焊接工艺(焊工工艺学电子教案)

第三章：焊接电弧电弧具有两个特性，即它能放出强烈的光和大量的热。电弧发出的光和热被普遍地应用于工业上，如电弧是所有电弧焊接方式的能源。到目前为止，电弧焊在焊接方式中其因此仍占据着主腹地位，一个重要的缘故确实是因为电弧能有效而简便地把电能转换成熔化焊接进程所需要的热能和机械能。为了熟悉和把握电弧焊方式，第一必需弄清电弧的实质，把握电弧的基础知识。本章确实是从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使咱们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。第一节：焊接电弧的引燃进程一、焊接电弧的概念焊接时，将焊条与焊件接触后专门快拉开，在焊条端部和焊件之间当即会产生敞亮的电弧,电弧是一种气体放电现象。咱们在日常生活中常常能够看到气体放电现象，例如，每当咱们切断电源的时候，在闸刀方才离开接触处的刹时，往往会产生敞亮的火花，这确实是气体放电的现象。但它与焊接电弧相较较，焊接电弧不但能量大，而且持续持久。因此咱们能够说：“由焊接电源供给的，具有必然电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。一样情形下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体中几乎没有带电质点，因此气体不能导电，电流也通只是，电弧就不能自发地产生。要使气体呈现导电性必需使气体电离，气体电离后，原先气体中的一些中性分子或原子转变成电子、正离子等带电质点，如此电流才能通过气体间隙而形成电弧。.气体电离气体和自然界的一切物质一样，电子是按必然的轨道围绕原子核运动，在常态下原子是呈中性的。但在必然的条件下，气体原子中的电子从外面取得足够的能量，就能够离开原子核的引力而成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子。这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的进程称为气体电离。使气体电离所需要的能量称为电离电位（或电离功）。不同的气体或元素，由于原子构造不同，其电离电位也不同。在焊接时，使气体介质电离的种类要紧有热电离、电场作用下的电离、光电离。（1）热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。（2）电场作用下的电离：带电粒子在电场的作用下，各作定向高速运动，产生较大的动能，当不断与中性粒子相碰撞时，那么不断地产生电离。如两电极间的电压越高，电场作用越大，那么电离作用越强烈。(3)光电离中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。.阴极电子发射阴极的金属表面持续地向外发射出电子的现象，称为阴极电子发射。焊接时，气体的电离是产生电弧的重要条件，可是，若是只有气体电离而阴极不能发射电子，没有电流通过，那么电弧仍是不能形成。因此阴极电子发射也和气体电离一样，二者都是电弧产生和维持的必要条件。一样情形下，电子是不能自由离开金属表面向外发射的，要使电子逸出电极金属表面而产生电子发射，就必需加给电子必然的能量，使它克服电极金属内部正也荷对它的静电引力。所加的能量越大，促使阴极产生电子发射作用就越强烈。