电弧焊基础
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识焊接工程基础一、对不同熔滴过渡形式进行比较，包括形成条件、熔滴过渡过程的不同特点、应用等内容。
答：电弧焊的熔滴过渡形式可以分为自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。
1、自由过渡熔滴从焊丝端部脱落后，经电弧空间自由地的飞行二落入熔池，熔滴脱离焊丝末端一、前不与熔池接触。
按过渡形态不同分为滴状过渡、喷射过渡和爆炸过渡。
1）滴状过渡：（1）大滴过渡a、滴落过渡：高电压、小电流、MIG焊b、排斥过渡：高电压、小电流、CO2焊（2）细颗粒过渡：较大电流的CO2焊当电流较小时，在电弧作用力下，随着焊丝融化，熔滴逐渐长大，当熔滴的重力能够克服其表面张力的作用时，就以较大的颗粒脱离焊丝，落入熔池实现熔滴过渡。
电流较大，电磁收缩力增大，表面张力作用减小，熔滴在脱离焊丝之前就偏离了焊丝轴线，甚至上翘，脱离之后不能沿焊丝轴向过渡时，成为排斥过渡。
这两种过渡的熔滴都较大，一般大于焊丝直径，属于大滴过渡。
大滴过渡的熔滴大，行成时间长，影响电弧稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较多，生产中很少采用。
当电流较大时，电磁收缩力大，熔滴的表面张力减小，熔滴细化，其直径一般等于或略小于焊丝直径，熔滴向熔池过渡频率增加，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好，这种过渡形式称为细颗粒过渡，在生产中广泛应用。
2）喷射过渡：（1）射滴过渡铝MIG焊及钢焊丝脉冲焊（2）亚射流过渡铝、镁及其合金的熔化极气体保护焊（3）射滴过渡钢焊丝MIG焊（4）旋转射流过渡特大电流MIG焊电流增加时，熔滴的尺寸变得更小，过渡频率也急剧提高，在电弧力的的强制作用下，熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向飞速的射向熔池，这种过渡形式称为喷射过渡。
射滴过渡是介于滴状过渡与连续射流过度之间的一种熔滴过渡形式，熔滴直径与焊丝直径相近，过渡时有明显的熔滴分离。
其工艺条件与连续射流过渡有相似之处，主要适用于钢焊丝脉冲焊及铝合金焊丝融化及气体保护焊。
亚射流过渡是介于短路过渡与舍滴过渡之间的一种过渡形式，形成条件：大电流，低电压，反极性，CO2气氛和粗焊丝。
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。
焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。
电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。
由于开头产生电弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。
一般直流电焊机的空载电压为40~90V，沟通电焊机为50～80V。
当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16—35V，这个电压称为工作电压。
一、手工电弧焊机常用的手工电弧焊机有沟通弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
沟通弧焊机是一个特别的降压变压器，具有陡降的外特性。
焊接电源的调整主要是通过调整焊机感抗值来实现的，其基本方式为变动铁芯或动绕组的位置或调整芯的饱和程度等。
沟通弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
旋转式直流弧焊机是一种专供电弧焊用的特别型式的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。
原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。
直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满意焊接工艺所要求的性能。
整流式直流弧焊机由主变压器、整流器组、调整装置和冷却风扇等装置组成。
这类焊机由于多采纳硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
全部使用的电焊机必需符合焊机标准规定的平安要求。
1、假如手工电弧焊机的空载电压高于焊机标准规定的限值，而又在有触电危急的场所作业，则焊机必需采纳空载自动断电装置等防触电的平安措施。
2、电焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符。
