焊接复习资料

第一章电弧焊基础知识

1.焊接：焊接是指通过适当的手段使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合而成为

一体的连接方法。（名词解释）

2.电弧：电弧是一种放电现象，所谓气体放电，是指两电极存在电位差时，电荷通过两电

极之间气体空间的一种导电现象。

3.电离：在一定条件下，中性气体分子或原子分离成电子和正离子的现象。

4.电子发射：电极表面受到外加能量的作用，使其内部的电子冲破电极表面束缚而飞到电

弧空间的现象称为电子发射。

5.热阴极电弧：在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料钨或碳作电极时，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。

6.激励：当气体中性粒子受外来能量作用其数量不足以使电子完全脱离气体原子或分子，

而可能使电子从较低的能级转移到较高的能级时，中性粒子内部的稳定状态被破坏，但对外仍呈电中性，这种状态称为激励。

7.焊接电弧的构成及其导电特性

（各区特点会考到）焊接电弧由三个不同电场强度的区域，即阳极区、阴极区和弧柱区构成。其中弧柱区电压降Uc较小而长度较大，说明阻抗较小，电场强度较低；两个极区沿长度方向尺寸较小而电压降较大（U A为阳极压降，U K为阴极压降），可见其阻抗较大，电场强度较高。

（以下三区必考一区）

（一）弧柱区的导电特性

从整体看，弧柱呈电中性，因此电子流和粒子流通过弧柱时不受空间电荷电场的排斥作用，从而决定电弧放电具有大电流、低电压的特点。（填空）

（二）阴极区的导电特性

阴极区的作用是向弧柱区提供所需要的电子流，接受由弧柱区送来的正离子流。

阴极区的导电机构可分为三种类型：（1）热发射型阴极区导电机构；（2）电场发射型阴极区导电机构；（3）等离子型阴极区导电机构。

（三）阳极区的导电特性

（1）接受由弧柱流过来的电子流和向弧柱提供所需要的正离子流；（2）向弧柱提供所

需要的正离子；（3）阳极区压降一般大于气体介质的电离电压。

8.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，并借助于其间的碰撞以及中和作用转变成热能。弧柱区的产热和热损失相平衡。热损失有对流、传导和辐射等，其中对流约占80％，传导与辐射约占10％左右。

（填空）

9.阴极区的能量平衡

（可能考判断或选择）单位时间内阴极区实际获得的能量，在数值上等于阴极电流（电流和离子流之和）和阴极压降的乘积IU K。单位时间内阴极区消耗的能量有阴极发射电子所需要的能量、该区产生热电离所需要的能量以及阴极发射电子和电离产生的电子进入弧柱区所带来的热量等几项，在数值上等于I(U W+U T),其中IU W表示发射电子所需的逸出功，IU T表示电子从阴极区带进弧柱区的能量（UT为弧柱温度相应的等效电压）

10.电磁静压力

靠近焊丝（条）的断面直径较小，连接工件的导电断面直径较大，轴向压力将因直径不同而产生压力差，从而产生由焊丝（条）指向工件的向下推力，这种电弧的压力称为电弧的电磁静压力。

11.等离子流力

新进入电弧的气体被加热电离后受轴向推力的作用不断冲向工件，对熔池形成附加压力。

这种高温电离气体高速流动时所形成的力称为等离子流力。等离子流力又称电磁动压力。

12.斑点力

斑点是阴极发射电子或阳极导入电子的导电点。斑点力又称极点力或极点压力，是电弧施加在电极上的作用力。通常认为斑点压力可以是正离子和电子对电极的撞击力，也可以是电磁收缩或电极材料蒸发的反作用力等。