电子从阴极金属表面逸出所需要的能量称为逸出功，电子逸出功的大小与阴极的成份有关。焊接时，依照阴极所吸收的能量的不同，所产生的电子发射有以下几类：热发射、电场发射、撞击发射等。阴极发射电子后，又从焊接电源取得新的电子。1)热发射焊接时，阴极表面温度很高，阴极中的电子运动速度专门快，当电子的动能大于阴极内部正电荷的吸引力时，电子即冲出阴极表面产生热发射。温度越高，那么热发射作用越强烈。(2)电场发射在强电场的作用下，由于电场对阴极表面电子的吸引力，电子能够取得足够的动能，从阴极表面发射出来。当两电极的电压越高，金属的逸出功小，那么电场发射作用越大。(3)撞击发射当运动速度较高，能量较大的正离子撞击阴极表面时，将能量传递给阴极而产生电子发射现象，叫做撞击发射。若是电场强度越大，在电场的作用下正离子的运动速度也越快那么产生的撞击发射作用也越强烈。事实上在焊接时，以上几种电子发射作用常常是同时存在，彼此增进的，但在不同条件下，它们所起的作用可能稍有不同。例如，在引弧进程中，热发射和电场发射起着要紧作用；电弧正常燃烧时，如采纳熔点较高的材料(钨或碳等)作阴极，那么热发射作用较显著；假设用铜或铝等作阴极时，撞击发射和电场发射就起要紧阻碍；而钢作阴极时，那么和热发射、撞击发射、电场发射都有关系。二、焊接电弧的引燃进程上面所讨论的气体电离及阴极电子发射，是电弧燃烧的必要条件，咱们把开始造成两电极间气体发生电离及阴极电子发射而引发电弧燃烧的进程叫电弧引燃。电弧的引燃是先将通上焊接电源的焊条结尾与焊件表面相接触，然后专门快地将焊条拉开至与焊件表面距离3〜4mm的间隙，那么电弧就在焊条与焊件的间隙中燃烧了。焊接时，什么缘故第一要将焊条与焊件相接触，然后专门快拉开至3〜4mm电弧才能引燃呢？它的理论依据是什么呢？下面咱们针对那个问题来进行分析。当焊条结尾与焊件表面相接触时，焊接回路就发生了短路，这时可使回路电流增大到最大值。另外，由于电极表面的不平整，因此在接触部份通过的电流密度超级大，依照焦耳•楞次定律（Q二I2Rt）能够明白，由于电流的热作用，使接触部份的签属温度猛烈地升高而熔化，乃至部份发生蒸发而变成金属蒸气。当专门快地提起焊条时，在焊条离开焊件的刹时，壮大的电流只能从熔化金属的细颈通过，由大电流密度而产生的热作用突然增大，使细颈部份液体金属的温度猛烈升高，乃至像“保险丝”气化爆裂那样，使两极液体金属迅速分开。由于短路时壮大电流的热作用及金属蒸气的存在，促使焊条与焊件的间隙中气体温度增高，在热与电场的作用下，这些高温气体就会发生电离，如此，在焊条与焊件的气体间隙中就充满了带电粒子、电子及正离子，因此就具有了电弧在那个地址燃烧的条件。同时当焊条与焊件接触而发生短路时，数值专门大的短路电流使电源电压急剧的降低，几乎达到零值。可是当焊条提起离开焊件的刹时，焊接回路中的电流就急剧的减小。焊条与焊件之间的电股叵快的增高到能知足电弧燃烧所需要的电压值（一样为18〜24V）。而且在电压恢复的刹时，由于两极间电场强度专门大，于是电场发射作用当即产牛，而热发射、撞击发射也随之产生。如此，在阴极不断发射电子和两极间气体微粒持续地发生电离和中和的进程，并在电场作用下，带电粒子各自作定向高速运动，电弧便引燃起来了。在焊接进程中，电源电压由短路时的零值增到电弧复燃的电压值所需要的体可，称为电压恢复时刻。电压恢复时刻关于焊接电弧的复燃及焊接进程中电弧的稳固性具有重大的实际意义。