电弧焊基础知识

电弧焊基础知识

第一节焊接电弧

目的与要求：了解电弧的实质、获得的途径、电弧各区域及其导电机构的特点、能量与温度的分布规律；掌握电弧偏吹的概念及影响因素、解决措施。

一、焊接电弧的物理基础

（一）电弧及其电场强度分布

电弧的实质：气体放电（导电）

电弧的特点：低电压、大电流、温度高、亮度大

（二）电弧中带电粒子的产生

获得电弧的途径：气体电离+电子发射

1、电离的种类：

热电离场致电离光电离

电离能及其与引弧的关系

2、（阴极）电子发射

热发射场致发射光发射粒子碰撞发射

逸出功及其与引弧的关系

1、电离的种类：

热电离场致电离光电离

电离能及其与引弧的关系

2、（阴极）电子发射

热发射场致发射光发射粒子碰撞发射

逸出功及其与引弧的关系

二、焊接电弧的导电特性

电弧的三个区域：阴极区弧柱区阳极区

（一）弧柱区的导电特性

最小电压原理（难点，通过水珠的形状与能量的关系辅以解释说明）

（二）阴极区的导电特性

1、热发射型

2、电场发射型阴极斑点

（三）阳极区的导电特

1、阳极斑点

2、阳极区导电形式

三、焊接电弧的工艺特性

电弧的工艺特性主要包括：热能特性、力学特性、电弧稳定性等。

（一）电弧的热能特性

1、电弧热的形成机构

电弧的弧柱、阴极区、阳极区的产热特性各不相同。

⑴弧柱的产热

⑵阴极区的产热特性

⑶阳极区的产热特性

2、电弧的温度分布

⑴轴向－两极区低弧柱区高

⑵径向－中心高四周低

3、焊接电弧的热效率及能量密度

电弧产热的一部分热量会通过对流、传导、辐射等形式散失，所以会存在热效率问题。

能量密度分布：轴向－两极区大弧柱区小径向－中心大四周小

（二）、电弧的力学特性

1、电弧力类型及作用（重点）

电磁（收缩）力——使电弧获得刚直性，促进熔滴过渡

等离子流力——促进熔滴过渡

斑点（压）力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡

电极材料蒸发的反作用力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡

熔滴(droplet)冲击力——对熔池造成冲击

短路爆破力——短路时产生，导致飞溅

2、电弧力的主要影响因素

气体介质、焊接电流和电压、焊丝（条）直径、极性和电极端部形状等。

四、焊接电弧的稳定性

电弧稳定性的概念（P19）

影响电弧稳定性的因素：电源、外界因素、药皮（芯）（焊剂）、

磁偏吹等

二节焊丝的熔化与熔滴过渡

目的与要求：了解并掌握焊接电弧热和力的特点。掌握溶滴过渡的形式、特点，初步掌握其应用。

一、焊丝的加热和熔化特性

（一）焊丝的热源

焊丝熔化的热源电弧热（主）+电阻热（次）

（二）焊丝的熔化特性

焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系

区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念：

熔化速度(mm/min & kg/h) 熔化系数(g/A?h)熔敷系数(g/A?h)熔敷速度(kg/h) 熔敷效率(%)飞溅率(%) 损失系数(%)

焊丝的熔化特性主要受焊丝材料、直径和伸出长度等因素影响。

二、熔滴上的作用力（重点）

熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。

1、重力

2、表面张力

3、电弧力（注意其包含几项力在内！）

4、熔滴爆破力

5、电弧的气体吹送力

在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式

三、熔滴过渡及特点（难点：从力的角度出发、从其规律讲起）

熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有影响。

规律：随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。

熔滴过渡：自由过渡、接触过渡、渣壁过渡

每一种又可以再分为不同的亚型。目前，熔滴过渡的名称尚未规范、统一。

自由过渡（重点）：

滴状过渡

喷射过渡:易在（富）氩气氛种获得，熔深大\熔敷效率高，适用于中、厚板平位置的填充、盖面。（有上、下限电流\可加脉冲）

爆炸过渡??

接触过渡：

短路过渡（重点）：在各种气氛中，低电压、细焊丝（小电流）（但电流密度不小）均可获得；热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好但一般飞溅较大；适用于薄板焊接或中厚板的打底焊接。

搭桥过渡?

渣壁过渡：沿渣壳（埋弧焊）沿套筒（焊条电弧焊）

常见焊接方法的熔滴过渡形式

焊条手工焊

酸性焊条：细滴过渡

碱性焊条：粗滴过渡+短路过渡

CO2焊：滴状过渡（粗丝）、短路过渡、表面张力过渡（STT）（细丝）

MIG（焊铝）：喷射过渡、亚射流过渡

MAG（熔滴过渡形式最多、最灵活）：短路过渡

关于熔滴过渡技术的最新发展（特别介绍）

STT、冷金属过渡（CMT）

双脉冲（超脉冲）（double pulse、super pulse）过渡

第三节母材熔化与焊缝成形

目的与要求：了解焊丝加热和熔化的过程，了解并掌握焊缝形成的规律及其与焊接质量的关系。

一、焊缝(weld)形成过程

母材熔化形成熔池／熔池凝固形成焊缝——熔池形状与焊缝质量有关（《熔焊原理》）

二、焊缝形状与焊缝质量的关系

焊缝成形的基本参数：

熔深(penetration或depth of penetration)

熔宽（width）

余高(reinforcement或excess weld metal)

焊缝成形系数(form factor of weld)=焊缝宽度／焊缝厚度

三、焊接工艺因素对焊缝成形的影响（重点）

1、焊接工艺参数