本， 响、降低对焊工操作技能培训的要求，不但节省了生产成本，而且使以 往难于解决的焊接问题（如极薄的铝或不锈钢板的MIG焊 变得简单， 往难于解决的焊接问题（如极薄的铝或不锈钢板的MIG焊）变得简单， 焊缝质量的稳定性、再现性得到极大的提高。 焊缝质量的稳定性、再现性得到极大的提高。 点击看双脉冲（ pulse）过渡技术（瑞典ESAB公司 公司）。 点击看双脉冲（super pulse）过渡技术（瑞典ESAB公司）。 点击了解冷金属过渡（CMT）技术（奥地利Fronius公司） 公司） 点击了解冷金属过渡（CMT）技术（奥地利Fronius公司
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第一节
焊接电弧
弧柱区 阳极区
二、焊接电弧的导电特性
电弧的三个区域：阴极区 电弧的三个区域： （一）弧柱区的导电特性 热电离是弧柱部分产生带电粒子的主要途径 （二）阴极区的导电特性
（阴极区长度10-5～10-6cm ,阴极区压降约为106～107 V/cm） 阴极区长度10 ,阴极区压降约为 阴极区压降约为10 V/cm）
电弧焊基础知识PPT课件
灵活性高
电弧焊设备轻便，操作 灵活，适用于各种形状
和尺寸的工件焊接。
焊接质量稳定
通过合理的焊接工艺参 数和操作技巧，可以获 得高质量的焊接接头。
电弧焊的应用范围
01
02
03
工业制造
电弧焊广泛应用于汽车、 船舶、航空航天、石油化 工等工业制造领域。
建筑行业
在建筑行业中，钢结构、 钢筋等材料的连接常常采 用电弧焊。
焊接电压
电压是电弧能够稳定燃烧所必需的， 通常根据焊接电流和焊丝的直径进行 选择。
焊接速度
焊接速度决定了焊接效率，过快可能 导致未熔合，过慢则可能导致热影响 区过宽。
焊接层数
根据焊件的厚度和坡口的形式，选择 合适的焊接层数，以确保焊透和减少 焊接变形和焊接工艺要求，选择合适的坡口形式，以减少 填充金属量并提高焊接效率。
定义
激光焊接是一种利用高能激光束 熔化金属进行焊接的方法，具有
高精度和高效率的特点。
应用场景
适用于薄板、精密零件和异种材 料的焊接，如汽车零部件、电子
产品等。
特点
焊接速度快，变形小，对焊缝的 深宽比和焊接角度有较高要求， 同时需要高精度的激光设备和冷
却系统。
04
电弧焊材料
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
构成
电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区释放电子，阳极区吸收电子，弧柱区则是电弧能量集中区域。
电弧的静特性与动特性
静特性
指电弧在不受到任何外界扰动（如电流的突然变化或外界机械力的作用）时的特性。它反映了电弧的 伏安特性，即电流与电压之间的关系。在一定范围内，电流增大时，电压也相应增大，但当电流超过 一定值时，电压不再增加，而是略有下降。
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识焊接工程基础一、对不同熔滴过渡形式进行比较，包括形成条件、熔滴过渡过程的不同特点、应用等内容。
答：电弧焊的熔滴过渡形式可以分为自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。
1、自由过渡熔滴从焊丝端部脱落后，经电弧空间自由地的飞行二落入熔池，熔滴脱离焊丝末端一、前不与熔池接触。
按过渡形态不同分为滴状过渡、喷射过渡和爆炸过渡。
1）滴状过渡：（1）大滴过渡a、滴落过渡：高电压、小电流、MIG焊b、排斥过渡：高电压、小电流、CO2焊（2）细颗粒过渡：较大电流的CO2焊当电流较小时，在电弧作用力下，随着焊丝融化，熔滴逐渐长大，当熔滴的重力能够克服其表面张力的作用时，就以较大的颗粒脱离焊丝，落入熔池实现熔滴过渡。
电流较大，电磁收缩力增大，表面张力作用减小，熔滴在脱离焊丝之前就偏离了焊丝轴线，甚至上翘，脱离之后不能沿焊丝轴向过渡时，成为排斥过渡。
这两种过渡的熔滴都较大，一般大于焊丝直径，属于大滴过渡。
大滴过渡的熔滴大，行成时间长，影响电弧稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较多，生产中很少采用。
当电流较大时，电磁收缩力大，熔滴的表面张力减小，熔滴细化，其直径一般等于或略小于焊丝直径，熔滴向熔池过渡频率增加，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好，这种过渡形式称为细颗粒过渡，在生产中广泛应用。
2）喷射过渡：（1）射滴过渡铝MIG焊及钢焊丝脉冲焊（2）亚射流过渡铝、镁及其合金的熔化极气体保护焊（3）射滴过渡钢焊丝MIG焊（4）旋转射流过渡特大电流MIG焊电流增加时，熔滴的尺寸变得更小，过渡频率也急剧提高，在电弧力的的强制作用下，熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向飞速的射向熔池，这种过渡形式称为喷射过渡。