那个时刻长或短，是由弧焊机的特性来决定的。在电弧焊接时，对电压恢复时刻要来越短越好，一样不超过、若是电庄恢复时刻太长，那么电弧就不容易引燃并造成焊接进程不稳固。焊接电弧引燃的顺利与否，还与如下几个因素有关：焊接电流强度、电弧中的电离物质。电源的空载电压及其特性等。若是焊接电流大，电弧中又存在容易电离的元素，电源的空载电压高时，那么电弧的引燃就容易。第二节：焊接电弧的构造及静特性一、焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域；阴极区、阳极区、弧柱。电弧焊是利用电弧的热能来达到连接金属的目的。。电弧的热能是由上述各个区域的电进程作用下产生的，由于各区域的电进程特点不同，因此各区域所放出的能量及温度的散布也是不相同的。1、阴极区电弧紧靠负电极的区域称为阴极区，阴极区很窄，约为10-5〜10-6cm。在阴极区的阴极表面有一个明显的光亮斑点，它是电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的微小区域。称为阴极辉点。阴极区的温度一样达2130〜3230℃,放出的热量占36%左右。阴极温度的高低要紧取决于阴极的电极材料，而且阴极而温度一样都低于阴极金属材料的沸点，另外，若是增加电极中的电流密度，那么阴极区的温度也能够相应提高。2、阳极区电弧紧靠正电极的区域称为阳极区，阳极区较阻极区宽，约为10-3-10-4cm。在阳极区的阳极表面也有光亮的斑点，它是电弧放电时，正电极表面上集中接收电子的微小区域．称为阳极辉点。阳极不发射电子，消耗能量少，因此在和阴极材料相同时，阳极区的温度略高于阴极，阳极区的温度一样达2330-3930℃，放出热量占43%左右。一样手工电弧焊时，阳极的温度比阴极的温度高些。3、弧柱电弧阴极区和阳极区之间的部份称为弧柱。由于阴极区和阳极区都很窄，因此弧柱的长度大体上等于电弧长度。弧柱中所进行的电进程较复杂，而且它的温度不受材料沸点的限制，因此弧柱的中心温度可达5730〜7730℃。放出的热量占21%左右（手工电弧焊）。弧柱的温度与弧柱中气体介质和焊接电流大小等因素有关；焊接电流越大，弧柱中电离程度也越大，弧柱温度也越高。以上是直流电弧的热量和温度分市情形•而交流电弧由于电源的极性是周期性地改变的（50HZ）,因此两个电极区的温度趋于一致（近似于它们的平均值）4、电弧电压电弧两头（两电极）之间的电压降称为电弧电压。当弧长一按时，电弧电压的散布如P41页图3—5所示。电弧电压用下式表示：－。U弧二U阴+U阳+U柱二U阴+U阳十bl弧式中：U弧一一电弧电压（V）；U阴一一阴极压降（V）。U阳一一阳极压降（V）；U柱一一弧柱压降（V）；b——单位长度的弧柱压降，一样为20〜40V/cm；l弧一一电弧长度（cm）。；二、电孤的静特性在电极材料、气体介质和弧长必然的情形下，电弧稳固燃烧时，焊接电流与电弧电压转变的关系称为电弧静特性，一样也称伏—安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。.电弧静特性曲线电弧静特性曲线呈U形，它有三个不同的区域，当电流较小时.电弧静特性是属下降特性区，即随着电流增加电压减小；当电流稍大时，电弧静特性属平特性区，即电流大小转变，而电压几乎不变；当电流较大时，电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高..