焊接方法知识点整理

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第一章电弧物理基础

1.电弧：在一定条件下通过两电极间气体的一种导电过程。或一种气体放电现象。

2.等离子体态：由于电离气体整体行为表现为电中性，即电离气体内正负电荷数相等，所以称这种气体状态为等离子态。焊接电弧本质是一种等离子体。

3.气体粒子的碰撞：弹性：气体粒子只产生动能的传递和再分配，碰撞后粒子动能之和不变。非弹性：部分或全部转化为内能，如果此内能大于激励电压则粒子被激励，如果此能量大于电离电压时也产生电离。只有非弹性碰撞才产生电离过程，为气体空间制造带电粒子。

4. 气体的电离：按是否需要外界电离源来维持放电，分为自持放电、非自持放电。

非自持放电：带电粒子由外界电离源所引起，呈暗放电状态，外界电离源取消后，放电立刻停止。自持放电：当电流大于一定数值时，气体导电过程本身可以产生所需带电粒子，放电过程可以维持，成为自持放电。

自持放电区间：自持暗放电、辉光放电、电弧放电。

5. 电弧放电特点：1）电流密度大，2）阴极电压低，3）高温（非常适合焊接需要）

6. 电离：在一定条件下，中性气体分子或原子分离为正离子或电子的现象称电离。

7. 第一电离能：使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量为第一电离能，eV 为单位。

8. 电离种类：热电离、电场电离、光电离。

热电离：高温下气体粒子受热作用，在热运动中相互碰撞产生的。

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。

光电离：中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象。

9. 电子发射：热发射、电场发射、热发射、粒子碰撞发射。

电子发射：阴极表面的分子或原子，接受外界能量而释放自由电子到电弧空间的现象。逸出功：产生电子发射需要的最低外加能量。金属表面带有氧化物，逸出功小。

热发射：金属表面承受热作用，电子具有大于逸出功而产生电子发射的现象。

电场发射：金属表面温度不高，但存在强电场并在表面附近形成加大电位差时，金属内自由电子受库仑力，到一定程度时，阴极有较多电子发射出来，这种现象为电场发射，或自发射。

光发射：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，冲破金属表面的制约飞到金属外面来的现象。条件w eU h ≥γ粒子碰撞发射：高速运动粒子碰撞金属表面时，将能量传给金属表面的电子，使得其能量增加而跑出金属表面的现象。

10.热阴极材料：热发射为主（沸点高的钨做阴极材料）

冷阴极材料：电场发射为主（钢、铜、铝、铁做阴极）（热发射不能提供足够电子，需要其他方式补充）

11.电弧三个区域：阴极区、弧柱区、阳极区。

电弧与电源负极所接的一端为阴极区，电压为阴极压降。与正极相接一端阳极区，阳极压降。

12. 电弧的辐射：黑体辐射、激发辐射、复合辐射、轫致辐射

第二章焊接电弧的特性

1. 焊接电弧静特性：一定长度电弧在稳定状态下，电弧电压Uf 与电弧电流If 之间的关系为焊接电弧的静态伏安特性，简称静特性。

下降特性：当电流较小时，电弧电压随着电流的增加而减小，电弧具有负阻特性。

平特性：电流增大一定值后，电流再增加，电压几乎不变，呈平特性。

上升特性：电流较大时，电压随电流增加而升高，呈上升特性。

2. 影响电弧静特性的因素：

1）电弧长度的影响：电流一定时，弧长增加电弧电压随之增加。

2）气体介质成分的影响：电离电压较高的气体不易电离，电流一定时，需要较高的电场强度，从而使电弧电压升高。导热性好的气体及多原子气体热解离能高，冷却作用强，要求大电弧能量，所以一定时场强E 必增加，因而电弧电压升高。

3）气体介质压力的影响：其他条件一定，气体压力增加，气体粒子密度增加，带走热量增加，电弧截面将收缩，使弧柱场强及电弧电压均增大。

焊条电弧焊、埋弧焊--水平段 | TIG 、微束等离子弧焊、等离子弧焊--水平段电流很小，微束等离子弧焊、TIG--下降段| 熔化极气保焊、水下焊--上升段

3. 电弧动特性：焊接电流增大过程中,由于焊接电弧此前处于相对低的温度状态,电流的增加需要有较强的电场进行驱动,因此表现出电弧电压有某种程度的增加;在焊接电流减小的过程中,由于焊接电流此前已处于较高的温度状态,电弧的热惯性不能立即对电流减小作出反应,电弧中仍然有较多游离的带电粒子,电弧导电性仍然很强,使电弧电压处于相对较低的水平,从而形成了回线状的电弧动特性曲线。

4. 焊接电弧产热机构：

1）弧柱的产热机构：从电源吸收点能转化为热能的作用几乎完全由电子来承担，在弧柱中，外加电能大部分将转化为热能。

2）阴极区产热机构：阴极区电子和正离子不断产生、运动、消失，同时伴随能量转换与传递

)(T W K k U U U I P --=阴极区产热总能量PK ；阴极区压降UK;逸出电压UW ；弧柱温度等效电压UT

3）阳极区产热机构：电子流、正离子流。)(T W A A U U U I P ++=;PA 阳极产热总能量；UA 阳极区压降

5. 焊接电弧热效率η：电弧焊中，电能转化的热能并不能全部用来加热融化焊丝与焊件，一部分会因为热损失而做无用功。用于加热、熔化焊丝与焊件的电弧热功率称为有效热功率。

6. 电弧力及其作用：

1）电弧收缩力：当电流流过导体时，电流可以看成是有许多相距

很近的平行同向电流线组成，这些电流线之间相互吸引。如果是可变形导体，将使导体收缩，该现象称为电磁收缩效应。流体中各方向压力相同，因此这个电压将产生由电弧小直径端指向大直径端。电磁静压力：轴向推力弧柱轴线处最大，沿径向向外逐渐降低，在焊件上此力表现为对熔池的压力称为电磁静压力。

2）等离子流力：电磁中等离子流具有很高的速度，这种等离子气流高速运动形成的力称为等离子流力。等离子流力可以增大电弧的刚直性；促使熔滴轴向过渡，减少飞溅；对熔池产生附加动压力，可增大熔深和对熔池的搅拌作用。

3）斑点压力：①正离子和电子对电极的撞击力

②电磁收缩力

③电极材料蒸发的反作用力

④细熔滴的冲击力

⑤短路过渡时局部气体膨胀产生的冲击力

7. 电弧力的影响因素：气体介质、电流和电弧电压、焊丝直径、电极、钨极端部几何形状、电流的脉动。

8. 焊接电弧种类：直流电弧、交流电弧、脉冲电弧

第三章焊材的熔化与熔滴过渡

1. 电弧引燃后，焊芯立即被加热熔化，随后焊条引弧端的药皮由与焊芯相接触的内层开始被加热和熔化，并迅速向药皮外层扩展。药皮熔化内层超过外层，一段时间后，焊条端部形成套筒。

2. 加热熔化焊条的能量：

（1）电弧热利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源

（2）化学热一利用可燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所生的热能作为焊接热源

（3）电阻热一利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源。

3.稳弧剂、造渣剂、脱氧剂、造气剂、合金剂、增塑剂、粘结剂。

4.焊条熔滴过渡形态：粗熔滴过度、渣壁过渡、喷射过渡、爆炸过渡。