长安大学焊接复习题

长安大学焊接复习题

1、焊接电弧由哪三个区组成？

答：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（UA为阳极压降，UK为阴极压降）。可见其阻抗较大，电场强度较高。电弧的这种特性是由

于各区导电机构不同所决定的。（一）弧柱区导电特性：弧柱温度因气体种类和电流大小不同，一般在5000——50000K范围内，因此弧柱气体将产生以热电离为主的导电现象。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。弧柱导电性能的优劣，直接表现在弧柱导电时所需要的电场强度E的大小，在较小电流区间，E随电流增大而增大，在较大电流区间，E随电流的增加而稍有增加。（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。由于阴极材料种类，电流大小以及电弧气体介质不同，阴极区的导电机构分为三种类型。A、热发射型阴极区导线机构。当阴极采用W、C等高熔点材料，电流较大时，由于阴极区可以达到很高的温度，弧柱所需要的电子流主要靠阴极的热发射来提供，这样的阴极区称为热发射型阴极区。B、电场发射型阴极区导电机构。C、等离子型阴极区导电机构。（三）阳极区导电特性。阳极区的作用是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、什么是气体电离，电离种类？

答：在一定的条件下，中性气体分子或原子分离成为电子和正离子的现象称为电离。为了将气体

电离，就必须施加足够的能量，是气体分子或原子中的电子脱离原子核的束缚二成为自由电子，

同时使原子成为正离子。使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量称为第一电离能，

生成的正离子称为一价正离子，这种电离称为以此电离。以此类推。

电弧中气体粒子的电离因外加能量的种类不同而分为热电离、电场作用下的场电离和光电离三类。

气体粒子受热作用而产生的电离称为热电离，实际是由于气体粒子的热运动而产生碰撞的一种电

离过程。当带电粒子的动能在电场的影响下增加到足够高的数值时，则能与中性粒子产生非弹性

碰撞而使之电离，这种电离称为电场作用下的电离。中性粒子接受光辐射的作用而产生电离现象

称为光电离。

3、什么是电子发射？种类有哪些？

答：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的束缚而飞到电弧空间的现象

称为电

子发射。由于外加能量不同，电子发射机构可分为热发射、电场发射、

光发射和粒子碰撞发射等四种类型。热发射是由于金属表面受热作用，使其内部的自由电子热运

动加剧，当自由电子的动能大于逸出功时，则飞出金属表面参加电弧的导电过程。电场发射是指

当金属表面存在一定强度的正电场时，金属内部电子会受到电场力的作用，此力足够大，电子即

可飞出金属表面。光发射是指金属表面受光能照射，使内部自由电子冲破表面约束而产生电子发

射。碰撞发射是焊接电弧中正离子撞击阴极表面，将其动能传给阴极内部的电子，使其逸出金属

表面的发射过程，称为碰撞发射。

4、为什么非熔化极采用直流正接法？熔化极采用直流反接法？

答：正接法指的是焊件与焊机的正极相连接，焊条或焊丝与负极相连。反之，称为反接法。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，因此采用直流正接法，因为电极是高熔点材料，作为阴极时具有很强的电子热发射能力，因而阴极压降UK降低，阴极产热量肖玉阳极产热量，这样就使钨极获得较少的热量而母材获得较多的热量；对于熔化极电弧焊，则希望工件获得较大的热量以增加其熔深，采用直流反接，使阴极产热量高于阳极产热量，从而使母材有较大的熔深。

5、电弧的磁偏吹：当焊丝（条）轴线周围的磁场强度均匀，亦即磁力线的分布在焊丝轴线周围是均匀的时候，电弧能保持轴向位置，但是实际焊接过程中，由于种种原因，这种磁力线分布的均匀性可能受到破坏，而使电弧偏离焊丝轴线方向，这种现象称为磁偏吹。电弧磁偏吹使焊接电弧失去刚直性，造成电弧飘摆不稳定，甚至使电弧熄灭，由于电弧不稳定，会使施加在熔池上的作用力也不稳定，同时也使熔滴过渡不规则，导致焊缝成型不规则，从而引起未焊透、夹渣等缺陷，此外磁偏吹还会破坏电弧周围的保护气氛，混入有害气体，影响焊缝内在质量。（一）导线位置引起磁偏吹；（二）电弧附近铁磁体引起的磁偏吹；（三）剩磁引起的磁偏吹。

6、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，称之位熔滴过渡。熔滴过渡的形式以及过渡过程的稳定性取决于作用在焊丝末端熔滴上的各种力的综合作用，其结果会关系到焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅大小，最终影响焊接质量和生产效率。

7、熔滴上的作用力：焊丝末端的金属熔滴通常受到自身重力和表面张力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力等几种力的作用。

各自作用：重力：平焊时，重力是促

进熔滴脱离焊丝末端的作用力，立焊和仰焊时，重力则为阻碍熔滴从焊丝末端脱离的作用力。表面张力：径向分力使熔滴在焊丝末端产生缩颈，轴向分离则使熔滴保持在焊丝末端，阻碍熔滴过渡。电磁力：径向分力使熔滴产生缩颈而有利于熔滴过渡，轴向分力的方向的方向总是从小截面指向大截面，促使熔滴断开。在熔滴端部与弧柱间导电的弧根面积的大小将决定该处电磁力的方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此处电磁力合力向上，成为斑点力，阻碍熔滴过渡，反之，若弧根面积笼罩整个熔滴，此处电磁力合力向下，促进熔滴过渡。等离子流力：电弧等离子流力随等离子流从焊丝末端侧面切入，然后流向熔池，有助于熔滴脱离焊丝，并使其加速通过电弧空间进入熔池。斑点力：斑点力在一定条件下，将阻碍金属熔滴的过渡，通常阳极受到的斑点力比阴极受到的斑点力要小，因而焊丝为阳极时熔滴过渡的阻碍力要小。8、射流过渡：获得射流过渡的条件是采用纯氩或富氩保护气氛，直流反极性接法，除了保持高弧压外，还必须使焊接电流大于某一临界值。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过渡形式，射滴过渡是介于滴状过渡与连续射流过渡之间的一种熔滴过渡形式，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熔化极气体保护焊。

9、短路过渡主要用于直径1.6毫米以下的细丝CO2气体保护焊，采用低电压、小电流焊接工艺，由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长大成滴时与熔池接触而形成短路液桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下形成过渡，这种过渡电弧稳定，飞溅较小，焊缝成形良好，广泛用于薄板结构及全位置焊接。短路过渡过程特点：正常的短路过渡过程，一般要经过电弧燃烧形成熔滴——熔滴长大并与熔池短路熄弧——液桥缩颈而断开过渡——电弧复燃等四个阶段。10、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，在熔化电极焊接中熔池还包括已经融化了的填充金属。熔池冷却凝固后成为焊缝，其成形的好坏是