13.电弧的极性及选择方法（特别重要）

若焊件与焊机的正极相连接，焊条或焊丝与负极相连，称为正接法或正极性；反之，则为反接法或反极性（P16）

直流电弧两级接法选择：

直流电弧极性的选择，通常可遵循以下原则：

（1）对于非熔化极焊接，希望电极获得较少的热量，以减少电极的烧损，采用正接法；

对于熔化极电弧焊接，则希望工件获得较大的热量以增加其熔深，采用反接法；在堆焊

和薄板焊接时，则希望母材获得较少的热量，减少熔深以降低堆焊的稀释率和防止薄板烧穿，采用正接法。

（2）在直流钨极氩弧焊、等离子弧焊等非熔化极焊接时，通常采用直流正接法；

（3）对于熔化极气体保护焊，一般采用直流反接法。

14.电弧的挺度：电弧的挺度是电弧抵抗外界机械干扰，力求保持沿焊丝（焊条）轴向运动的特性。

15.电弧的磁偏吹

在实际焊接过程中，由于种种原因，磁力线分布的均匀性可能受到破坏，而使电弧偏离焊丝（条）轴线方向，这种现象称为磁偏吹。

磁偏吹产生的原因：（1）导线位置引起的磁偏吹；（2）电弧附近铁磁体引起的磁偏吹；（3）剩磁引起的磁偏吹

（原理分析，很重要）交流电弧的磁偏吹要比直流电弧弱很多的原因？这主要是因为交流电弧的电流和磁场都在变化，正弦波交流电流在1/2半波内由零值增加到最大值，由于电弧偏离轴线到最大值需要一定的时间，但电流达到最大值时（1/2半波处）便立即减小，这样电弧还来不及偏离到最大值就要随磁偏吹力的减小而回到焊丝轴线方向的位置上，因此交流电弧磁偏吹现象比直流的显著减弱。

16.外加横向磁场的方法可用于焊接薄板而不致烧穿，堆焊可以获得较浅的熔深和降低稀释

率。

17.熔化极电弧焊时，焊丝具有两方面的作用，即一方面作为电弧的一极导电并传输能量；

另一方面作为填充材料向熔池提供熔化金属并和熔化的母材一起冷却结晶而形成焊缝。

焊丝熔化主要靠单位时间内阴极区（正接）或阳极区（反接）所产生的热量，弧柱的辐射则是次要的。

18.焊丝熔化速度v m通常以单位时间内焊丝的熔化长度（m/h或m/min）或熔化重量（kg/h）

表示；熔化系数或称比熔化速度αm，则是指每安培焊接电流在单位时间内所熔化的焊丝重量（g/A-1.h-1）(-1表示负一次方，上标不会打)。

19.熔滴过渡

在电弧热的作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。

20.熔滴过渡形式及其特点

熔滴过渡根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特性，熔滴过渡通常可分为三大类型，即自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。

自由过渡是指熔滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，脱离焊丝后经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。接触过渡是通过焊丝末端的熔滴与熔池表面接触成桥而过渡的。在熔化极气体保护焊时，熔滴与熔池重复短路熄弧和燃弧过渡交替过程，称为短路过渡。TIG 焊时，焊丝作为填接金属，不间断向熔池过渡，称为不间断搭桥过渡。渣壁过渡是渣保护时的一种过渡形式，埋弧焊时在一定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成过渡。（名词解释）射流过渡：氩气或富氩气体保护焊接时，在一定工艺条件下，会出现喷射过渡，通常分为射滴、亚射滴、射流和旋转射流四种。（填空）

21.短路过渡：短路过渡主要用于φ1.6mm以下的细丝CO2气体保护焊，采用低电压、小电

流焊接工艺。

短路过渡过程所要经历的四个阶段：（1）电弧燃烧形成熔滴；（2）熔滴长大并与熔池短路熄弧；（3）液桥缩颈而断开过渡；（4）电弧复燃。（填空）

22.飞溅问题

焊接过程中，大部分焊丝熔化过渡到熔池冷却成为焊缝，小部分飞落到熔池之外而成为飞溅。通常用飞溅损失的金属与熔化焊丝（焊条）金属质量的百分比（飞溅率）来表示飞溅的程度。

23.脉冲电流控制法是熔化极氩弧焊常用的控制方法，它通过控制焊接电流以一定的频率脉冲变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的控制。（填空）

24.熔池

熔化焊时，在热源作用下，焊件上形成的具有一定几何形状的液态金属部分称为熔池，在熔化极焊接中熔池中还包括已经融化的填充金属。熔池冷却凝固后成为焊缝，其成形的好坏是衡量焊接质量的指标之一。

25.焊缝形状是指焊缝横截面的形状，一般以熔深H、熔宽B和余高a描述。

焊接电流是影响焊缝熔深(H)的主要因素，电流增大，熔深近于成比例增加，熔宽略有增加，余高也相应增加；

电弧电压是影响焊缝熔宽(B)的主要因素。在其他条件不变时，随着电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加，熔深和余高略有减少；

焊接速度对焊缝的形状和尺寸都有明显的影响，焊速提高，熔深和熔宽都显著减小，焊接