焊接方式不同时的电弧静特性曲线不同的电弧焊方式，在必然的条件下，其静特性只是曲线的某上区域。（1）、手工电弧焊手弧焊时，由于利用电流受到限制（手弧焊设备的额定电流值不大于500A）,故其静特性曲线无上升特性区。（2）、埋弧自动焊在正常电流密度下焊接时，其静特性为平特性区，采纳大电流密度焊接时，其静特性为上升特性区。（3）、钨极氩弧焊一样在小电流区间焊接时，其静特性为下降特性区；在大电流区间焊接时，静特性为平特性区。（4）、细丝熔化极气体爱惜焊由于电流密度较大，因此其静特性曲线为上升特性区。在一样情形下，电弧电压老是和电弧长度成正比地转变，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升。第三节：焊接电源的极性、应用及电弧的稳固性一、焊接电源的极性在焊接进程中，直流弧焊发电机的两个极（正极和负极）别离接到焊件和焊钳上。之前一节电弧的构造及温度可知，当焊件或焊钳所接的正、负极不同测温度也相应不同。因此，在利用直流弧焊发电机时，应考虑选择电源的极性问题，以保证电弧稳固燃烧和焊接质量。所谓电源极性确实是在直流电弧焊或电弧切割时，焊件与电源输出端正、负极的接法，有正接和反接两种。所谓正接确实是焊件接电源正极，电极接电源负极的接线法，正接也称正极性。反接确实是焊件接电源负极，电极接电源正极的接线法，反接也称反极性，关于交流电焊机来讲，由于电源的极性是交变的，因此不存在正接和反接。二、焊接电没标性的应用在选用焊接电源的极性时，要紧应依照焊条的性质和焊件所需的热量来决定。在电弧构造这一节中，咱们已知手弧焊时，当阳极和阴极的材料相同时，那么阳极区的温度大于阴极区的温度。因此咱们在利用酸性焊条（如E4303等）时，利用电源的不同极性接线法，来焊接不同要求的焊件。如焊接厚钢板采纳酸性焊条时，可采纳直流正接性，以取得较大的熔深；而在焊接薄钢板时，那么采纳直插足接性；可避免烧穿。假设酸性焊条采纳交流电焊机时，其熔深那么介于直流正极性和反极性之间。若是在焊接重要结构利用碱性低氢钠型焊条时，不管焊接厚板或薄板，均应采纳直流反极性，因为如此能够减少飞溅现象和减少气孔偏向，并能使电弧稳固燃烧。三、电弧燃烧的税定性焊接电弧的稳固性是指电弧维持稳固燃烧（不产生断弧、飘移和磁偏吹等）的程度，电弧的稳固燃烧是保证焊接质量的一个重要因素，因此维持电弧稳固性是超级重要的。电弧不稳固的缘故除焊工操作技术不熟练外，还与以下因素有关：1、焊接电源的阻碍（1）焊接电源的特性焊接电源的特性是焊接电源以那种形式向电弧供电，如焊接电源的特性符合电弧燃烧的要求那么电弧燃烧稳固。反之，那么电弧燃烧不稳固。（2）焊接电流的种类采纳直流电源焊接时，电弧燃烧比交流电源稳固。这是因为采纳交流电源焊接时，电弧的极性是周期性转变的（50HZ）,确实是每秒钟电弧的燃烧和熄灭要重复10。次，因此交流电源焊接时电弧没有直流电源时稳固。（3）焊接电源的空载电压具有较高空载电压的焊接电源不仅引弧容易，而且电弧燃烧也稳固。这是因为焊接电源的空载电压较高，电场作用强，电场作用下的电离及电场发射就强烈，因此电弧燃烧稳固。2．焊接电流的阻碍焊接电流大，电弧的温度就增高，那么电弧气氛中的电离程度和热发射作用就增强，电弧燃烧也就越稳固。通过实验测定电弧稳固性的结果说明：随着焊接电流的增大，电弧的引燃电压就降低；随着焊接电流的增大，自然断弧的最大弧长也往大大。