如在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特别环境中作业，应使用适合特别环境条件性能的电焊机，或实行防护措施。
3、应防止电焊机受到碰撞或猛烈震惊，特殊是整流式电焊机。
室外使用的电焊机必需有防雨雪的防护设施。
为防止触电，电焊机外露的带电部分应设有完好的防护(隔离)装置，电焊暴露的接线柱必需设有防护罩。
电弧焊-基础知识
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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。
冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（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 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
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（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是一种常见的焊接方法，也是一项高风险的工作。
为了确保焊工和周围人员的安全，必须掌握一些基本的安全知识。
以下是手工电弧焊的安全基础知识。
1. 物理安全知识- 确保工作区域干燥，避免在潮湿或多雨的环境中焊接。
- 检查和确保工作区域没有易燃物品或可燃气体，以减少火灾的风险。
- 清理工作区域，确保没有杂物，尤其是易燃杂物，以避免触电或火灾事故。
- 使用焊接面罩、防火面罩、手套、防护服和耳塞等个人防护装备，以保护自己免受火花、热辐射、紫外线辐射和噪音的伤害。
2. 电气安全知识- 在进行任何维护或检修操作之前，确保电源已经关闭并断开连接，以避免触电。
- 使用绝缘电缆，并确保电源线路和插头的绝缘性能良好，以减少触电的风险。
- 使用与电焊工作相匹配的标准和规范的电缆、插头和插座，以确保正常工作和良好的电气连接。
- 定期检查电缆和插头的外观，确保没有裂纹、磨损或暴露的导线，以避免电击事故。
- 确保工作区域有地检测装置，以检测是否有电流通过焊接设备或焊工，以及确保接地线和电源线之间有良好的接地连接。
- 在使用多次接插头时，确保每个插头的接地线连接良好，以避免接地失效。
3. 气体安全知识- 对于使用气体作为焊接介质的焊接过程，必须掌握相关的气体安全知识。
- 使用气瓶时，确保气瓶安全且处于稳固的位置。
避免气瓶倒塌或破裂导致的意外事故。
- 检查气瓶上的压力表，确保气瓶中有足够的气体供应，以避免在焊接过程中气体不足而导致的问题。
- 气瓶上的阀门应保持关闭状态，除非气瓶正在使用中。
在工作完成后，立即关闭气瓶，并确保气瓶阀门处于关闭状态。
- 在连接和更换气瓶时，使用正确的工具，确保连接牢固且无泄漏。
4. 焊接环境安全知识- 在进行焊接工作时，确保工作区域通风良好，以减少焊接产生的有害气体和烟雾对焊工和周围人员的危害。
- 使用消防器材和灭火器，并确保灭火器的有效期限内。
在焊接过程中，随时保持灭火器的可用状态以应对火灾风险。
电弧焊基础知识
第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。
其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。
（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。
电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。
（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。
2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
其发射能力的大小用逸出功A w表示。
（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。
阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。
（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。
热阴极以热发射为主要的发射形式。
手工电弧焊的安全基础知识（三篇）
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是常见的金属焊接方法之一，但由于其涉及高温、高电压和高强度的工作环境，存在着一定的安全风险。
