成型工艺焊接部分.doc

志成出品 翻版必究一、电弧：是两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生强烈而持久的放电现象。二、气体的电离 在外加能量的作用下，中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象（或过程）称为气体的电离。2、电离的种类 根据外加能量种类的不同，可以分为三类： （1）热电离 （2）场致电离（3）光电离 三、电子的发射电极表面接受一定外加能量作用，使其内部的电子冲破电极表面的束缚而飞（逸出）到电弧空间的现象称为电子发射。（1）热发射（热阴极） 金属表面承受热作用而产生电子发射的现象。（2）场致发射（冷阴极） 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。（3）光发射（次要，对电子发射贡献不大） （4）粒子碰撞发射 最小电压原理含义: 在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一个适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定弧长上的电压最小。这意味着电弧总是保持最小的能量消耗。 五、在所有气体放电中，电弧是温度最高、电流最大、电压最高的气体放电现象。六、比较熔化极电弧焊阴极产热和阳极的大小1、阴极区的产热 阴极区电流由电子和正离子两种带电粒子所组成。在阴极区，这两种带电粒子不断地产生、消失和运动，便构成了能量的转变和传递的过程。在能量的交换过程中，将阴极区单位时间获得的能量定义为阴极区的产热。表达式：Pk=I（Uk- Uw- UT）阴极区的产热在焊接过程中直接加热焊丝（直流正接）或者工件（直流反接）。2、阳极区的产热表达式为：PA = I ( UA+UW+UT ) 至于阴极和阳极的温度哪个高些，则不仅与该级区的产热量有关，而且还受材料热物理学性能（熔点 沸点及导热性能等）、电极的几何尺寸大小以及周围的散热条件等因素的影响。在相同产热量的情况下，如果材料沸点低，导热性好，电极的几何尺寸大，则该级区温度低，反之，则该级区温度高。 二、熔滴过渡与焊缝成形1、电弧焊时能量参数有哪些？各对焊缝成形有哪些影响？1)焊接电流对焊缝成形的影响 其它条件一定，随着焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。 MIG焊，随焊接电流增加，焊缝熔深增加。若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深，尤其焊铝时较明显。 2)电弧电压对焊缝成形的影响其它条件一定的条件下，提高电弧电压，电弧功率也相应增加，焊件输入的热有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长度实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔宽增大。同时由于焊接电流不变，焊丝的送丝速度和焊丝熔化速度不变，使得焊缝余高减小。3)焊接速度对焊缝成形的影响焊速提高时，焊接线能量减小，熔宽和熔深都明显减小，余高也略有减小。提高焊速可提高焊接生产率，但在提高焊速的同时，应相应地提高焊接电流和电弧电压，才能保证合理的焊缝尺寸，因此焊速、焊接电流、电弧电压三者是相互联系的。三、埋弧自动焊1、简述埋弧焊的焊接原理。指出图中数字所代表的含义。电弧在颗粒状焊剂下产生的，电弧热使焊件、焊丝、焊剂熔化以致部分蒸发，金属和焊剂的蒸发气体形成一个气泡，电弧就在这个气泡内持续燃烧，气泡的顶部被一层熔融状焊剂熔渣所构成的外膜所包围。