熔焊考试上课讲义

1、熔焊考试2010年焊接方法及设备考前复习焊接电弧的基本特点是什么？1） 维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低，只有1050V。2）在电弧中能通过很大的电流，最大可达几千安。）电弧具有很高的温度，弧柱温度不均匀，中心温度可达500030000K。）电弧能发出很强的光。电弧的光辐射波长为（1.7-50 ）10-7m ，它包括红外线、可见光和紫外线三个部分。解释电极表面导电现象一一阴极斑点与阳极斑点？阴极斑点的定义：电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。当阴极材料熔点、沸点较低，而且导热性很强时，即使阴极温度达到材料的沸点开始蒸发，此温 度也不足以通过热发射产生足够数量的电子，阴极将进一步自

2、动缩小其导电面积，直到在 阴极导电面积前面形成密度很大的正离子空间电荷，形成很大的阴极压降值，足以产生强 的电场发射，以补足热发射的不足，向弧柱提供足够的电子流维持电弧燃烧。此时阴极将 形成面积更小、电流密度更大的斑点（该斑点的电流密度达 106108A/cm2）来导通电流，这种导电斑点称为阴极斑点。阳极斑点的定义：电弧放电时，正电极表面上集中接受电子的光亮微小区域。阳极的作用是接受电子和由阳极区提供弧柱所需要的0.001/1正离子流。当采用低熔点材料作阳极时（Fe、Cu A1等），一旦阳极表面某处有熔化和蒸发现象发生时，由于金属的电离能大 大低于一般气体的电离能，在有金属蒸气存在的地方，更容

3、易产生热电离而提供正离子 流，电子流也更容易从这里进入阳极，阳极表面上的导电区将在这里集中而形成阳极斑点。什么是焊接电弧的负载特性？（1）焊接电弧是变阻性负载；（2）焊接电极材料、气体介质、弧长、空载电 压、焊接电流等影响焊接电弧稳定性；（3）焊接电弧伏安特性即电特性，包括静态的伏安特性（静特性），焊接电弧动态的伏安特性（动特性）。焊接电弧 的静特性是指在电极材料、气体介质、弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时， 焊接电流与电弧电压变化的关系。焊接电弧的动特性是指对于一定弧长的电 弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。如何解释焊丝的熔化速度？其影响因素包括？焊丝熔化速度

4、vm通常以单位时间内焊丝的熔化长度（m /h或m/min） 或熔化质量（kg /h）表示；熔化系数或称比熔化速度a m,则是指每安培焊接电 流在单位时间内所熔化的焊丝质量（g / Ah）。焊丝的熔化速度主要取决于单位 时间内用于加热和熔化焊丝的总能量 Pm。影响因素：1、焊接电流的影响：电弧热与电流成正比，电阻热与电流 平方成正比。电流增大，熔化焊丝的电阻热和电弧热增加，焊丝熔化速度加 快。2、电弧电压：随着电弧电压降低（弧长缩短），熔化一定量焊丝所需要 的电流减小，亦等量的焊接电流所熔化的焊丝增加。即电弧较短时熔化系数增 加。3、焊丝直径：电流一定是，焊丝直径越粗，电阻热热越大，同时电流密

5、度也越大，所以焊丝熔化速度越快。4、焊丝伸出长度：其他条件一定，焊丝 伸出长度越长，电阻热越大，通过焊丝传导的热损失减少，焊丝熔化速度加 快。5、焊丝材料：焊丝材料不同，电阻率也不同，所产生的电阻热不同，因 而对熔化速度的影响也不同，电阻率较大时，会加快焊丝的熔化速度。材料不 同还会引起焊丝熔化系数的不同。6、气体介质：气体介质不同，对阴极压降 和电弧产热有直接影响。试述熔滴过渡时产生飞溅的原因？产生飞溅的原因有以下几个方面：气体爆炸引起的飞溅用涂料焊条焊接 及活性气体保护焊时，由于冶金反应在液体内部将产生大量体，气体的析出十分猛烈，尤如爆炸，使液体金属发生粉碎形的熔滴，溅落在焊缝两侧的母 材

