(完整版)作业题答案

作业题答案

试述电弧中带电粒子的产生方式 :

电弧中的带电粒子主要是指电子正离子和负离子， 这些带电粒子主要依靠电弧气体空间 的电离和电极

的电子发射两个物理过程所产生，同时伴随着 解离、激励、扩散、复合、负

离子的产生等一些其他过程。产生电弧的两个基本条件是有带 电粒子和电极之间有一定的 电场强度。 产生方式有解离、 电离 （ 热电离电场作用电离光电离 ） 激励 （碰撞传递光辐射传递 ） 电子发射 （热发射电场发射光发射粒子碰撞发射 ）。

最小电压原理 :

在给定电流和周围条件一定的情况下， 电弧稳定燃烧时其导电区的半径或温度应使电弧 电场 强度具有最小的数值，就是说电弧具有保持最小能量消耗的特性。

什么是焊接静特性 :

是指稳定状态下 （弧长一定，稳定的保护气流量和电极 ）焊接电弧的焊接电流和电弧电压 特性。 什

么是焊接动特性，为什么交流电弧和直流变动的直流电弧的动特性呈回线特性 ? 是指的那个电弧的长度一

定， 电弧电流发生连续快速变化时， 电弧电压与焊接电流瞬时值之 间的关系。 它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。 在焊接电流的上升过程中， 由 于电弧先前处于相对低温状态， 电流的增加需要有较高的电场， 因此表现出电弧电压有某 种 程度的增加 ;在电流下降过程中， 由于电弧先前已处于较高温度状态，电弧等离子体的热 惯 性不能马上对电流降低做出反应，电弧中仍然有较多的游离带电粒子，电弧导电性仍然很

强，使电弧电压处于相对较低的水平，从而形成回线状的电弧动特性。

热机构以及焊接电流 T 分布 : 焊接电流是一个能量输出很强的导体， 由于弧

柱、阴极区、阳极区组成，因此焊接电弧总的能量来自这三个部 热本质是产

生电子 （消耗能量 ）、接收正离子的过程有能量变化，这些

产热。 产热产热量是 PK=I*（UK-Uw-UT ）, 作用是用于加热阴极。

接收电子、产生 A 、过程中伴随能量的转换。产热量是 PA=I*（UA-UK-Tt ）, 用于加热阳极。

（3）弧柱的产热机构本质是 在电场下被加速，使其动能增大表现为温度升高。产热量为 Pc=Ia*Ua,I 及 Ua 的因素。 弧柱温度较高，两电极温度较低，焊接电弧径向温度分布，中 间高四周低，靠近电极电弧直 径小的一端，电流和能量密度高，电弧温度也高。

焊接电弧

能产生哪几种电弧力 ?说明他们的产生原因以及影响焊接电弧力的因素。焊接电弧作用力包

括电弧静压力 （电磁收缩力 ）、等离子流力 （电弧电磁动压力 ）、斑点力、 击力。 电磁收缩力 :这个力的形成是由于一个导体中的电流在另一个导 场，磁场间相互作用，使导体受到电磁力。 等离子流力 :连续不断的气 时形成附加的一种压力形成等离子流力， 等离子流力是高温粒子高速流动 当电极上形成斑点时，由于斑点上导电和导热的特点，在斑点上将产生 熔滴短路电弧瞬时熄灭，因短路时电流很大，短路金属液柱中电流密度 内产生很大的电磁收缩力，使缩颈变细，电阻热使金属液柱小桥温度急剧 化爆断。 细熔滴的冲击力 :熔滴在等离子流作用下以很高的加速度冲向熔 磁力和等离子流力的作用。 影响焊接电弧力的

因素有电弧电流及电弧电压、

极的极性、气体介质、电流的脉动、钨极端部几何形状。

7.试述影响焊接电弧稳定性的因

素 焊接电源、焊接电流和电压、电流的种类和极性、焊剂和焊条药皮、磁偏吹、及铁锈、 水、 油污、风等其他因素 1、熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些 ?熔化极电弧焊中， 试述焊接电弧的产 其 能量通过电弧转换， 分。 （1）阴极区的产 能量的平衡结果就是 （2） 阳极区的产热本质是 爆破力、细熔滴的冲 体周围空间形成磁 流，到达工件表面 形成的。 斑

点力 : 斑点力。 爆破

力 : 很高，在金属液柱

升高，使液柱汽 池产生的，受电 焊丝直径、 电

焊丝的加热熔化主要靠阴极区（电流正接时）或阳极区（电流反接时）所产生的热量及焊丝自

身的电阻热，弧柱区产生的热量 对焊丝熔化居次要地位。热源主要包括焊丝的电弧热和电 阻热。

2、影响焊丝融化速度因素有哪些 ?是如何影响的 ?