为了确保焊接操作的安全性，以下是手工电弧焊的基础安全知识。
1. 环境安全- 在进行手工电弧焊接之前，需要确保工作区域干燥，无明火、易燃或爆炸性气体，并保持通风良好，防止有害气体积聚。
- 确保工作区域没有可燃物或易燃物，如木材、纸张等物品。
- 确保焊接区域周围没有可导电的物体，以防电流通过其他路径流过人体或其他设备。
2. 个人防护装备- 焊工必须佩戴适当的个人防护装备，包括焊接面罩、耳塞/耳罩、可抗炫目眼镜、耐热手套、耐热服装和耐热鞋。
- 焊接面罩应符合国家安全标准，能够有效保护眼睛和脸部免受弧光的伤害。
- 防护服装和鞋具应使用阻燃材料制作，以防止灼伤和火焰蔓延。
3. 电源安全- 使用电焊机之前，需要确保电焊机的电源线路及插头没有损坏，接地良好，以防止漏电和触电危险。
- 在使用电焊机时，应将焊机置于平稳的工作台上，以防止焊机倾倒或受到外力干扰。
- 焊机工作时产生的高温和明火可能会引起火灾，因此应设置灭火器和其他消防设备，并保持焊接区域的清洁。
4. 操作安全- 在进行焊接操作前，应对焊接材料进行初步清洁和处理，以去除油脂、涂料、锈蚀等可能影响焊接质量和安全的物质。
- 在进行高温焊接前，应提前阅读使用说明书，了解焊接材料的最佳参数、焊接位置和焊接顺序。
- 在开始焊接之前，确保工件接触良好，焊枪与工件的接触面要充分清洁。
- 焊接时应保持集中注意力，避免分心或疲劳操作。
- 在操作过程中，禁止将焊条触碰皮肤、衣物或其他可导电物体，以免发生触电事故。
- 在焊接完成后，关闭电焊机的电源并等待其完全冷却，以避免电焊机过热引起火灾。
5. 废弃物处理- 废弃的焊接材料、焊渣和焊丝应妥善处理，避免直接丢弃在工作区域。
- 废弃的焊接材料和废渣应进行分类处理，并存放在指定的储存容器中，以便后续安全处理。
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识电弧焊是一种常用的金属连接方式，通过电流的通入使金属加热并熔化，然后让熔化的金属在电弧的作用下连接在一起。
它在工业生产中应用广泛，适用于各种金属材料的连接，是制造业中非常重要的焊接方法。
本文将介绍电弧焊的基础知识，包括其原理、设备和操作技巧。
1. 电弧焊的原理电弧焊的原理是利用电流通过两个相互接触的导电电极时，产生的电弧和热量将金属表面加热至熔点，以实现金属材料的连接。
电流通入导电电极形成电弧，同时使导电电极和工件之间形成可引燃的电弧空气。
2. 电弧焊的设备电弧焊的设备主要包括焊机、电极和接地夹。
焊机是产生和控制电弧焊所需电流的设备，通常采用直流或交流焊机。
电极是传递电流到工件的导电材料，常见的电极有炭化钨电极和钨钨极电极。
接地夹用于将接地电缆夹住，以确保工作地点的安全电接地。
3. 电弧焊的操作技巧3.1 准备工作：在进行电弧焊前，需要确认焊接材料的种类，选择适当的电极和焊接电流。
另外，还需要为焊接区域清洁，并将工件固定在合适的位置上。
3.2 焊接电流的选择：电弧焊时，焊接电流的选择是非常重要的。
一般来说，电流过小会导致焊缝不够牢固，电流过大则会引起焊接材料的过热。
3.3 焊接技巧：在焊接时，应保持稳定的手持姿势，使焊锡均匀地覆盖在焊缝上。
焊接要均匀、有节奏地进行，以保证焊接质量。
3.4 焊接安全：在进行电弧焊时，应注意避免电弧和烟雾对人体的伤害。
焊接时需要佩戴防护设备，如防护眼镜、手套、护目镜等，确保人身安全。
电弧焊具有焊接速度快、连接牢固等优点，广泛应用于建筑、汽车制造、船舶制造等行业。
但在实际应用中，电弧焊也存在一些问题，如焊接变形、裂纹等。
为了提高焊接质量，还需要加强焊接工艺的研究和改进。
总之，电弧焊作为一种重要的金属连接方法，具有广泛的应用前景。
掌握电弧焊的基础知识，对于工程师和焊工来说是非常重要的。
通过了解电弧焊的原理、设备和操作技巧，可以更好地应用电弧焊技术，提高焊接质量，为制造业的发展做出贡献。
焊条电弧焊的基础知识
焊条电弧焊的基础知识一、焊接基础知识焊接是指通过加热或加压两种方式，将两个或多个金属材料连接在一起的方法。
焊接过程中，金属材料通过原子间的扩散和结合，形成牢固的接头。
二、焊接设备介绍焊条电弧焊是一种常用的焊接方法，其设备主要包括电源、焊机、焊条和工具等。
1.电源：提供焊接所需的电能，一般分为交流电源和直流电源两种。
2.焊机：将电源输出的电能转化为焊接所需的电流和电压，并控制焊接过程的设备。
3.焊条：用于形成焊接接头的金属电极，一般由金属芯和药皮组成。
4.工具：包括焊钳、焊嘴、夹具等，用于夹持和操作焊条。
三、焊条的选用与处理1.焊条的选用：应根据被焊接材料的材质、焊接要求和接头强度要求等因素来选择合适的焊条。
2.焊条的处理：使用前应检查焊条的质量，去除焊条表面的油污和锈蚀，以保证焊接质量。