6、上，成为飞溅。斑点压力引起的飞溅 电弧中的带电质点一一电子和阳离 子，在电场的作用下向两极运动，撞击在两极的斑点上产生机械压力，称为斑 点压力。斑点压力是阻碍熔滴过渡的力，焊条端部的熔滴在斑点压力的作用 下，十分不稳定，不断地跳动，有时被顶到焊丝的侧面，甚至使熔滴上挠，最 终在重力和斑点压力的共同作用下，脱离焊丝成为飞溅。手弧焊和co气体保护焊采用直流正接时经常会发生这种类型的飞溅。短路过渡引起的飞溅CO2气体保护焊采用短路过渡时，在短路的最后阶段，如果还继续增大焊接电流，这 时的电磁收缩力使熔滴往上飞起，引起强烈飞溅。为什么用Ar或富Ar气体作为保护气体时，能够产生喷射过渡，而用 CO2气体

7、保护焊时，常常出现排斥过渡？用Ar或富Ar气体作保护气体时，这时电弧电场强度较低，有利于电弧扩 张，以产生跳弧现象，使得电弧成为锥状、焊丝端头成为铅笔尖状，而形成射 流过渡特点。在A叶CO 2混合气体保护中，当CO2含量较少时，尽管电场强度 增加，跳弧电流也增大，但仍可保持射流过渡状态。由CO2或CO2含量较高的混合气体保护时，由于 CO2的分解，电弧被冷 却，使得电弧电场强度E提高，则电弧难以扩张，也就是电弧被压缩，电弧集 中地作用在熔池的底部的局部表面上，对熔滴产生排斥作用。7什么是短路过渡，它有什么特点？短路过渡：由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而 形成短路液桥，在向

8、熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去，这样的过渡形式称为短路过渡 。短路过渡的特点：1、短路过渡是燃弧、短路交替进行。燃弧时电弧对焊件 加热，短路时电弧熄灭，熔池温度降低。因此，调节燃弧时间或熄弧时间即可 调节对焊件的热输入，控制母材熔深。2、短路过渡时所使用的焊接电流（平均 值）较小，但短路时的峰值电流可 达平均电流的几倍，既可避免薄件的焊穿又 能保证熔滴顺利过渡，有利于薄板焊接或全位置焊接。3、短路过渡一般采用细丝（或细焊条），焊接电流密度大，焊接速度快，故对焊件热输入低，而且电 弧短，加热集中，可减小焊接接头热影响区宽度和焊件变形。对接焊缝形状通常用哪些特征参数

9、表示？表示对接焊缝几何形状的参数有焊缝宽度、余高、熔深焊缝宽度：指焊缝表面与母材的交界处称为焊趾。而单道焊缝横截面中， 两焊趾之间的距离称为焊缝宽度。余高：指超出焊缝表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的高度称为余高。 焊缝的余高使焊缝的横截面增加，承载能力提高，并且能增加射线摄片的灵敏 度，但却使焊趾处会产生应力集中。通常要求余高不能低于母材，其高度随母 材厚度增加而加大，但最大不得超过 3mm熔深：在焊接接头横截面上，母材熔化的深度称为熔深。一定的熔深值保 证了焊缝和母材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊丝）一定时，熔深的 大小决定了焊缝的化学万分。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊

10、时，为了保持堆焊层的硬度，减少母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提 下，应要求较小的熔深。焊接工艺参数对焊缝成形的影响？（一）焊接电流：当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都 增加，而焊缝宽度则几乎保持不变（或略有增加）。（二）电弧电压：其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊 缝厚度和余高将略有减少。（三）焊接速度:焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度 增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降。（四）其它工艺参数及因素对焊缝形状的影响电弧焊除了上述三个主要的工艺参数外，其它一些工艺参数及因素对焊缝形 状也具有一定的影响。（1）电极直径和焊丝外伸长 当其它条