因此焊接电流越大。电弧燃烧越稳固。3．焊条药皮的阻碍’焊条药皮或焊剂中加入电离电位比较低的物质（如K、Na、Ca的氧化物），能增加电弧气氛中的带电粒子，如此就能够够提高气体的导电性，从而提高电弧燃烧的稳固性。若是焊条药皮或焊剂中含有电离电位比较高的氟化物（CaF2）及氯化物（KCl 、NaCl）时，由于它们较难电离，因此降低了电弧气氛的电离程度，使电弧燃烧不稳固。4、电弧长度的阻碍电弧长度对电弧的稳固性也有较大的阻碍，若是电弧太长，电弧就会发生猛烈摇动，从而破坏了焊接电弧的稳固性，而且飞溅也增大。5.其它阻碍因素焊接处如有油漆、油脂、水分和锈层等存在时。也会阻碍电弧燃烧的稳固性，因此焊前做好焊件表面的清理工作十分重要。焊条受潮或焊条药皮脱落，也会造成电弧燃烧不稳固。另外风大、气流、电弧们吹等均会造成电弧燃烧不稳固。第四节焊接电弧的偏吹一、焊接电弧们吹的缘故在正常情形下焊接时，电弧的中心轴线老是维持着沿焊条电极的轴线的方向。随着焊条变换倾斜角度，电弧也随着电极轴线的方向而改变。因此，咱们利用电弧这一特性来操纵焊缝成形。但有时在焊接进程中，因气流的干扰、磁场的作用或焊条偏心的阻碍，使电弧中心偏离电极轴线的现象，这种现象称为电弧偏吹。在焊接进程中，有时电弧偏吹的现象会引发电弧强烈的摆动乃至发生熄弧，不仅使焊接进程发生困难，而且阻碍了焊缝成形和焊接质量，因此焊接时应尽可能减少或避免电弧偏吹现象。引发电弧偏吹的缘故很多，一样归纳为以下几方面：1、焊条偏心度过大所谓焊条的偏心度是指焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度，焊条偏心度过大了主若是焊条的质量问题。由于焊条药皮厚薄不均匀，药皮较厚的一边比药皮较薄的一边熔化时需吸收更多的热，因此药皮较薄的一边专门快熔化而使电弧外露，迫使电弧往外偏吹（见图3—9）。在焊接时碰到这种情形，通常采纳调整焊条倾斜角度（使偏吹方向转向熔池）的方式来解决，但如果是焊条的偏心度过大时，仅依托调整焊条倾斜角度是不能确保焊接质量的。因此，为了保证焊接质量，在焊条生产中对焊条的偏心度有必然的限制。2.电弧周围气流的干扰电弧周围气体的流动也会把电弧吹向一侧而造成偏吹。造成电弧周围气体猛烈流动的原因是多方面的，有时是大气中的气流阻碍，有时是由于热对流的阻碍。例如：在露天大风中操作或在狭小焊缝处焊接时，电弧偏吹情形很严峻，乃至使焊接进程发生困难；在管子焊接时，由于空气在管子中流动速度较大，形成所谓“穿堂风”使电弧发生偏吹；在开坡口的对接接头第一层焊缝的焊接时，若是接头间隙较大，往往由于热对流的阻碍也会使电弧发生偏吹现象。一样由于气流干扰产生的偏吹，只要依照具体情形查明气流来源、方向，进行遮挡即可解决。3．磁偏吹直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。它是由于直流电所产生的磁场在电弧周围散布不均匀而引发的电弧偏吹。造成电弧产生磁偏吹的因素要紧有以下几种：（1）接地线位置不正确引发的电弧偏吹焊接时，由于接地线的位置不正确，使电弧周围的磁场散布不均匀，从而造成电弧的偏吹（见图3—10）。在图3—10中，当焊接电流从接点“十”流经焊件，通过电弧到焊条再进入接点“一”时，沿途产生的磁力线散布在电流通路的四周，但电流流经焊件拐弯到电弧时，在电弧双侧的磁力线散布就极不均匀，电弧左侧（在接点方向的一边）的磁力线较右边的磁力线更密集，结果造成了电弧左侧的磁场大于右边的磁场，使电弧向磁场较小的右边偏吹，从而产生磁偏吹现象。