四、电弧焊的工艺参数电弧焊的工艺参数主要包括电流、电压、焊接速度、焊条角度等。
1.电流：电流的大小直接影响焊接质量和效率，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的电流。
2.电压：电压的高低影响电弧的稳定性和熔池的形成，应根据焊接电流和焊条类型等因素来选择合适的电压。
3.焊接速度：焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的焊接速度。
4.焊条角度：焊条的角度直接影响焊接质量和美观度，应根据被焊接材料的材质、接头形式和焊接要求等因素来选择合适的焊条角度。
五、焊接操作技巧1.引弧：将焊条与工件表面轻轻接触，然后迅速提起，使电弧燃烧稳定。
2.运弧：控制焊条的运动轨迹，使熔池均匀分布，避免出现“驼峰”、“咬边”等现象。
3.接头：在更换焊条或中断焊接时，应将焊条与工件表面成一定角度，以形成起始熔池，便于引弧。
4.收弧：在完成一道焊缝后，应将电弧慢慢提起，使熔池逐渐凝固，避免出现“缩孔”现象。
六、焊接缺陷与预防措施1.气孔：预防措施包括选择合适的焊接电流和保护气体流量，保持工件表面清洁等。
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是常见的焊接技术之一，在金属加工和修补中广泛应用。
使用电弧焊接需要注意安全问题，掌握一些基本知识以避免焊接过程中出现意外伤害。
本文将介绍手工电弧焊的安全基础知识。
焊接安全设备在进行手工电弧焊接前，应使用适当的个人防护设备以及安全设备，来保护自己免受焊接产生的危险。
下面是一些需要注意的设备：1.焊接面罩：焊接过程中会存在明亮的光芒及飞溅的金属火花，而使用焊接面罩能有效保护焊工的眼睛、面部及头部。
2.防护手套：用于保护焊工的手部不受火花溅料或热飞溅的金属伤害。
3.防护衣：用于将身体覆盖，以防止热飞溅的金属或者其他物体的伤害。
4.防护鞋和长裤：金属的飞溅物有可能会落到脚和腿上，所以需要穿带防火性能的鞋和长裤。
5.焊接手套和焊条钳：使用焊接手套和钳子，可以使焊工在取下电极时避免很多的热量。
6.焊接屏蔽墙：焊接过程中需要有一个带屏蔽的空间来保护周围的工人。
避免电击在使用手工电弧焊时，需要避免发生电击的情况。
发生电击时，人体会受到高电流的冲击而造成身体伤害。
以下是一些避免电击的方法：1.避免触碰金属或单极电源：在使用电弧焊接时，尽量避免触碰金属或者单极电源以防止产生电流。
2.注意接地：正确接地是防止电击的关键，确保焊接设备和工作件都正确接地。
3.确定焊机电压等级：应选用适当的焊机电压和电流等级，在操作过程中不要改变电压和电流等级。
4.不要接触气体瓶或压力表：气体瓶是非常危险的，连接时应遵循安全操作规程。
操作安全注意事项在进行手工电弧焊时，还需要注意以下安全注意事项：1.遵守操作规程：在操作过程中，要遵守制定的操作规程，确保操作的规范性和安全性。
2.锁定焊接装备：在进行焊接操作时，应将焊接设备锁定在工作站点上以避免设备移动。
3.检查设备：在使用焊接设备时，应检查设备的各项指标和配件是否完好。
同时还需要检查夹具、焊接点的位置等。
4.焊接过程稳定：在焊接过程中一定要保持稳定，不要产品激烈晃动等。
《电弧焊基础》重点整理
第一章焊接电弧基础1. 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。
2. 三种放电形式：（自持，非自持，辉光）放电3. 带电粒子来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙空间发射电子。
二是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
4. 阳离子和电子来源：阳离子（电离）电子（阴极电子发射，包括热发射，场致发射）5. 电弧压降包括哪三部分：（阳极，弧柱，阴极）压降6. 维持电弧放电的条件：1、放电气隙内带电粒子的生成。
2、保持阴极、阳极与电弧间电的连续性。
7. 焊接电弧的热量的来源：焊接电弧的热量来自电源提供的电能，电源向电弧的弧柱区、阳极区和阴极区即电弧整体提供的电能：Pa=IUa=I（Ua+Uc+Up）8. 焊接电弧的热效率影响因素：热效率的数值与焊接方法、弧长因素、母材情况等有关。
热效率：相对于电弧功率（电弧电压X电弧电流），向母材传送的热量（热输入量）所占的比例称作焊接电弧热效率。
9. 电弧静压力（电磁收缩力）在两根互相平行导体中，通过同方向的电流时，导体间产生相互吸引的力，若电流方向相反，则产生排斥力。
10. 交流电弧：是指电弧（电极）极性随时间交替变化的电弧，也就是焊接电流方向按照一定的时间间隔变化，一般用在TIG焊接、等离子弧焊接和焊条电弧焊中。