这层外膜不仅很好地隔离空气与电弧和熔池的接触，而且将隔离有碍操作的弧光辐射。气泡底部则是焊接熔池，随着电弧的移动，熔池冷却结晶就形成了焊缝。 2、平板对接双面埋弧焊时为防止第一面焊接时熔化金属从背面流溢需采取哪些工艺措施？（1）悬空双面焊法（2）焊剂垫双面焊法（3）临时工艺衬垫双面焊法 （4）焊条电弧焊封底双面焊法（5）多层双面焊法3、单面焊双面成形埋弧焊时，为防止烧穿和保证背面成形所能采取的工艺措施。（1）焊剂铜衬垫法 （2）水冷滑块式铜垫法 （3）永久性衬垫法 （4）热固化焊剂衬垫法 四、钨极氩弧焊1、钨极氩弧焊焊接厚5mm以上铝合金时，采用直流反接和交流供电方式哪一种更合理？说明理由。（1）直流反接 具有阴极清理作用，可获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。反接时钨极是阳极，没有发射电子作用，但是接受大量电子及其携带的大量能量，因而易产生过热，甚至熔化。因而钨极为阳极时的许用电流仅为钨极是阴极时的 1/10左右，钨极端头形状都是圆球状；另外，焊件为阴极，阴极斑点会自动寻找氧化膜，不断游动，使电弧分散，加热不集中，因而得到浅而宽的焊缝，生产率低。因此，TIG 焊直流反接用得较少，只用于厚度约3mm以下的铝、镁及其合金的焊接。2、交流电源 对于铝、镁及其合金，采用交流电源时，既可在工件为阴极的负半周内产生阴极破碎作用，清除熔池区表面坚硬的氧化膜；又可在钨棒为阴极的正半周内使焊缝获得较大的熔深，而钨棒温度有所降低，电弧稳定性得以改善。因此，成为铝、镁及其合金钨极氩弧焊的最佳选择。五、熔化极氩弧焊1、半自动气体保护焊常见的送丝方式有哪几种？ 推丝式 拉丝式推拉丝式2、MIG射流过渡的条件有哪些？获得射流过渡的条件是采用纯氩或富氩保护气氛，直流反接，除了保持高的弧压（长弧)外，还必须使焊接电流大于某一临界值。3、熔化极氩弧焊亚射流过渡有什么特点？结合下图分析熔化极氩弧焊焊接铝及其合金采用亚射流过渡规范时弧长的调节过程。 亚射流过渡只在铝及合金MIG焊时才会出现的一种熔滴过渡形式，其特征介于短路过渡和射滴过渡之间。弧长比较短，电弧向四周扩展为碟形，存在熔滴短路过程，电弧略微带有爆声，形成亚射流过渡的弧长La介于28mm 之间。弧长小于2mm时形成短路过渡，弧长大于8mm时射滴过渡。亚射流过渡的弧长因电弧电流大小而取不同数值，取下限时具有部分短路过渡的特征；取上限时具有部分射滴过渡的特征。在亚射流过渡区，焊丝融化系数随弧长变化而变化这一特性，是铝焊丝亚射流电弧非常重要的作用。亚射流过度电弧固有的自调节作用电弧固有的自调节系统是由具有固有自调节作用的电弧，配以等速送丝焊机和垂降特性（恒流）焊接电源而构成的。 与自身调节系统相同的是都是利用焊丝熔化速度作调节量来保持焊接弧长的稳定；不同之处是电弧自身调节系统是依靠焊接电流的改变来影响焊丝的熔化速度，而电弧固有的自调节系统是依靠焊丝熔化系数的改变来影响焊丝的熔化速度。 亚射流过渡电弧的特性被发现后，在熔化极电弧焊中建立了第三种弧长控制方法，即等速送丝焊机匹配恒流外特性电源的弧长自动调节系统。O0点是静特性和等熔化速度曲线相交的稳定工作点，对应弧长为 l0。如某些原因引起弧长突然变短，使工作点从 O0 到 O2，因外特性为恒流，电流不改变。但可见弧长变短，使电弧潜入到熔池凹坑中的长度增加，焊丝受热效率提高，熔化系数增大，使熔化速度vm加快，弧长逐渐拉长并自动恢复别原来O0点稳定燃烧长度；反之 ，若弧长波动突然从l0变成 l1 ，同样也可通过自调节作用恢复到原来长度。 