（2）铁磁物质引发的电弧偏吹由于铁磁物质（钢板、铁块等）的导磁能力远远大于空气，因此，当焊接电弧周围有铁磁物质存在时，在靠近铁磁体一侧的磁力线大部份都通过铁磁体形成封锁曲线，使电弧同铁磁体之间的磁力线变得稀疏，而电弧另一侧磁力线就显得密集。（3）焊条与焊件的相对位置不对称引发的电N价政当在靠近焊件边缘处开始进行焊接时。常常会发生电弧偏吹，而当慢慢靠近焊作的中心时，那么电弧的偏吹现象就慢慢减小或没有。这是由于在焊接焊缝起头时，焊条与焊件所处的位置不对称，造成电弧周围的磁场散布不平稳，再加上热对流的作用低产生电弧偏吹。焊接电弧的磁偏吹与焊接电流有关，焊接电流越大，磁偏吹现象越严峻，尤其是当采纳300——400A的直流电源焊接时，电弧偏吹的现象更为严峻。总之，产生电弧磁偏吹现象，只有在利用直流电源焊接时才会发生，而对交流电源来讲一样可不能产生明显的磁偏吹现象。二、减少成避免焊接电弧们吹的方式：焊接电弧偏吹会给焊接工作造成很多困难．还会使焊缝产动气孔、未焊透和焊偏等缺点。因此必需依照电弧偏吹的规律，采取相应的方法加以克服或减少电弧偏吹的现象。下面介绍焊接工作中经常使用的几种克服电弧偏吹的方法：一、焊接时，在条件许可的情形下尽可能利用交流电源焊接。二、在露天操作时，若是有大风那么必需用挡板遮挡，对电弧进行爱惜。在管子焊接时，必需将管口堵住，以避免气流对电弧的阻碍。3、在焊接间隙较大的对接焊缝时，可在接缝下面加垫板，以避免热对流引发的电弧偏吹。.在焊缝两头各加一小块附加钢板（引弧板及引出板），使电弧双侧的磁力线散布均匀并减少热对流的阻碍，以克服电弧编吹。.采纳短弧焊接，因为短弧时受气流的阻碍较小，而且在产生磁偏吹时.若是采纳短弧焊接也能减小磁偏吹程度，因此采纳短弧焊接是减少电弧偏吹的较好方式。.在操作时适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池，这种方式在实际工作中应用得较为普遍。7•适本地改变焊件上的接地线部位，尽可能使电弧周围的磁力线散布均匀，也能克服磁偏吹的接线方式。另外。采纳小电流焊接对克服磁偏吹也能起必然的作用。以上这些方式，有的受到具体工作条件的限制，不便采纳，有些只能减轻电弧的偏吹，因此在实际利用中应灵活运用一种或几种方式，以求取得更好的成效。第五节：焊条（或焊丝）的熔化及熔滴过渡一、焊条（或焊丝）金属的熔化1。焊条（或焊丝）金属的加热熔化极电弧焊时，焊条（或焊丝）具有两个作用：它们既作为电极，熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池。焊接时，加热并熔化焊条或焊丝的热量有：电阻热、电弧热。化学热。在一样情形下化学热仅占1%〜3%,因此可忽略不计。（1）电阻加热当电流通过焊条或焊丝时，将产生电阻热。电阻热的大小决定于焊条（或焊丝）的伸出长度、电流密度和焊条（或焊丝）金属的电阻率。从导电的接触点到焊条（或焊丝）结尾的长度称为伸出长度,即通电部份的长度。伸出长度越大那么通电的时刻增加,电阻热加大。当电流密度增加,电阻热也加大。焊条（或焊丝）的电阻还决定于焊条（或焊丝金属本身的电阻率和直径。如不锈钢焊条的电阻率比低碳钢焊条大,因此在一样电流密度的条件下所产生的电阻热也大。