11. 直流正/反接的区别：直流正接的热量比反接的热量要高，所以焊接厚板的时候多用直流正接。
焊接薄板的时候为了防止焊穿，采用直流反接的方法。
而焊接铝镁合金的时候直流反接，钨极为正极，电流大，对氧化膜有冲击清理的作用，但是容易烧穿，所以用交流焊接交替电波焊接，这样可以有效清理氧化膜还防止烧穿。
12. 焊接电弧静特性产生原因:小电流区，电弧温度低，其间粒子电离度低，电弧导电性较差，需要有较高的电场推动电荷运动在电弧极区，特别是阴极区，由于电极温度较低，极区的电子提供能力较差，不能实现大量的热电子发射，会形成较强的极区电压降，表现出较高的电压值。
增大电流值弧柱温度增加，电弧中的粒子电离度增加，电弧的导电性增加，同时电极温度提高，阴极热发射能力增强，Uc值降低，阳极蒸发量增加UA值降低，两极区电场相对减弱，电弧电压下降。
焊接基础知识
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Uf
变，从而岁电流增加，电弧电压
增加，呈现上升特性。 If
影响电弧静特性的因素：
电弧长度
Ua
L2 >L1 L2 L1 电弧长度对电弧静特性的影响
影响电弧静特性的因素：
电弧长度 当弧长变化时， 静特性曲线平行 移动，即当电弧 长度增加时，电 弧电压也增加。 • 在焊条电弧焊应用的电流范围内，可以近似认为电 弧电压仅与电弧长度成正比的变化，而与电流大小 无关，其值一般为16～25V。
(2) 阴极电子发射
• 阴极表面在外加能量作用下连续向外发射出电子 的现象称阴极电子发射。 • 在一般情况下，电子是不能离开金属表面向外发 射的。要使其逸出金属电极表面而产生电子发射， 必须加给电子一定能量。 • 使一个电子由金属表面飞出所需要的最低外加能 量称为逸出功。物质的逸出功一般为电离能的 1/2～1/4。 • 逸出功不仅与元素种类有关，也与物质表面状态 有很大关系。表面有氧化物或其它杂质时，均可 使逸出功大大降低。
的两个必要条件。
•
正常状态下，气体是由中性分子或原子组成 的，不含带电粒子。它们虽然可以自由移动，但 不会受电场作用而产生定向运动，所以是不导电 的。因此，要使正常状态的气体产生电弧导电， 必须先有一个产生带电粒子的过程，即气体电离； 同时，为了使电弧维持“燃烧”，要求电弧的阴 极不断发射电子，这就必须不断地输送电能给电 弧，以补充所消耗的能量。
力大
力小
• 电磁静压力：电弧轴向推力 在电弧横截面上分布不均匀， 弧柱轴线处最大，向外逐渐 减小，在焊件上表现为对熔 池形成的压力 • 结果： 碗状熔深焊缝形状。
电弧焊基础知识
当金属表面受光能照射时，内部自由电子冲破 表面束缚而产生电子发射的现象。
当正离子撞击阴极表面时，其动能将传递给阴 极内部的电子，从而使其逸出金属表面的发射 过程。
第一节 焊接电弧
在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料（如 W或C）作电极时，其阴极区的带电粒子主要靠热 发射来提供，通常称为热阴极电弧。
电弧焊基础知识
第一节 焊接电弧
第一节 焊接电弧
1. 焊接电弧的导电特点
电弧示意图
电弧是一种
气体放电现象， 即当两电极之间 存在电位差时， 电荷通过两极之 间的气体空间的 一种导电现象。
第一节 焊接电弧
正常状态下，气体由中性分子或原子组成，不含 带电离子，在外电场作用下，不产生定向运动。
为使正常状态下的气体导电，必须首先产生带电 离子，气体中的带电离子在外电场的作用下，产 生定向运动，导致气体导电。
第二节
焊接电弧的能量平衡及电弧力
第二节 焊接电弧的能量平衡及电弧力
1. 焊接电弧中的能量平衡
当电弧的弧柱区、阴极区和阳极区的能量交换达到平衡 时，电弧便处于稳定的燃烧状态。
1.1 弧柱区的能量平衡
单位时间内弧柱区所产生的能量，主要为通过弧柱电场而 被加速的正离子和自由电子所获得的动能，并通过碰撞及中和 作用转变成热能，其产热和热损失保持平衡。在热损失的对流、 传导和辐射中，对流约占80％以上，传导与辐射占10％左右。
第一节 焊接电弧
使中性气体粒子失去第二个电子需要更大的电
离能，称为第二电离能。生成的正离子称为二价 正离子，这种电离称为二次电离。等等。
焊接电弧基础
热影响区 熔合区 焊缝
过热区
正火区
部分相变区
Wc,%
低碳钢焊接接头温度分布与组织
焊接热源强度
焊接热源/heat intensity
向母材传送的热量(热输人量)所占电弧能量的比例称作 焊接电弧热效率. 在熔化极焊接中，有效功率亦包含加热．熔化焊丝的 能量，这部分能量最终也被带入母材。 功率密度低: 2-10% 热效率 电弧焊的热效率为 30-70% (一般情况下)
Fb Fa
电弧压力与等离子气流
电弧的动压力 气体粒子补充 压力梯度 形成气流的流动 保护气氛进入电弧空间 等离子流力