射滴过渡是介于滴状过渡与连续射流过度之间的一种熔滴过渡形式，熔滴直径与焊丝直径相近，过渡时有明显的熔滴分离。
其工艺条件与连续射流过渡有相似之处，主要适用于钢焊丝脉冲焊及铝合金焊丝融化及气体保护焊。
亚射流过渡是介于短路过渡与舍滴过渡之间的一种过渡形式，形成条件：大电流，低电压，反极性，CO2气氛和粗焊丝。
《焊接工程基础》知识要点复习
《焊接工程基础》知识要点复习第一章电弧焊基础知识及第二章焊丝的熔化和熔滴过渡一焊接的概念：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。
二电弧的概念：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过程，或者说是一种气体放电现象。
三电弧中带电粒子的产生:电弧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。
四电离与激励（一)电离：在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离.电离的种类： 1 .热电离：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。
2. 电场电离：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。
3.光电离: 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。
（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的约束而飞到电弧空间的现象.1、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象.热阴极：W、C 电极的最高温度不能超过沸点；冷阴极：Fe，Cu，Al,Mg等。
影响因素：温度、材质、表面形态2、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，这种现象称电场发射。
对低沸点材料，电场发射对阴极区提供带电粒子起重要作用。
影响因素：温度、材质、电场大小3、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：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，这种现象称为粒子碰撞发射。
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途径。
焊接电弧的基础知识和特点及应用
焊件厚度 /mm
焊条直径 /mm
2 3 4-5 6-12 ＞13 2 3.2 3.2-4 4-5 4-6
28
二、焊接设备电源种类和极性的选择
用交流电焊接时，电弧稳定性差。
采用直流电焊接，电弧稳定、柔顺、 飞
溅少。但电弧磁偏吹较交流严重。
低氢型焊条稳弧性差，必须采用直 流弧
焊电源。
用小电流焊接薄板时，也常用直流弧 焊电
从而使两电极之间的气体空间成为导体，也就形成 了电弧。
4
5
二、电弧的构成 焊接电弧分为三个区：阴极区、阳极区和弧柱
区。各区温度分布情况如下： 1. 弧柱区的温度最高，但热量大部分通过对流的形
式流失了 2.阴极区的热量用于对阴极加热，这部分热量可用
于加热填充材料或工件 3. 阳极区的热量主要用于加热工件和焊材，阳极和
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第三节 焊缝形式与焊缝分类
一、接头形式 焊条电弧焊用于结构工程的连接形
式是复杂多样的。 按零部件的特征分为板状连接、
管状连接、管板连接三种； 按施焊位置分为平焊、立焊、横
焊和仰焊四种；
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焊工位置
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二、坡口 坡口是根据设计或工艺需要，在工
件待 焊部位加工成一定的几何形状并经装配后构 成的沟槽。
➢操作灵活； ➢对接头的装配要求较低； ➢可焊材料广； ➢生产率低、劳动强度大； ➢焊接质量对焊工的依赖性强；
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二.焊条电弧焊接过程
13
第二节 焊条电弧焊的焊接材料
一、焊条 焊条是由焊芯与药皮两部分组成。
焊 条直径共有φ1.6mm-φ8mm八种规格；焊条 长度200-600mm之间。
常用的是φ3.2mm 、φ4mm、 φ5mm 三 种；长度分别为350mm、400mm、450mm。
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第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。
