电弧焊基础知识市公开课一等奖省赛课获奖课件

第一章电弧焊基础知识电弧焊基础知识第1页本章重点：①熔滴过渡主要形式及特点②焊接工艺参数对焊缝成形影响。本章难点：①熔滴过渡特点以应用学习方法提议：①对焊接电弧基础知识，包含电弧物理基础、导电特征内容无须追求过深、过细；②在准确把握熔滴过渡特点基础上去了解它们应用，并清楚常见焊接方法所用熔滴过渡形式；③结合实训操作，体会并熟悉常见焊接工艺参数及原因对焊缝成形（质量）影响规律。电弧焊基础知识第2页第一节焊接电弧

一、焊接电弧物理基础

电弧实质：气体放电（导电）（一）电弧及其电场强度分布

电弧特点：低电压、大电流、温度高、亮度大电弧焊基础知识第3页

取得电弧路径：气体电离+电子发射

1、电离种类：热电离场致电离光电离

电离能及其与引弧关系

2、（阴极）电子发射热发射场致发射光发射粒子碰撞发射

逸出功及其与引弧关系（二）电弧中带电粒子产生电弧焊基础知识第4页（三）带电粒子消失

带电粒子经过扩散、复合和电子结合成负离子等过程消失。电弧稳定“燃烧”时，带电粒子产生和消失处于动平衡状态。负离子存在对电弧稳定性影响。电弧焊基础知识第5页二、焊接电弧导电特征电弧三个区域：阴极区弧柱区阳极区（一）弧柱区导电特征

最小电压原理（二）阴极区导电特征

1、热发射型

2、电场发射型阴极斑点（三）阳极区导电特征

1、阳极斑点

2、阳极区导电形式电弧焊基础知识第6页三、焊接电弧工艺特征

电弧工艺特征主要包含：热能特征、力学特征、电弧稳定性等。

1、电弧热形成机构

电弧弧柱、阴极区、阳极区产热特征各不相同。

⑴弧柱产热

⑵阴极区产热特征⑶阳极区产热特征（一）电弧热能特征电弧焊基础知识第7页

2、电弧温度分布

⑴轴向－两极区低弧柱区高

⑵径向－中心高四面低

3、焊接电弧热效率及能量密度

电弧产热一部分热量会经过对流、传导、辐射等形式散失，所以会存在热效率问题。惯用焊接方法大致热效率如表。电弧焊基础知识第8页

能量密度分布：轴向－两极区大弧柱区小

径向－中心大四面小电弧焊基础知识第9页（二）、电弧力学特征1、电弧力类型及作用电磁（收缩）力——使电弧取得刚直性，促进熔滴过渡电弧焊基础知识第10页等离子流力——促进熔滴过渡斑点（压）力——阴极＞阳极／妨碍熔滴过渡电弧焊基础知识第11页2、电弧力主要影响原因气体介质、焊接电流和电压、焊丝（条）直径、极性和电极端部形状等。电极材料蒸发反作用力——阴极＞阳极／妨碍熔滴过渡熔滴(droplet)冲击力——对熔池造成冲击短路爆破力——短路时产生，造成飞溅电弧焊基础知识第12页三、焊接电弧稳定性

电弧稳定性概念（P19）影响电弧稳定性原因：电源、外界原因、药皮（芯）（焊剂）、磁偏吹等电弧焊基础知识第13页第二节焊丝熔化与熔滴过渡

（一）焊丝热源焊丝熔化热源电弧热（主）+电阻热（次）（二）焊丝熔化特征焊丝熔化特征——焊丝熔化速度与焊接电流之间关系。一、焊丝加热和熔化特征

区分清楚与焊丝熔化相关几个概念：熔化速度(mm/min&kg/h)

熔化系数(g/A·h)

熔敷系数(g/A·h)

熔敷速度(kg/h)

熔敷效率(%)

飞溅率(%)

损失系数(%)电弧焊基础知识第14页

焊丝熔化特征主要受焊丝材料、直径和伸出长度(stick-out)等原因影响。电弧焊基础知识第15页二、熔滴上作用力

熔滴上作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形主要原因。

1、重力

2、表面张力

3、电弧力（注意其包含几项力在内）！

4、熔滴爆破力

5、电弧气体吹送力电弧焊基础知识第16页在不一样焊接条件下，力种类、大小不一样，形成了不一样熔滴过渡形式重力（促进或妨碍熔滴过渡）表面张力（促进或妨碍熔滴过渡）电磁收缩力（促进或妨碍熔滴过渡）等离子流力（促进熔滴过渡）气体吹送力（促进熔滴过渡）金属蒸气反作用力（妨碍熔滴过渡）斑点压力（妨碍熔滴过渡）爆破力（造成飞溅）总结：熔滴上作用力及其特点电弧焊基础知识第17页三、熔滴过渡及特点