等离子流力是高温粒子高速流动形成的，又称作电弧动压力
电弧压力
电弧的静压力
Fa电弧对熔池的作用力 Fb电弧的收缩力
电弧的动压力
电弧压力与等离子气流
特殊的情况－形成斑点 时的电弧的静压力 斑点力 电弧的静压力在斑点处 的体现
电弧压力与等离子气流
电弧力的影响因素
气体介质 电流和电压（弧长） 电极直径 电极极性 钨极端部几何形状 脉冲电流的影响
电弧力的影响因素 －－气体介质
电弧力的影响因素
电流和电压
电弧力的影响因素
电极（焊丝）直径
焊丝直径越细，电流密越大，电磁力越大， 同时电弧呈现锥形越明显，等离子流力 增大 GTA电弧在短弧长时，电极直径对电弧力 的影响明显。
电弧压力与等离子气流
爆破力
电弧压力与等离子气流
熔滴冲击力 熔化极富氩保护射流过渡焊接时，焊丝前端熔化 金属形成连续细滴沿焊丝轴线方向射向熔池。 每个熔滴的重量只有数毫克，在等离子气流驱 动下，以很高的加速度(可达重力加速度的50 倍以上J冲向熔池，到达熔池时其速度可达每 秒几百米。这些细滴带有很大的动能，对熔池 金属形成强烈的冲击，并能使焊缝形成指状熔 深。
电弧焊基础知识PPT课件
灵活性高
电弧焊设备轻便，操作 灵活，适用于各种形状
和尺寸的工件焊接。
焊接质量稳定
通过合理的焊接工艺参 数和操作技巧，可以获 得高质量的焊接接头。
电弧焊的应用范围
01
02
03
工业制造
电弧焊广泛应用于汽车、 船舶、航空航天、石油化 工等工业制造领域。
建筑行业
在建筑行业中，钢结构、 钢筋等材料的连接常常采 用电弧焊。
焊接电压
电压是电弧能够稳定燃烧所必需的， 通常根据焊接电流和焊丝的直径进行 选择。
焊接速度
焊接速度决定了焊接效率，过快可能 导致未熔合，过慢则可能导致热影响 区过宽。
焊接层数
根据焊件的厚度和坡口的形式，选择 合适的焊接层数，以确保焊透和减少 焊接变形和焊接工艺要求，选择合适的坡口形式，以减少 填充金属量并提高焊接效率。
定义
激光焊接是一种利用高能激光束 熔化金属进行焊接的方法，具有
高精度和高效率的特点。
应用场景
适用于薄板、精密零件和异种材 料的焊接，如汽车零部件、电子
产品等。
特点
焊接速度快，变形小，对焊缝的 深宽比和焊接角度有较高要求， 同时需要高精度的激光设备和冷
却系统。
04
电弧焊材料
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
构成
电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区释放电子，阳极区吸收电子，弧柱区则是电弧能量集中区域。
电弧的静特性与动特性
静特性
指电弧在不受到任何外界扰动（如电流的突然变化或外界机械力的作用）时的特性。它反映了电弧的 伏安特性，即电流与电压之间的关系。在一定范围内，电流增大时，电压也相应增大，但当电流超过 一定值时，电压不再增加，而是略有下降。
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1最小能量（电压）原理——在给定的电流及周边条件情况下，电弧稳定燃烧时，其导电区截面能自动调节使电场强度达到最低值（即电弧电压取最低值），以维持最低的能量消耗。
最低能量（电压）原理描述了一定电流及周边条件下电弧自我保持最低能量消耗的自然属性。
Ⅰ值一定，以E 为最小确定其导电截面，这时若外界因素使导电截面增大或缩小，都会导致E 的增大。
2影响温度分布的因素：电弧电流；电极斑点；电弧长度；电极材料及尺寸；保护气成分及环境条件P41阴极清理作用的机理是正离子受阴极电场加速以很高的速度冲击阴极表面．使阴极表面上的氧化膜破碎并消失；另外在通常情况下，氧化物的功函数比纯金属低，阴极斑点会不断地移动寻找新的氧化膜，形成新的阴极斑点，从而将电弧覆盖区内的氧化膜扫除。
阴极斑点的清理作用是来自电弧空间正离子对阴极表面的碰撞所造成的，所以使用氩气比使用氦气的清理效果要好，因为氩气的原子质量较大。
P42电弧的挺直性(arc stiffness)电弧挺直性是指电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方向流动的性能。
电弧挺直性是由自身磁收缩力、等离子流力等赋予的，也是流过电极棒中的电流在电弧空间形成的磁力线与电弧电流之间产生的电磁力作用的结果。
它能保持弧柱轴线与工件成一定倾角。
电弧的挺直性随电流值的增大而增大。
电流越大，电弧自身磁场强度越大，电弧越受拘束，电弧的挺直性也就越大。
此外，电弧的等离子气流、保护气气流、周围气流的冷却作用，也有助于电弧挺直性的提高。
保护气种类影响电弧的挺直性．如CO2、H2、He等气氛均有利于提高电弧挺直性。
利用电弧挺直性这一特性，在高速焊和全位置焊时，电极倾斜，电弧亦随之倾斜，可以得到所希望的焊缝成形，这在实际中已有广泛应用。