11、件不变时，减小电极（焊丝）直径不仅 使电弧截面减小，而且还减小了电弧的摆动范围，所以焊缝厚度和焊缝宽度都 将减小。当焊丝外伸长增加时，电阻热也将增加，焊丝熔化加快，因此余高增加。焊丝直径愈小或材料电阻率愈大时，这种影响愈明显。对细焊丝，特别 是不锈钢熔化电极弧焊时，必须注意控制外伸长的稳定。（2）电极（焊丝）倾角焊接时，电极（焊丝）前倾时，电弧力对熔池液体金属后 排作用减弱，熔池底部液体金属增厚了，阻碍了电弧对熔池底部母材的加热， 故焊缝厚度减小。同时，电弧对熔池前部未熔化母材预热作用加强，因此焊缝 宽度增加，余高减小，前倾角度。愈小，这一影响愈明显。电极（焊丝）后倾时，情况与上述相反。（3）

12、焊件倾角焊件相对水平面倾斜时，焊缝的形状可因焊接方向不同而 有明显差别。当进行上坡焊时，熔池液体金属在重力和电弧力作用下流向熔池 尾部，电弧能深入到加热熔池底部的金属，因而使焊缝厚度和余高都增加。同 时，熔池前部加热作用减弱，电弧摆动范围减小，因此焊缝宽度减小。上坡角 度愈大，影响也愈明显。上坡角度。6T2 时，焊缝就会因余高过大，两侧 出现咬边而使成形恶化。下坡焊的情况正好相反，即焊缝厚度和余高略有减 小，而焊缝宽度略有增加。因此倾角。6七。的下坡焊可使表面焊缝成形得到改善，手弧焊焊薄板时，常采用下坡焊。（4）坡口形状 当其它条件不变时，增加坡口深度和宽度时，焊缝厚度略有 增加，焊缝宽度略有

13、增加，而余高显著减小。（5）焊剂 埋弧焊时，焊剂的成分、密度、颗粒度及堆积高度均对焊缝形状 有一定影响。保护气体成分 气体保护焊时，保护气体的成分以及与此密切相关的熔 滴过渡形式对焊缝形状有明显影响。采用不同保护气体进行熔化极气体保护焊 直流反接时，焊缝形状的变化。射流过渡氩弧焊总是形成明显蘑菇状焊缝，氩 气中加入Q、CQ或H2时，可使根部成形展宽，焊缝厚度略有增加。颗粒状和短 路过渡电弧焊则形成的焊缝形状宽而浅。母材的化学成分母材的化学成分不同，在其它工艺因素不变的情况 下，焊缝形状不一样，这一点在氩弧焊时特别明显。如三种产地不同的 0Cr18Ni19和0Cr18Ni12Mo2不锈钢，用钨极

14、氩弧焊方法焊接，采用相同的焊接 工艺参数时，所得焊缝形状的变化。焊缝引弧处存在的主要问题及产生原因是什么？起头容易产生的缺陷主要有两个方面： 首先由于母材温度低，因而熔池 浅、窄、焊条熔化多，母材熔化少，极易造成焊缝成型窄而高，熔深不够，造 成焊缝强度较低。其次是起头时，焊条端部套筒形成不良，药皮产生的气体保 护作用差，电弧气氛中易侵入空气，造成气孔。收弧处产生的问题：下凹、气孔、裂纹、弧坑。解决措施：埋弧焊时可在收 弧处采用收弧板，气保焊时，采用电焊丝收弧或改变脉冲频率。埋弧焊的主要优缺点？埋弧焊优点：生产效率高：埋弧焊所用的焊接电流可大到1000A以上， 因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都

