熔焊复习纲要

绪论

焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种加工方法。

焊接方法分类：

1.熔焊：利用热源加热被焊母材的连接处使之发生熔化，利用液相之间的相溶及液、固两相原子的紧密接触来实现原子间的结合。

2.压焊：对被焊母材的连接表面施加压力使两个连接表面的原子相互紧密接触，产生足够的结合力。

3.钎焊：对填充材料进行加热使之熔化，利用液态填充材料对固态母材润湿，使液、固两相的原子紧密接触，充分扩散，从而产生足够的结合力。

熔焊方法的特点：

1.焊接时母材局部在不承受外加压力的情况下被加热熔化。

2.焊接时须采取更为有效的空气隔离的措施。

3.两种被焊材料之间需具有必要的冶金相容性。

4.焊接时焊接接头经历了更为复杂的冶金过程。

第一章焊接电弧

焊接电弧：由焊接电源供给能量，在具有一定的电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

电弧放电可分为非自持放电区和自持放电区。非自持放电区内的气体导电所需要的带电粒子需要外加措施，外加措施撤除后放电停止。自持放电区内气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子。

电弧放电的特点：电流最大、电压最低、温度最高、发光最强。

两电极之间产生气体放电的条件：带电粒子和一定强度的电场。带电粒子指电子和正负离子。引燃和维弧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子主要是依靠电弧中气体介质的电力和电极的电子发射两个物理现象产生。

解离：当能量足够大时，有多原子构成的气体分子就会分解为原子状态，这个过程称为解离。

电离：在外加能量的作用下，使中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象称为电离。

气体电离电压：电子脱离原子或分子所需的外加能量大小，说明了某种气体电离的难易程度。

激励：当中性气体分子或原子受到外加能量的作用不足以使电子完全脱离气体分子或原子时，而使电子从较低的能级转移到较高的能级的现象称为激励。加热、电场作用和光辐射均可产生激励现象。

最低激励能：使中性气体分子或原子激励所需最小外加能。若以伏来表示则称为激励电压。激励电压越小说明气体原子或分子越容易发生激励。

电离的种类：

1.热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离。

2.场致电离：当气体中有电场作用时，气体中的带电粒子被加速，电能被转换为带电粒子的动能，当其动能增加到一定程度时能与中性粒子产生非弹性碰撞，使之电离。由电子与中性粒子的非弹性碰撞引起，有连锁反应性质。

3.光电离：中性粒子接受光辐射作用而产生的电离现象。只有当光辐射波长小于临界波长时，中性气体粒子才可能被直接电离。

气体粒子碰撞产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞是非破坏性的，只能发生动能的传递和再分配以及粒子运动速度和温度变化。非弹性碰撞是破坏性的，在动能较大时产生，被碰撞气体离子内部结构发生变化。

电离度X反映了电弧气氛被电离程度，X=电离后的电子或离子的密度/电离前中性粒子的密度

电子发射：电极表面接受一定的外加能量作用，使其内部的电子冲破电极表面的束缚而飞到电弧空间的现象。电子发射需要逸出功

电子发射的分类：

1.热发射：金属表面承受热作用而产生电子发射的现象。

2.场致发射：有强电场作用时，电子获得足够能量飞入电弧空间。这种从电极表面飞出电子的现象称为场致发射。

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表面。这一现象称为光发射。

4.粒子碰撞发射：当高速运动的粒子碰撞金属电极表面时，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加丙飞出电极表面。

接触式引弧分为短路阶段、分离阶段和燃弧阶段。

非接触式引弧分为激发和燃弧两个阶段。

电弧的静特性：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。

电弧的动特性：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。

焊接电弧力影响因素：焊接电流和电弧电压、焊丝直径、电极特性、气体介质钨极端部几何形状、电流脉动

电弧稳定性：直流>脉冲直流>交流

第二章焊丝的熔化和熔滴过渡

熔滴过渡可分为：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。

短路过渡：在向熔池方向的表面张力和电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去。

短路过渡过程：电弧燃烧形成熔滴→熔滴长大并与熔池短路熄弧→液桥缩颈断开而过度→电弧再引燃。

短路过渡特点：

1.燃弧、短路交替进行。

2.焊接电流较小，但短路时峰值电流是平均电流的几倍。

3.一般采用细丝。

第三章母材的熔化和焊缝成形

双椭圆分布热源：由于电弧沿焊接方向运动由于电弧沿焊接方向运动，电弧热流围绕加热斑点中心不对称分布。由于焊接速度的影响，电弧前方的加热区域要比电弧后方的小；加热斑点不是圆形，而是椭圆形，并且电弧前、后的椭圆形状也不相同。

加热斑点分为加热斑点区和活性斑点区

熔合比：母材面积和焊缝总面积之比

Γ=AM/（AM+AB）

焊接参数对焊缝成形的影响：焊接电流、电弧电压和焊接速度。

焊接电流的种类极性和电极尺寸对焊缝成形的影响：焊接电流的种类和极性、钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度。

其它工艺因素对焊缝成形的影响：坡口和间隙、电极倾角、焊件倾角、焊件材质和厚度、焊剂焊条药皮和保护气体。

焊缝成形的缺陷：

未熔合和未焊透：由于焊接电流小、焊接速度过高引起。应选择合适的焊接参数，设计合适的焊接坡口形式以及装备间隙。

烧穿：焊接电流过大、焊接速度过小。

塌陷：熔池过大、固态金属对熔化金属的表面张力不足。

咬边：焊缝的焊趾部位被熔化了的母材因填充金属不足而产生缺口。

第四章电弧焊自动控制基础

智能机器人三要素：感觉要素、运动要素、思考要素。

电弧焊工艺对焊接机器人的基本要求：