利用固有的自调节系统焊铝及其合金时，由于采用垂降特性电源，弧长发生变化时，电流不变，使焊缝熔深均匀，成形良好；焊缝截面形状比较合理，可避免射流过渡时的“指状熔深”；另弧长较短，抗干扰能力强。 缺点是焊接参数的调节区间有限。六、CO2气体保护焊1、CO2气体保护半自动焊的气路中设置预热器和干燥器的目的。为了防止CO2气体重的水分在气瓶出口处及减压表中结冰是气路堵塞，在减压之前要将CO2气体通过预热瓶进行预热。由于市售CO2气体中含有一定水分，为了防止气孔和减少焊缝金属中的含氢量，可在气路中装置高压干燥器（在减压阀之前）和低压干燥器（在减压阀之后）。2、药芯焊丝的结构 “O”型 “梅花”型 “T”型 “E”型 “中间填丝”型3、CO2气体保护焊气路中设置预热器的目的。4、半自动气体保护焊常见的送丝方式有哪几种？指出下图的送丝方式，并说明哪一种最常用哪一种送丝距离最远。 推丝式（25m） 拉丝式 推拉丝式（15m）第一幅图是推拉丝式 第二幅是推丝式 推拉丝式最远5、CO2气体保护焊时，短路过渡和细颗粒过渡飞溅最小。七、等离子弧焊1、等离子弧是怎样形成的？通常将钨极氩弧的钨极缩入焊枪喷嘴内部，在喷嘴中通等离子气，强迫电弧通过喷嘴的孔道，借助水冷喷嘴的外部拘束条件，使电弧的弧柱横截面受到限制，电弧的温度、能量密度、等离子流速都显著增大，就形成了等离子弧。2、等离子弧温度、能量密度和等离子流速高的原因。（1）机械压缩作用 水冷喷嘴限定了弧柱截面积，不能自由扩大。（2）热压缩作用 冷气流和喷嘴水冷作用，使靠近喷嘴内壁的气体受到强烈的冷却作用，温度和电离度迅速下降，迫使电流集中到弧柱中心高温、高电离度区。（3）磁压缩作用 进一步压缩弧柱导电截面，使弧柱温度及能密进一步提高。3、等离子弧的分类及应用（1）非转移型 电极接负，喷嘴接正，母材不参与导电。电弧在电极和喷嘴之间产生，温度和能量密度较低，又称等离子焰或间接电弧。主要用于喷涂以及焊接、切割较薄的金属或对非导电材料进行加热。（2）转移型 电极负，母材正，等离子弧在母材与电极之间产生，又称直接电弧。难以直接形成，须先引燃非转移弧，然后使电弧另一极从喷嘴转移到工件上。温度和能量密度较高，常用于切割、焊接及堆焊。（3）联合型（混合型） 转移和非转移型同时存在，需两个电源独立供电。电极接负极，喷嘴及母材分别接电源的正极，主要用于小电流、微束等离子弧焊接 （ 30 A）及粉末堆焊。4、等离子弧焊接的工艺方法：穿透型（穿孔型、小孔型）等离子弧焊接、熔入型等离子弧焊接、微束等离子弧焊接、脉冲等离子弧焊接、熔化极离子弧焊接、变极性离子弧焊接等。5、孔道比 l/d。八、电渣焊1、定义是借助电流通过液态熔渣时产生电阻热来作为热源的一种熔化焊接方法。2、电渣焊焊接过程（1）引弧造渣阶段 开始时先将电极与引弧板短路起弧，并且不断加入固体焊剂，利用电弧热量使之熔化，形成液态熔渣。当渣池达到一定深度时将电极插入渣池，电弧熄灭。由于液态熔渣具有一定的导电性，利用电流通过时产生的电阻热来熔化焊剂和被焊工件，即转入电渣焊接过程。（2）正常焊接阶段 当电渣过程稳定后，电流通过渣池产生的电阻热使渣池温度达到16002000。同时由于渣池内部剧烈的涡流作用，迅速把热量带到熔池四周，从而使电极和焊件边缘熔化并同时渐渐地沉积到熔池下面，形成金属熔池。随着电极送进，金属熔池和渣池逐渐上升，而远离热源的液体金属则冷却凝固形成焊缝。由于熔渣始终浮在熔池上部，不仅保证了焊接过程顺利进行，且对熔池起到保护作用。随着熔池不断上升和焊缝的形成，电极送进机构和强迫成形装置也随之向上移动，从而保证了焊接过程继续进行。 （3）引出阶段 在被焊工件上部装有引出板，以便在焊接终止时易产生缩孔和裂纹的那部分焊缝金属引出焊件。在引出阶段，为了减少产生缩孔和裂纹，应逐渐降低电流