其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。
（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。
电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。
（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。
2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
其发射能力的大小用逸出功A w表示。
（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。
阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。
（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。
热阴极以热发射为主要的发射形式。
2）场致发射阴极表面受到电场力的影响，当电场力达到某一程度时电子逸出阴极表面形成电子发射。
冷阴极以场致发射为主要的发射形式。
3）光发射阴极表面受到光辐射的作用使自由电子能量达到一定程度而逸出金属表面形成发射。
4）粒子碰撞发射电弧中高速运动的正离子碰撞阴极时使表面自由电子得到能量而逸出阴极表面的现象。
（三）带电粒子的消失1、扩散带电粒子从密度高的中心部位向密度低的周边迁移的现象。
2、复合电弧周边正负粒子结合成中性粒子的现象。
3、负离子的形成部分中性粒子吸附电子而形成负离子的过程。
二、焊接电弧的导电特性（一）弧柱区的导电特性弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和中性粒子等聚合在一起的气体状态，这种对外呈电中性的状态称为电弧等离子体。
最小电压原理：弧柱在稳定燃烧的时候，有一种使自身能量消耗最小的特性，即当电流和电弧周围条件一定时，稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电截面，使电弧的能量消耗最小。
当电弧长度也为定值时，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小时的电场强度最低，即在固定弧长上的电压降最小，这就是最小电压原理。
（二）阴极区的导电特性作用有：接受由弧柱传来的正离子流；向弧柱区提供电弧导电所需的电子流。
其发射形式主要有：1、热发射型2、电场发射型（三）阳极区的导电特性1、阳极斑点在阳极表面可看到的烁亮发光的区域，称为阳极斑点。
阳极斑点会自动寻找熔点比较低的纯金属表面而避开氧化物，在金属表面游走。
2、阳极区的导电形式（1）场致电离（2）热电离三、焊接电弧的工艺特性（一）电弧的热能特性1、弧柱的产热电流密度小，温度高，能量主要由粒子碰撞产生，热能损失严重。
2、阴极区的产热电流密度大，温度低，能量主要用来对阴极加热和阴极区的散热损失，还可用来加热填充材料或焊件。
3、阳极区的产热电流密度大，温度低，能量主要用于对阳极的加热和散失，也可用来加热填充材料或焊件。
（二）电弧的力学特性电弧力影响到焊件的熔深及熔滴过渡，熔池的搅拌、焊缝成形以及金属飞溅，因此电弧力直接影响着焊缝质量。
1、电弧力及其作用（1）电磁收缩力产生原因：电弧电流线之间产生的相互吸引力。
由于电极两端的直径不同，因此电弧呈倒锥形状。
电弧轴向推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，在焊件上此力表现为对熔池形成的压力，称为电磁静压力。
作用效果：使熔池下凹；对熔池产生搅拌作用，细化晶粒；促进排除杂质气体及夹渣；促进熔滴过渡；约束电弧的扩展，使电弧挺直，能量集中。
（2）等离子流力电磁轴向静压力推动电极附近的高温气流（等离子流）持续冲向焊件，对熔池形成附加的压力，这个压力就称为等离子流力（电磁动压力）。
作用效果：等离子流力可增大电弧的挺直性；促进熔滴过渡；增大熔深并对熔池形成搅拌作用。
（3）斑点力电极上形成斑点时，由于斑点处受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑点产生的压力，称为斑点压力或斑点力。
斑点力的方向总是和熔滴过渡方向相反，因此总是阻碍熔滴过渡，产生飞溅。
一般来说，阴极斑点力比阳极斑点力大。
2、电弧力的主要影响因素（1）焊接电流和电弧电压（2）焊丝直径（3）电极的极性（4）气体介质（三）焊接电弧的稳定性概念：焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧的程度。
电弧的稳定性除了和操作人员的熟练程度有关之外，还与其他因素有关。
1、焊接电源（电源的空载电压；电源的极性；电源的接法）2、焊条药皮或焊剂3、焊接电流4、磁偏吹5、电弧长度6、焊前清理7、其他第二节焊丝的熔化与熔滴过渡一、焊丝的加热和熔化特定（一）焊丝的热源电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧热和电阻热。