15、比较大。焊接质量好：一方面由于埋弧焊的焊接参数通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，对焊工操作技术 要求不高，因而焊缝成形好、成分稳定；另一方面也与采用熔渣进行保护，隔 离空气的效果好有关。劳动条件好：埋弧自动焊时，没有刺眼的弧光，也不 需要焊工手工操作。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。节约金属及电能：对于2025mm厚以下的焊件可以不开坡口焊接，这既可节省由于加工坡 口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝的填充量大大减少。同时，由于焊剂的保 护，金属的烧损和飞溅也大大减少。由于埋弧焊的电弧热量能得到充分的利 用，单位长度焊缝上所消耗的电能也大大降低 。埋弧焊缺点：焊接适用的位置受到限制由于

16、采用颗粒状的焊剂进行焊 接，因此一般只适用于平焊位置（俯位）的焊接，如平焊位置的对接接头、平 焊位置和横焊位置的角接接头以及平焊位置的堆焊等。对于其它位置，则需要 采用特殊的装置以保证焊剂对焊缝区的覆盖。焊接厚度受到限制 由于埋弧焊时，当焊接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差，因此不适于焊接厚度小 于1mm以下的薄板。对焊件坡口加工与装配要求较严 因为埋弧焊不能直接 观察电弧与坡口的相对位置，故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用焊 缝自动跟踪装置，才能保证不焊偏。试述埋弧焊机的主要功能及分类？埋弧焊机主要功能：（1）焊接电源的作用是向焊接电弧提供电能，以及提 供埋弧焊工艺所需要的电气特

17、性，如外特性、动特性等，同时参与焊接参数的 调节。（2）机械系统的作用是焊接时使焊丝不断地向电弧区给送，使焊接电弧 沿焊缝移动，以及在电弧的前方不断地铺撒焊剂等。机械系统包括：送丝机构、焊车行走机构、机头调节机构、导电嘴。（3）控制系统的作用是实现包括引弧、送丝、移动电弧、停止移动电弧、熄弧等在内的程序自动控制，并进行 焊接参数调节和保持焊接参数在焊接过程中稳定，使电弧稳定燃烧。（4）辅助设备是为了使焊缝处于最佳施焊位置，或为了达到某些工艺目的所配置的工艺 装置，包括使焊件准确定位和夹紧的焊接夹具，使焊件旋转、倾斜、翻转的焊 件变位机，使焊接机头准确送到待焊位置的焊机变位机，以及能自动回收焊剂

18、 的焊剂回收器等。分类：（1按照用途，可分为通用焊接设备和专用焊接设备两种。（2）按电源类型，可分为交流和直流两种。（3）按行走机构形式，可分为焊车式、悬挂 式、机床式、悬臂式以及门架式等 。（4）按送丝方式，可分为等速送丝式和 变速送丝式两种。（5）按焊丝数量和截面形状， 可分为单丝、双丝、多丝和带 状电极等设备。试分析C02焊接时产生飞溅的形式、原因及其解决办法？1）、由冶金反应引起的飞溅 原因：由于二氧化碳气体具有强烈的氧化性，焊 接时熔滴和熔池中的碳元素被氧化二产生一氧化碳气体。在电弧高温作用下， 其体积急剧膨胀，CO气体压力逐渐增大，最终是液态熔滴爆破产生大量细粒的 飞溅。解决办法：

19、采用含有脱氧元素的焊丝。2）、由斑点压力引起的飞溅 原因：当用直流正接焊接时，正离子飞向焊丝末 端的熔滴，机械冲击力大，产生大颗粒飞溅。措施：采用直流反接，主要是电 子冲撞熔滴，斑点压力小，飞溅少。3）、熔滴短路时引起的飞溅 原因：当熔滴与熔池接触形成短路时，短路电流 强烈产热，并产生强烈的电磁收缩作用，是液体过桥缩颈。在短路初期和后期 由于过桥过热而产生飞溅。如果短路电流较大时，飞溅也较大。措施：在焊接 回路中串入合适的电感。4）、非轴向熔滴过渡造成的飞溅 原因：这是粗滴过渡时由电弧的斥力引起 的。措施：选用正确的焊接工艺参数。5）、焊接参数选择不当引起的飞溅 原因：生产实践表明，当焊接电流