同种材料的焊条（或焊丝）其直径越大,那么电阻越小,相对产生的电阻热也就减小,太高的电阻热将给焊接进程带来不利的阻碍,如手弧焊时太高的电阻热将使焊条药皮在进入熔化前就发红变质,失去爱惜和冶金作用；自动焊时,太高的电阻热将使焊丝发生崩断而阻碍焊接。为了减少太高的电阻热所带来的不利阻碍,在焊接进程中采取的方法是：1）限制焊条（或焊丝）的伸出长度一手弧焊时焊条不能太长,专门是在采纳细直径焊条时,更要限制其长度。例如，直径5mm的焊条；其最大长度为450mm由；而直径为mm的焊条，其最大长度为300mm。但一样直径的不锈钢焊条，其长度还要短一些，如直径5mm的不锈钢焊条，长度为400mm。埋弧自动焊及气体爱惜焊时，在焊接工艺参数的选择中对焊丝伸出长度都有必然的限制。2）限制焊接电流密度值关于必然直径的焊条（或焊丝），在生产中应依照工艺的要求选用适合的电流值，决不能单纯为了提高效率而选用太高的电流值。埋弧自动焊及CO2气体爱惜焊时，由于焊丝伸出长度比焊条长度短得多，因此一样直径的焊丝能够选用比手弧焊大得多的电流值，如此就大大地提高了生产率。不锈钢焊条由于本身材料的电阻率大，因此选用电流应比一样直径的碳钢焊条小一些。（2）电弧加热电弧产生的热量仅有一部份用来熔化焊条人或焊丝），大部份热量是用来熔化母材、药皮或焊剂，还有相当一部份热量消耗在辐射＞飞溅和母村传热上。2．焊条（或焊丝）金属的熔化焊条（或焊丝）金属受到电阻热和电弧热加热以后开始熔化。二、熔滴过渡的作使劲熔滴是电弧焊时，在焊条（或焊丝）端部形成的和向熔池过渡的液态金属滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的进程称为熔滴过渡。熔滴过渡对焊接进程的稳固性、焊缝成形、飞溅及焊接接头的质量有专门大的阻碍，因此了解那个问题关于把握熔化极焊接工艺是很重要的。金属熔滴向熔池过渡的形式，大致可分为三种，即粗滴过渡、短途经渡、喷射过渡。什么缘故熔滴过渡会有上述这些不同的形式呢？这是由于作用于液体金属熔滴上的外力不同的缘故。在焊接时，采取必然的工艺方法，就能够够改变熔滴上的作使劲，也就使熔滴按人们所需要的过渡形式自焊条向熔池过渡。1.熔滴的重力任何物体都会因为本身的重力而具有下垂的偏向。平焊时，金属熔滴的重力起增进熔滴过渡的作用。可是在立焊或仰焊时，熔滴的重力阻碍了熔滴向熔池过渡，成为阻碍力。2．表面张力液体金属像其它液体一样具有表面张力卿液体在没有外力作历时，其表面积会尽可能减小，缩成圆形。对液体金属来讲，表面张力使熔化金属成为球形。焊条金属熔化后，其液体金属并非会马上掉下来，而是在表面张力的作用下形成球滴状悬挂在焊条结尾。随着焊条不断熔化，熔滴体积不断增大，直到作用在熔滴上的作使劲超过熔滴与焊芯界面间的张力时，熔滴才离开焊芯过渡到熔池中去。因此表面张力对平焊时的熔滴过渡并非利。但表面张力在仰焊等其它位置的焊接时，却有利于熔滴过渡、其一是熔池金属在表面张力作用下，倒悬在焊缝上而不易滴落；其二，当焊条结尾熔滴与熔池金属接触时，会由于熔池表面张力的作用，而将熔滴拉入熔池。表面张力越大焊芯结尾的熔滴越大，表面张力的大小与多种因素有关，如焊条直径越大焊条结尾熔滴的表面张力也越大，液体金属温度越高，其表面张力越小，在爱惜气体中加入氧化性气体（Ar—O.、Ar—CO。），能够显著降低液体金属的表面张力，有利于形成细颗粒熔滴向熔池过渡。.电磁力从电工学里咱们明白，两根平行的载流导体假设它们通过的电流方向相同，那么这两根导体彼此相吸。