(1) 焊接电流对熔化速度的影响。 焊丝的电弧热与焊接电流成正比，电阻热与电流平方 成正 比，同一电流中，焊丝直径越细，伸出长度越长，熔化速度越快。

(2) 电弧电压对熔化速度的影响。电弧电压较高时电弧电压基本上对焊丝熔化速度影响 不大。 电弧电

压较低时，当电弧长度减小时，要熔化一定数量的焊丝所需要的电流减小， 弧压变小， 反而使焊丝熔化速度增加。

(3) 焊丝直径对熔化速度的影响。电流一定时，焊丝直径越细，电流密度也越大，使焊 丝熔化 速度增

大。

(4) 焊丝伸出长度对熔化速度的影响。其他条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热越 大，对焊丝起着预热的作用，通过焊丝传导的热损失减少，所以焊丝熔化速度越快。

(5) 焊丝材料对熔化速度的影响。焊丝材料不同，电阻率也不同，所产生的电阻热就不 同，不 锈钢电

阻率较大，会加快焊丝的熔化速度，尤其是伸出长度较长是影响更为显著。

(6) 气体介质及焊丝极性对熔化速度的影响。不同气体介质对阴极压降的大小和焊接电 弧产热 多少有

直接影响，焊丝为阴极时的速度总是大于焊丝为阳极时的熔化速度，因气体 混合比不同 而变化。焊丝为阳极时，其熔化速度基本不变。

3、熔滴在形成与过渡过程中受到哪些力的作用

表面张力、重力、电磁力、等离子流力、斑点压 力，爆破力。

4、熔滴过渡有哪些常见的过渡形式 ?各有什么特点 ?

熔化极电弧焊的熔滴过渡形式可分为自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。 (1) 自由过渡 :

熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接接触，有三种过渡 形式。滴状 过渡 :根据滴状尺寸和熔滴形态，分为大滴过渡、排斥过渡和细颗粒过度。

喷射过渡 :因熔 滴尺寸和过渡形态分为射滴过渡、 射流过渡和旋转射流过渡。 焊破过渡 : CO2 气体保护焊和

渡，有两种形式。短路过渡 :熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复引燃 渡又称为短路过渡。短路过渡主要表现在 CO2 气体保护焊中。搭桥过渡 : TIG 焊

时，焊丝 作为填充金属，它与工件间不引燃电弧，成为搭桥过渡。搭桥过渡是指非熔 化极电弧焊中

外部填加焊丝的熔滴过渡情况。 (3) 渣壁过渡 :熔滴是从熔渣的空腔壁上流下。 渣壁过渡的两 种形态分别出现在埋弧焊中和焊条电弧焊中。再埋弧焊中是部分熔滴沿着熔渣 壳过渡，在

值，再除以熔化系数a m 就是焊丝金属的蒸发、氧 化与飞溅的损失，即损失系数“ S 。损 失系数是评价焊接过程中焊丝金属的损失程度的概念。

1、解释焊缝成形系数， 焊缝熔合比的概念。 焊缝成形系数 ：焊缝宽度 B =Fm/(Fm+Fh)2 、 分析焊缝成形系数的大小对焊接质量的影响规律，说明常用的电弧焊方法的焊缝形成系数 的取值范围。焊缝成形系数较大，宽而浅的炸缝，横向的宏观偏析不容易生成气孔和裂纹。 焊缝成形系数较小，深而窄的炸缝，纵向的宏观偏析易产生气孔和裂纹。 埋弧焊焊缝的焊 缝成形系数一般要求大于 1.25。堆焊时为了保证堆焊层材料的成分和高的堆焊 生产率，要

焊条电弧焊中经常有爆破过渡。 (2)接触过渡 :接触过渡是熔滴通过与熔池 表面接触后的过

电弧，这种接触过 焊条电弧焊中是部分熔滴沿药皮套筒壁过渡。

5、解释 :熔敷系数，熔敷效率和损失系数。

内所熔敷到焊缝上的焊丝金属的质量，用a

量与熔化使用的焊丝质量之比称为熔敷效率。 熔敷系数 :是指单位时间内、单位焊接电流 表示。熔敷效率 :把过渡到焊缝中的焊丝金属质 损失系数：熔化系数a m 与熔敷系数a 的差