金属熔焊工艺

种。
电弧
A+
+
-
e
非自持放电
自持放电
暗放电
Ua
暗放电 辉光放电
U
电弧放电
I 导体导电
Ia
二） 带电粒子的产生过程 产生方式： 电离： 气体中性原子或分子（ A ）分离为正离子
（ A+ ）和电子（ e ）的过程。 电子发射： 金属表面逸出电子的现象
（一）电离、激励与解离
1、电离：在一定条件下中性原子或分子分离成A+及e的现象。
3） 光电离：A直接捕捉光量子并吸收其能量而电离。 波长越小越易促进光电离，电弧波长包括红外线、紫外线 可见光、可使AI、K、Na原子光电离。但不能使Ar、He、
Fe 等电离。
（二）电子发射
1、基本概念 1） 电子发射：电子从金属表面逸出的现象。
金属熔焊工艺
目前，几乎所有部门（如机械制造、 石油化工、交通能源、冶金、电子、 航空航天等）都离不开焊接技术。
绪论
•
基本内容
掌握焊接基本概念、理解焊接本质、特点及分类
一、焊接的基本概念：
焊接是通过适当的物理、化学方法，使两个分离的固体 通过原子间的结合力结合起来的一种连接方法。
1) 固体结合
金属 — 金属
A → A+ + e - Wi A
A+ + e
• 电离能：原子或分子电离所需要的能量 单位为J或ev • 电子伏：一个电子被1V的电压所加速得到的能量。 • 电离电压：电离能/电子带电量。 一次电离：A→A++e（为主） 二次电离：A+→A+++e
n次电离：A（n-1）+→An++e
多原子分子的电离：
与其
他机
2）焊接接头是通过原子间的结合力实现的连接 械连
，均匀性及整体性好、刚度大，在外力作用下不像 接方
机械连接那样产生较大的变形。
法相 比较
3）焊接结构具有良好的气密性、水密性，这是
其他连接方法无法比拟的。
4）可连接不同类型的金属材料、不同形状及 尺寸的材料，可使金属结构中材料的分布更 合理。
放大 氧化物
因此： 采取必要的措施。
10m
二、焊接的分类(电极熔化、自动化、工艺特征族系法等)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
利用一定的热源，使构件的被连接部位 熔化焊：局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一
体的方法称为熔焊。
焊接
利用摩擦、扩散和加压等物理手段，克服 两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其 压力焊：它污染物，使两个连接表面上的原子相互 接近到晶格距离，从而在固态条件下实现 连接的方法。（锻焊）
4、电离的分类：
1） 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离。(为主) 实质：中性粒子子由于受热与电子碰撞，接收电子能量而
电离。 电离度：电离了的粒子数量与电离前离子数量之比。 0.01%0.12% 热解离：在热量的作用下，多原子分子分解为原子。 解离能：分子热解离所需要的能量
2） 电场作用下的电离：A+、e在电场作用下被加速、与A碰撞 使其电离的过程。 主要是e的作用：电子获得的能量是A+的4倍。
熔化极 电弧焊
电弧焊：
非熔化极
电弧焊
手工电弧焊 埋弧焊 熔化极气体保护焊(GMAW)
CO2焊 螺柱焊
钨 极 氩 弧 焊 （ GTAW ） 等离子弧焊
原子氢焊
电 源
电弧焊
电极 工件
三、 焊接的特点：
1）焊接可将各个零部件直接连接起来，无需其
他附加件，接头强度一般也能达到与母材相同，因
此，焊接产品的重量轻、成本低。
多原子分子电离能小于对应原子的电离能，因此，一 般先分解为原子（解离）后再电离。 多原子分子电离时候，电离电压比原子状态的电离电 压电离电压要高些，因此可直接电离。 例如：H——13.5V，H2——15.4
有些却反常：NO 9.5V，14.5V，13.5V
不同种气体时，电离电压低的首先被电离。
2、 激励：气体原子得到的一定的能量，虽然小于Wi，但可 使电子从低能级跃迁到高能级。这种现象叫激励。（非稳
定状态）
• 激励能：所需的最小外加能量叫激励能We。 • 激励能电压：激励能We/e。
3、能量传递方式
1） 碰撞：粒子间通过相互碰撞而交换能量
弹性碰撞：仅发生动能再分配
A非弹性碰AAe撞-+：交换的A能量→势能e，从而导致电离或激励。
A
h eUi
2） 光辐射：在光的辐射下，中性粒子直接吸收光量子 的能量。
金属 — 非金属
非金属 — 非金属
2) 依靠原子间的结合力 --- 焊接本质 通过原子间的结合力将两个固体连接起来，对于金属 来说，必须产生金属键，也就是说，被连接表面要接 近到原子晶格间距。
3) 要通过一定的物理、化学过程 加热：电弧焊、钎焊
加压：冷压焊
加热+加压：电阻焊、扩散焊
d d要求达到：3~5*10-1nm
5）可将结构复杂的大型构件分解为许多小型 零部件分别加工，然后再将这些零部件焊接 起来，这样就简化了金属结构的加工工艺、 缩短了加工周期。
6）焊接是一种“柔性”加工工艺，既适用于 大批量生产，又适用于小批量生产。
与铸造 及锻造 相比
缺点：
应力大、变形大、组织性能的不均匀性
第一章
焊接电弧
一 基本要求 熟练掌握本章的基本概念，理解并掌握最小电压原理、电弧力。了解电弧
§1-1 电弧物理基础
一） 电弧的基本概念
1、电弧：电弧是一种气体放电 现象，通过放电将电能转变 为热能与机械能。
2、气体放电：两极间的气体被击穿而导电的过程。
•
非自持放电：放电本身不能产生导电所需的带电粒
子（A+、e）。
•
自持放电：放电本身能产生导电所需的带电粒子
（A+、e）；有暗放电、 辉光放电、 电弧放电等三
各个区域的组成、导电机构、产热机构、交流电弧的特点以及阴极斑点的特点 及其对焊接质量的影响。
二 基本概念 电弧、气体放电、电离、电子发射、阴极斑点、阳极斑点、刚直性、
磁偏吹、电离能、逸出功、电离电压、逸出电压 三 难点 1）最小电压原理 2）电弧的导电机构 四 重点 1）电弧、电离、气体放电、刚直性、磁偏吹等一些基本概念。 2）电弧力。 3）电弧的产热机理。 4）阴极斑点的特点。 5）最小电压原理。
钎焊：
采用熔点比母材低的材料作钎料，将焊件 和钎料加热至高于钎料熔点、但低于母材 熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料充 满接头间隙，熔化钎料润湿母材表面，冷 却后结晶形成冶金结合。（软硬钎焊450）
加热
钎 料
熔化焊
钎焊 加压
压力焊
熔化焊：
电弧焊 气焊 铝热焊 电渣焊
电子束焊 激光焊
根据热源来分类