1、电弧热阴极区及阳极区两个区域的产热功率可表达为：P k＝IU k－IU w－IU TP a＝IU a＋IU w＋IU T2、电阻热在熔化极电弧焊时，焊丝伸出导电嘴的部分有电流流过，产生电阻热，电阻热的大小与电流大小及焊丝伸出长度有关。
产生的电阻热对焊丝有预热作用。
P R＝I2R S（二）焊丝的熔化特性焊丝在电弧热和电阻热的共同作用下加热熔化，焊丝的熔化速度即指在单位时间内熔化的焊丝长度。
焊丝的熔化特性则是指焊丝的熔化速度v m和焊接电流I之间的关系。
一般焊丝的电阻率和熔化系数越大，焊丝熔化速度越快。
当然，并不是焊丝熔化速度越快越好，焊丝的熔化速度必须等于送丝速度，才能建立稳定的焊接过程。
二、熔滴上的作用力熔滴的形成：电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成了熔滴。
熔滴上的作用力直接影响到熔滴过渡及焊缝成形。
其作用力有：1、重力重力在平焊时促进熔滴过渡；而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴过渡。
2、表面张力表面张力在平焊是阻碍熔滴过渡，但在其他位置焊接时，表面张力对熔滴过渡有利。
3、电弧力电弧力（电磁收缩力、等离子流力、斑点力等）中，电磁收缩力及等离子流力对熔滴过渡有促进作用，斑点力阻碍熔滴过渡的顺利进行。
4、熔滴爆破力熔滴内部由于冶金反应而生成气体或气体蒸气时，在电弧高温下可能会聚集致使熔滴爆破，这中内压力称为熔滴爆破力，他是产生飞溅的原因之一。
5、电弧的气体吹力焊条电弧焊是焊条端部形成套筒，药皮中的造气剂产生的气体及CO气体在高温下膨胀并从套筒中喷出，形成一股促进熔滴过渡的推力。
三、熔滴过渡的主要形式及特点熔滴过渡的形式有：（一）自由过渡：熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头与熔池不发生直接接触的过渡方式。
1、滴状过渡（1）粗滴过渡（2）细滴过渡2、喷射过渡（二）接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式。
1、短路过渡2、搭桥过渡（三）渣壁过渡：渣壁过渡是熔滴沿着熔渣的壁面流入熔池的一种过渡形式。
第三节母材熔化与焊缝成形一、焊缝形成过程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一定形状和尺寸的液态熔池。
随着电弧的移动熔池前端的焊件不断被熔化进入熔池中，熔池后部则不断冷却结晶形成焊缝。
熔池的体积由电弧的热作用决定，而熔池的形状则取决于电弧对熔池的作用力。
焊缝的结晶总是从熔池边缘处母材的原始晶粒开始，沿着熔池散热的相反方向进行，直至熔池中心与从不同方向结晶而来的晶粒相遇时为止。
因此，所有的结晶晶粒方向都与熔池的池壁相垂直。
二、焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝形状即是焊件熔化区横截面的形状，我们通常用焊缝有效厚度S、焊缝宽度c和余高h三个参数来表示。
焊缝成形系数φ＝c/S余高系数ψ＝c/h熔合比γ＝A m/（A m＋A H）三、焊接工艺参数对焊缝成形的影响通常对焊缝影响较大的焊接参数有：焊接电压、焊接电流、焊接速度、热输入等。
1、焊接参数的影响（1）焊接电流I↗；φ↘；（2）电弧电压U↗；S↘，h↘；（3）焊接速度V↗；c↘，h↘，S↘；2、工艺因素的影响（1）电流种类与极性（2）焊丝直径和伸出长度焊丝直径↘；电流密度越大，对焊件加热越集中；电磁收缩力越大，焊缝厚度、余高增大。
伸出长度↗；电阻增大，电阻热增大，焊丝熔化速度加快，余高增加，焊缝厚度略微减小。
（3）电极倾角（前倾、后倾）（4）焊件倾角（上坡焊、下坡焊）3、结构因素（1）焊件材料和厚度（2）坡口和间隙四、焊缝成形缺陷的产生及防止1、焊缝外形尺寸不符合要求现象：焊缝表面高低不平、焊缝波纹粗劣、纵向宽度不均匀、余高过高或过低等。
可能原因：坡口角度不当、装配间隙不均匀、焊接参数选择不当、操作人员技术不熟练等。
2、咬边现象：由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。
可能原因：采用大电流焊接告诉焊接或焊角焊缝时一次焊接的焊脚尺寸过大，电压过高等都可能出现咬边现象。
3、为焊透和未熔合现象：焊接接头根部未完全熔透的现象。
可能原因：焊接电流过小、焊速过高、坡口尺寸不合适等。
4、焊瘤现象：焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。
可能原因：填充金属量过多、焊接速度慢、电弧电压过低，电流过大、焊丝直径过长等都会产生焊瘤。
5、焊穿及塌陷现象：焊缝上形成穿孔的现象称为焊穿。
现象：熔化的金属从焊缝背面漏出，使焊缝正面下凹、背面凸起的现象称为塌陷。
可能原因：焊接电流过大、焊接速度过小或坡口嫌隙过大等。