(设备管理)焊接方法及设备(杨峰)

2011年焊接方法及设备总复习

1. 焊接电弧的基本特点是什么？P7

答：电压低，只有10~50V。电流调节范围大，可从几安～几千安。温度高。发光强。

2．解释电极表面导电现象――阴极斑点与阳极斑点？

答：电弧燃烧时通常在阴极表面上可以看到一个很小但很亮的斑点，称为印记斑点，它是点子集中发射的地方，电流密度大。通常在阳极表面也可以看到一个很小但很亮的斑点，成为阳极斑点，是集中接收点子的地方，电流密度也很大。

3. 最小电压原理的内容是什么？可以用来解释什么电弧现象？

答：内容：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定的弧长上的电压最小，这意味着电弧总是保持着最小的能耗。利用最小电压原理可以解释电弧过程中的许多现象，如，当外部向电弧吹风时使之强制冷却时，会发现电弧会自动的缩小其断面面积，这正是电弧这一特性决定的。

4. 什么是焊接电弧的负载特性？P21、24

答：焊接电弧的静特性：

指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，也称伏—安特性。焊接电弧是非线性负载，即电弧两端的电压与电流之间不成比例的关系。当焊接电流在很大范围内变化时，焊接电弧的静特性曲线是一条呈U型的曲线，故也称U形特性。它包含下降特性、平特性和上升特性。其中，下降特性区电流小，电弧电压随着电流的增加而下降，呈负阻性；平特性区电流中等，电弧电压在变化时可近似地看成不变；上升特性区电流大，电弧电压随着电流的增大而增大，呈正阻性。

焊接电弧的动特性：

定义：对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系，称为焊接电弧的动特性。它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。

当焊接电弧燃烧时，恒定不变的直流电弧不存在动特性问题，只有交流电弧和电流变动的直流电弧（如脉冲电流、脉动电流、高频电流等）才存在动特性问题。

5．焊接电弧的产热机构？

答：（1）弧柱的产热机构：电能→热能

1）本质：A+、e在电场作用下被加速、使其动能增大的过程,其宏观表现即为温度上升从而产热;由于运动速度，自由程度不同，A+、e得到的能量不同，TA+、Te、TA有可能不同。电子动能：定向运动动能—Ie；散乱运动动能即热运动，表现为热能。

2）产热量：P c=I a ´U a 主要用于散热损失即对流、幅射、传导。

3）影响因素：不仅取决于电流，凡是影响Ua的因素均影响弧柱的产热。

（2）阴极区的产热

1）本质：产生电子、接受正离子的过程中有能量变化，这些能量的平衡结果就是产热，由三部分组成：电子逸出阴极时消耗能量-I´Uw；电子进入弧柱前被电场（Ek）加速得到一部分能量+I a´U k；电子进入弧柱时带走的能量：-I´UT（温度等效电压）。

2）产热公式：Pk=I´（Uk-Uw-UT）

3）作用：用于加热阴极

（3）阳极区的产热机构

1）本质：接受电子、产生A+过程中伴随的能量转换，由三部分组成：e被UA加速所得

到的能量+e UA；电子带来的逸出功+I´Uw；电子带来的相当于弧柱温度那部分能量+I´Uw。 2）产热公式：PA=I´（UA+Uw+UT）

3）作用：用于加热阳极

6．焊接电弧中的作用力包括哪些？影响其的因素包括？

答：焊接电弧中的作用力：电磁收缩力，等离子流力，斑点压力。

影响因素：

1）焊接电流和电弧电压焊接电流增大，电弧力增大，焊接电压升高，电弧力降低。

2）焊丝直径焊接电流相同时，焊丝直径越小，电流密度越大，电弧电磁力越大，同时，造成电弧锥形越明显，等离子流力越大，使总的电弧力越大。

3）电极的极性电极的极性对不同的焊接方法的电弧力影响不同，对于熔化极气体保护焊，当采用直流正接时，焊丝接负，产生的电弧力较小。对于钨极氩弧焊，采用正接时产生的电弧压力大。

4）气体介质不同种类的气体介质热物理性能不同，对电弧力的影响也不同。导热性强的气体或分子是由多原子组成的气体，消耗的热量多，引起电弧的收缩，导致电弧力增加。当电弧空间气体压力增加或气体流量增加时，也会引起电弧收缩，导致电弧增加。

5）钨极端部的几何形状当钨极端部的角度变化时，电弧力也发生变化，当角度为45°时具有最大的电弧压力。

6）电流的脉动当电流以某一规律变化时，电弧力相应地发生变化。低频脉冲焊时，电弧力随电流的变化而变化。对于工频交流钨极氩弧焊，其电弧力低于直流正接时的压力，而高于直流反接时的压力。当脉冲频率增加时，电弧力的变化逐渐滞后于电流的变化。当频率高于几千赫兹时，由于高频效应增加，在平均电流值相同的情况下，随着电流脉冲频率的增加电弧力增大。

7. 如何解释焊丝的熔化速度？其影响因素包括？（P37）

答：熔化速度：单位时间内焊丝的熔化长度或熔化质量。

1）焊接电流的影响：电流增大，焊丝的电阻和电阻热增加，熔化速度加快。

2）电弧电压的影响:弧长处于2-8mm时，电压升高，融化速度变慢。

3）焊丝直径的影响：电流一定，焊丝直径越细，电阻热越大，熔化速度越快。

4）焊丝伸出长度的影响：伸出长度越长，电阻热越大，熔化速度越快。

5）焊丝材料的影响：材料不同，电阻率不同，所产生的电阻热不同。

6）气体介质及焊丝极性的影响。

8. 熔滴过渡时的飞溅及影响因素？（p52）

答：飞溅：焊接过程中，熔化的金属颗粒或熔渣向周围飞散的现象。

原因：

1）气体爆炸引起的飞溅。用涂料焊条焊接及活性气体保护焊时，由于冶金反应在液体内部将产生大量CO气体，气体的析出十分猛烈，犹如爆炸，使液体金属发生粉碎行的熔滴，溅落在焊缝两侧的母材上，成为飞溅。

2）斑点压力引起的飞溅。斑点压力是阻碍熔滴过渡的力，焊条端部的熔滴在斑点压力的作用下，十分不稳定，不断的跳动，有时被顶在焊丝的侧面，甚至使熔滴上挠，最终在重力和斑点压力的共同作用下，脱离焊丝成为飞溅。

3）短路过渡引起的飞溅。CO2气体保护焊采用短路过渡时，在短路的最后阶段，如果还继续增大焊接电流，这时的电磁收缩力使熔滴往上飞起，引起强烈飞溅。