自由过渡：滴状过渡

喷射过渡(Spraytransfer)

:易在（富）氩气氛种取得，熔深大\熔敷效率高，适合用于中、厚板平位置填充、盖面。（有上、下限电流\可加脉冲）爆炸过渡(Explosivetransfer)

传统上，通常将熔滴过渡(metaltransfer)分成自由过渡、接触过渡、渣壁过渡三种主要形式，每一个又能够再分为不一样亚型。当前，熔滴过渡名称还未规范、统一。熔滴过渡过程复杂，对电弧稳定性、焊缝成形和冶金过程都有影响。电弧焊基础知识第18页

接触过渡：短途经渡(Shortcircuitingtransfer)

在各

种气氛中，低电压、细焊丝（小电流）（但电流密度不小）均可取得；热输入小、焊接变形小、全位置焊性能好但普通飞溅较大；适合用于薄板焊接或中厚板打底焊接。搭桥过渡渣壁过渡(Fluxwallguidedtransfer)：

沿渣壳（埋弧焊）

沿套筒（焊条电弧焊）电弧焊基础知识第19页常见焊接方法熔滴过渡形式

焊条手工焊（SMAW&MMA）酸性焊条：细滴过渡

碱性焊条：粗滴过渡(Globulartransfer&Drop

transfer)+短途经渡

CO2焊：滴状过渡（粗丝）、短途经渡、表面张力过渡

（STT）（细丝）

MIG（焊铝）：喷射过渡、亚射流过渡

MAG（熔滴过渡形式最多、最灵活）：短途经渡

射滴过渡

射流过渡（喷射过渡）规律：伴随电流增加，熔滴过渡体积减小、频率加紧。电弧焊基础知识第20页关于熔滴过渡技术最新发展

传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏灵活性，焊缝成形好坏在很大程度上依然依赖于焊工操作技术水平和心理状态。

近年来，伴随逆变技术尤其是数字技术在焊接设备上应用逐步推广，已经能够对熔滴过渡进行快速、准确实时控制，情况发生了很大改变，在熔化极气体保护焊中出现了如表面张力过渡（STT）、冷金属过渡（CMT）和双脉冲（doublepulse、superpulse）过渡等新熔滴过渡技术。电弧焊基础知识第21页

下面为冷金属过渡过程及其所焊铝合金薄板对接焊缝。电弧焊基础知识第22页

瑞典ESAB企业发展superpulse技术，在一个电流周期内能够采取不一样熔滴过渡形式组合，即正、负半波能够分别采取不一样熔滴过渡形式，使焊缝成形比以往愈加美观、准确而且轻易控制、飞溅极少。焊缝成形更多地依靠机器来完成，大大降低了人为原因对焊缝成形影响、降低对焊工操作技能培训要求，不但节约了生产成本，而且使以往难于处理焊接问题（如极薄铝或不锈钢板MIG焊）变得简单，焊缝质量稳定性、再现性得到极大提升。

点击看双脉冲（superpulse）过渡技术（瑞典ESAB企业）。

点击了解冷金属过渡（CMT）技术（奥地利Fronius企业）电弧焊基础知识第23页第三节母材熔化与焊缝成形一、焊缝(weld)形成过程

母材熔化形成熔池(moltenpool)／熔池凝固形成焊缝——熔池形状与焊缝质量相关（《熔焊原理》）

二、焊缝形状与焊缝质量关系

焊缝成形基本参数：

熔深(penetration或depthofpenetration)

熔宽余高(reinforcement或excessweldmetal)

焊缝成形系数(formfactorofweld)=焊缝宽度／焊缝厚度电弧焊基础知识第24页1、焊接工艺参数焊接电流(主要影响熔深)：I↑→熔深↑、熔宽稍↑、余高↑电弧电压(主要影响熔宽)：U↑→熔宽↑、熔深↓、余高↓焊接速度：增加，则熔深、熔宽、余高均减小三、焊接工艺原因对焊缝成形

（appearanceofweld）影响电弧焊基础知识第25页2、其它工艺原因

焊丝直径：增大，则熔深、余高减小，熔宽增加焊丝伸出长度：增加，则熔深减小，余高增加焊丝伸出长度对焊道形状影响

1—余高

2—熔深

3—焊道宽度

○——焊丝直径Φ1.2mm焊接电流250A

●——焊丝直径Φ1.6mm,焊接电流350A(保护气体Ar95%+CO25%，气流量25L/min)

电弧焊基础知识第26页坡口角度及间隙：增大，则余