产生的机理可能包括以下几方面。
熔池中心区与周边区的温度差所造成的表面张力流；熔池内部电流密度差产生的磁力流；等离子气流引发的吹力流等：熔滴上的作用力及其特点重力（促进或阻碍熔滴过渡）表面张力（促进或阻碍熔滴过渡）电磁收缩力（促进或阻碍熔滴过渡）等离子流力（促进熔滴过渡）气体吹送力（促进熔滴过渡）金属蒸气的反作用力（阻碍熔滴过渡）斑点压力（阻碍熔滴过渡）爆破力（造成飞溅）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熔化极电弧焊中都存在熔滴过渡问题。
对于MIG/MAG（实心焊丝），当保护气体确定后，通常焊接电流和焊接电压决定着熔滴过渡形态。
然而，过渡形态转变时的电流、电压值及其影响因素？保护气成份及焊丝中的合金元素，药芯焊丝的成分等对熔滴过渡的影响？等等不明确的问题目前还有许多。
尤其是后一个问题，不仅涉及熔化金属的粘性及表面张力改变问题，而且还涉及电弧等离子体的导电性及热传导率改变问题。
这些问题单纯从熔滴过渡角度来进行研究是不能解决的。
（1）滴状过渡熔滴在重力作用下经电弧空间落入熔池；这类过渡出现在小电流密度、弧长大的情况，熔滴与焊丝之间不能形成缩颈，难以爆断，而且电磁推力小、斑点压力大（弧根直径小于熔滴直径），直到熔滴长大至重力大于其它总的向上力时脱落。
熔滴直径一般大于焊丝直径，熔滴摆动、电弧飘荡、焊缝表面粗糙甚至呈断续状。
出现场合：在小电流、弧长大的Ar气保护焊；CO2气保焊工况下出现（正极性接法时更显著（2）喷射过渡在Ar气保护（或富氩气保护）、电流密度较大且弧长也较大的情况下出现。
熔深大、熔敷效率高，适用于中、厚板平位置的填充、盖面焊。
可细分为以下几种形态：a）射滴过渡熔滴脱离焊丝沿轴向射入熔池；熔滴直径接近焊丝直径，加速度大于重力加速度。
熔滴大部分或全部被弧根包围，电磁收缩力大、斑点压力小，大大促进熔滴脱离焊丝端部b）射流过渡细小熔滴从焊丝端部接连不断射向熔池的过渡方式（比射滴过渡的熔滴小、速度快，等离子流力的作用使其加速度达重力加速度的几十倍）。
在其它因素相同的条件下，发生射流过渡的电流较射滴过渡的大，从射滴转换为射流的最小电流称为射流过渡的临界电流，其值同样与焊丝材质、直径、极性、干伸长，保护气成份等有关，但变化范围很窄。
喷射过渡的电弧稳定（电流、电压波动小），飞溅很小，焊缝成形好，气流保护均匀，电弧热流集中、穿透力强，熔池呈T 形。
比较适合于3mm以上的厚板焊接。
C）亚射流过渡这是一种介于短路过渡与射滴过渡之间的过渡形式，在铝合金焊丝的MIG 焊中出现。
在短弧长情况下，熔滴形成缩颈即将以射滴形式脱离时已与熔池接触短路，较大的电磁收缩力即刻使缩颈断开而完成过渡。
它比正常的“短路过渡”短路时间少、短路电流小（电流来不及上升已脱开）。
这种过渡方式下的电流、电压变化不剧烈、电弧稳定、焊缝成形美观，在Al 合金MIG 焊中广泛采用，弧长在2～8mm内均可实现这种过渡形式，且电弧具有较强的自调节能力，即使使用“恒流电源”，也能进行等速送丝MIG焊。
焊条手工焊（SMA W）：酸性焊条：渣壁过渡＋细颗粒滴状过渡；碱性焊条：粗滴过渡（Globular transfer & Drop transfer ），短路过渡（Short circuiting transfer）；CO2焊：滴状过渡（粗丝）；短路过渡，表面张力过渡（STT）（细丝）MIG焊：射滴、射流（焊铝）过渡，亚射流过渡；MAG焊：熔滴过渡形式最多、最灵活，可以有短路过渡、射滴过渡、射流过渡等多种形式；随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。
第三章TIG焊的特点（1）焊接过程中电极不熔化，弧长基本不变，电弧稳定；（2）保护效果好，焊缝及热影响区性能易得到保证；（3）可填丝，也可不填丝，视焊件厚度、接头型式而定；优点：工艺可靠性高；接头质量好（焊缝纯净、成形好、热影响区小）；适于薄板及打底／全位置焊；缺点：焊接效率低、成本高；对焊前清理要求严格；弧光强烈、臭氧浓度高；抗风能力差。
阴极清理作用（阴极雾化作用）的机理流反接时带电粒子的运动如图：工件为阴极，正离子向工件运动。
因阴极区有很高的电压降，在电场作用下正离子高速撞击工件（上的氧化膜），使氧化膜破碎、分解而被清理掉。
又由于阴极斑点总是优先在氧化膜处形成（那里电子逸出功低），阴极斑点又在邻近氧化膜上发射电子，继而氧化膜又被清除脉冲钨极氩弧焊的特点：a、脉冲式加热，高温停留时间短、金属冷凝快，易于焊接热敏感材料；b、热输入小、电弧能量集中、HAZ小，利于薄板焊接；c、可精确控制热输入及熔池尺寸，适于单面焊双面成形和全位置焊；d、高频电弧震荡利于细化晶粒、消除气孔，提高接头性能；e、适合高速焊、提高生产率。
☆应用：一般用于打底或薄件的焊接途径：将电极内缩于导电喷嘴内部，产生三种压缩作用。