20、、电弧 电压、电感值等参数选择不当时也可能造成飞溅。措施：正确选择焊接参数。试述C02焊产生气孔的原因及预防措施？1）、氮气孔：焊接时溶解了较多的氮气焊缝金属结晶时其溶解度减小，来 不及溢出而在焊缝表面产生氮气孔。措施：增强气体保护效果，防止空气侵入。还可以选用含有固氮元素（Ti和Al）的焊丝。2）、氢气孔：焊接熔池中氢的含量与电弧空间中氢气的含量有很大关系， 二氧化碳和空气中水分解产生氢气溶入焊缝。措施：提高二氧化碳气体纯度。3） 、一氧化碳气孔：在金属结晶的过程中，由于激烈的冶金反应，FeO与C 作用生成CE易在焊缝中形成CO孔。措施：在焊接熔池中加入足够量的脱氧剂（Si、Mn Ti、Al

21、 等）。为什么C02气体保护焊一般采用平外特性电源加等速送丝调节系统？在采用等速送丝时，焊接电源应有平或缓降的外特性。短路过渡焊接时采用 平外特性的电源，电弧长度和焊丝伸出长度的变化对电弧电压的影响最小，平 外特性电源引弧比较容易，且对防止焊丝回烧和粘丝有利。此外，采用平外特 性电源，可以对焊接电流和电弧电压分别加以调节，相互影响较小。熔化极氩弧焊焊接铝及铝合金时，电流极性一般如何选择，原因？大电流焊 接时，焊缝起皱现象的原因及防止措施？MIG/MA焊多采用直流反极性。主要原因如下：（1）电弧稳定。因阳极斑 点牢固地出现在焊丝端头，使得电弧不发生飘移。相反，采用直流正极性接法 时，焊丝为阴极，

22、因阴极斑点总是寻找氧化膜，所以阴极斑点不断地沿焊丝 上、下飘移，移动最大可以达到2030mm从而破坏了电弧的稳定性。（2）在焊缝附近产生阴极破碎作用。因工件为阴极，所以在焊缝附近的金属氧化膜能 被阴极破碎作用而去除。这正适合于焊接铝、镁及其合金。（3）焊缝成形美观。焊缝表面平坦、均匀而熔深为指状。相反，直流正极性时，由于焊丝熔化 速度大大加快，使得焊缝的余高增大。大电流焊接时，焊缝起皱现象的原因及防止措施：大电流熔化极惰性气体 保护焊铝时，如果阴极斑点进入熔池之中，且焊接电流超过某一定值，则在电 弧力的作用下，熔池液态金属被猛烈地挖掘搅动，并卷进空气，使焊缝金属氧 化，形成粗糙皱纹的现象称为起

23、皱现象，如图 2所示。脉冲喷射过渡氩弧焊工艺特点及脉冲参数对焊接过程的影响？工艺特点：1、脉冲熔化极氩弧焊扩大了焊接电流的调节范围。2、有效控制熔滴过渡及熔池尺寸，有利于全位置焊接。3、可有效控制热输入，改善接头性能。焊接参数对焊接过程的影响：（1）基值电流lb及基值时间Tb :作用是：维持电弧连续燃烧，预热焊丝和母材，使焊丝端部有一定的熔化量，为熔滴过渡作准备。（2）脉冲电流Ip及脉冲时间Tp :是决定脉冲能量的重要参数（3）焊接电流la :决定对母材的热输入量，应根据焊件厚度、焊缝空间位置、 焊接材质等确定。（4）脉冲频率fp和脉冲宽度比Kp : fp的大小需适应焊接电流大小。Kp反映脉冲 焊接特点的强弱，一般不大于50%。18.试述TIG焊机的组成及各部分的作用？手工T1G焊设备包括焊接电源（同埋弧焊）、控制系统（同埋弧焊）、引弧装置（引燃电弧）、稳弧装置（交流焊接设备用，维持电弧稳定）、焊枪（作