电弧通过小孔——机械压缩（前提）水冷却——热收缩（主因）电流密度高——电磁收缩（加强二、等离子弧焊接中的双弧问题2、形成双弧的条件根据电弧电压最小原理，当钨极与工件之间的电弧电压大于或等于钨极—喷嘴—工件之间的电压时，副弧就会产生。
即：UAB ≥UAc+ UdB + UT = U1 + U2 + UT 式中UT击穿冷气膜所需的电压，冷气膜越厚，UT越大；3、影响双弧形成的因素（1）喷嘴结构与尺寸：内孔越小、孔道越长、内缩长度越大，越易产生双弧；（2）电流大小：电流越大，弧柱压降越高，形成越有利；（3）等离子流量：流量越大，冷气膜越厚，越不利形成；4）等离子进气方式：切向进气气流稳定，冷气膜较厚且四周均匀，不利双弧形成；（5）喷嘴冷却效果：冷却不好，喷嘴温升高，局部氧化或粘连飞溅，易促使双弧形成；（6）等离子气成分：气体电离电压越高，越有利双弧产生；（7）喷嘴至工件距离：距离越大，越有利双弧形成。
但当距离很小时，飞溅易粘连、堵塞喷嘴，也会导致双弧发生；（8）工件厚度：等离子切割时，工件越厚，越易形成双弧；（9）电源外特性：陡降的电源外特性可抑制双弧,yinwei外界因素变化时，电流能维持恒定不变；一、等离子弧切割原理及特点1. 切割原理熔化型。
2. 特点(1)切割速度快；(2)切口质量好；(3)适应性好：可切割高熔点非金属材料第五章为何要用CO2作为焊接保护气？①焊条药皮燃烧中放出气体含有较多的CO2；工业生产中产生大量的CO2 副产品，可以廉价利用。
②电弧产热密度较高，可提高焊接效率。
一、CO2 焊的特点1、优点⑴焊接生产率高：比SMAW 高2～4倍；⑵焊接成本低：是SMAW 或SAW 的40～50%⑶焊接变形小：特别适用于薄板焊接；⑷焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低；⑸适用范围广：全位置操作性好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜⑹操作简便：比SMAW 容易操作，便于实现（robot）自动焊；⑺绿色环保：CO2来自可再生资源2、缺点⑴电弧燃烧不够平稳，飞溅较大；（这一点已逐步得到解决）⑵不能焊接有色金属，也不适宜焊接高合金钢；⑶易产生气孔，及较大的烟尘，恶化环境1、脱氧剂及熔池脱氧对脱氧剂的要求：a）与O的亲和力较大，生成物不是气体，以免气孔；b）生成物的熔点低、密度较小，且不溶于液态金属；c）剩余的可作为焊缝的合金元素；常用的脱氧剂有：Al、Ti、Si、Mn 等，将它们加入到焊丝中作为脱氧元素，可有效去除熔池中的FeO。
①Al 的脱氧能力最强，能抑制CO 的生成；②Ti 的作用除脱氧外，还能细化晶粒；③Si、Mn 的作用除脱氧外，还是重要的合金元素，而且两者要联合使用。
否则，单一使用时，生成物SiO2的熔点高、颗粒小，易成为夹渣。
生成物MnO 的密度大、不易浮出，也会成为夹渣三、CO2气体焊的气孔问题及对策1、气孔原因产生气孔的因素：气体直接侵入熔池而溶于其中；脱氧产物之一CO;熔池受到气体冷却、凝固速度快；2、气孔性质（1）N2 气孔N2的来源：空气侵入熔池（是主要的）；CO2气体中含有少量N2（一般少于1％，是次要。
焊接过程中CO2气流量不足或受到侧向风吹致气流不稳，是N2侵入引发气孔的主要原因。
对策：合理选用焊嘴和调节气流量；短弧操作；避免侧向风吹；2）H2 气孔H2 来源：焊丝工件表面的水锈、油污受热分解产生；CO2气体中含有的少量水汽分解产生；对策：清理焊丝、工件上的严重水锈、油污；减少CO2气体中水汽进入电弧区；应当指出：CO2电弧的H2氧化性在抑制气孔方面是有相当作用的；此外在电弧高温中，H是以离子形态溶入金属中的，直流反接时，熔池为阴极，它发射大量的电子，使熔池表面的H离子又复合成原子，因而可减少进入熔池的。
因此对于轻度水锈、油污一般不必清理。
（3）CO 气孔CO的来源：CO2 →CO + O ；Fe + C →Fe + CO ；对策：限制焊丝中的C 含量；在焊丝中加入足够的脱氧元素，脱去FeO ；1、产生飞溅的原因（1）电弧形态所决定的熔滴过渡阻力较大；（2）工艺条件所决定的熔滴短路、颗粒过渡方式；（3）控制方式所决定的电弧自调节特性；2、主要飞溅形式（1）短路熔滴的过热爆断飞溅；（2）熔滴、熔池中反应气体的爆出飞溅；（3）斑点压力、金属蒸汽反作用力的排斥飞溅；二、减少飞溅的措施1、焊接材料方面（1）尽量限制焊丝材质中的 C 含量（通常不大于15％）；（2）采用CO2 + Ar 混合保护气体；2、工艺参数方面（1）正确选择焊接电流，匹配合适的电压，能避免排斥过渡形式（通常在小电流短路过渡区的飞溅量小，大电流细颗粒过渡区的飞溅也较小，而在细丝中等参数区产生的飞溅量较大）；（2）尽量减小焊枪倾角（不超过20。