使这两根导体相吸的力叫做电磁力，方向是从外向内。电磁力的大小与两根导体上的电流的乘积成正比，即通过导体的电流越大，电磁力越大。在进行焊接时，咱们能够把带电的焊丝及焊丝结尾的液体熔滴看做是由许多载流导体组成的，如此，依照上述的电磁效应原理，不难明白得，焊丝及熔滴上一样受有周围向中心的径向收缩力，因此称之为电磁紧缩力。电磁紧缩力使焊条的横截面具有缩小的偏向，电磁紧缩力作用在焊条的固态部份是不起作用的，可是对焊条端部的液体金属来讲却具有专门大的阻碍，促使熔滴专门快形成。在球形的金属熔滴上，电磁力垂直地作用其表面上，电流密度最大的地址将在熔滴的细颈部份，这部份也将是电磁紧缩力作用最大的地址。因此随着颈部慢慢变细，电流密度增大，电磁紧缩力也随之增强，那么促使熔滴专门快地离开焊条端部向熔池过渡，如此就保证了熔滴在任何空间位置都能顺利过渡到熔池。在焊接电流较小或焊接电流较大的两种情形下，电磁紧缩力对熔滴过渡的阻碍是不同的。焊接电流较小时，电磁力很小，这时，焊丝结尾的液体金属要紧受到两个力的阻碍，一个是表面张力，另一个是重力。因此，随着焊丝不断熔化，悬挂在焊丝结尾的液体溶滴的体积不断增大，当体积增大到必然程度，其重力足以克服表面张力的时候，熔滴便离开焊丝，在重力作用下落向熔池。这种情形下熔滴的尺寸往往是较大的，这种大熔滴通过电弧间隙时，常使电弧短路，产生较大的飞溅，电弧燃烧超级不稳。焊接电流较大时，电磁紧缩力就比较大，相较之下，重力所起的作用就很小，液体熔滴主若是在电磁紧缩力的作用下，以较小的熔滴向熔地过渡，而且方向性较强，不论是平焊位置或仰焊位置，熔滴金属在电磁紧缩力作用下，老是沿着电弧轴线自焊丝向熔池过渡。焊接时，一样焊条（或焊丝）上的电流密度都比较大，因此电磁力是焊接进程中促使熔滴过渡的一个要紧作使劲。在气体爱惜焊时，通过调剂焊接电流的密度来操纵熔滴尺寸，是工艺上的一个要紧手腕。焊接时电弧周围的电磁力，除上述的作用之外，还能产生另外一种作使劲，这确实是由于磁场强度散布不均匀而产生的力。因为焊条金属的电流密度大于焊件的电流密度，因此在焊条上所产生的磁场强度要大于焊件上所产生的磁场强度，因此产生了一个沿焊条纵向的电场力。它的作用方向是由磁场强度大的地址（焊条）指向磁场强度小的地址（焊件），因此不管焊缝的空间位置如何，始终是有利于熔滴向熔池过渡的。.极点压力在焊接电弧中的带电微粒主若是电子和正离子，由于电场的作用，电子向阳极运动，正离子向阴极运动，这些带电粒子撞击在两极的辉点上，便产生了机械压力，那个力称为极点压力。它是阻碍熔滴过渡的力，在直流正接时，阻碍熔滴过渡的是正离子的压力。反接时，阻碍熔滴过渡的是电子的压力。由于正离子比电子的质量大，因此正离子流的压力要比电子流的压力大。因此，反接时容易产生细颗粒过渡，而正按时那么不容易，这确实是极点压力不同的缘故。.气体的吹力在手工电弧焊时，焊条药皮的熔化稍增掉队于焊芯的熔化，在药皮的结尾形成一小段尚未熔化的“喇叭”形套管，套管内有大量的药皮造气剂分解产生的气体及焊芯中碳元素氧化生成的c。气体，这些气体因加热到高温，体积急剧膨胀，并顺着未熔化套管的方向，以挺直（直线的）而稳固的气流冲击，把熔滴吹到熔池中去。不论焊缝的空间位置如何，这种气流都将有利于熔滴金属的过渡。三、熔滴的过渡形式金属熔滴向熔池过渡依照其形式不同，大致可分为三种，即粗滴过渡、短途经渡、喷射过渡。.粗滴过渡当电弧长度超过必然值时，熔滴依托表面张力的作用能够维持在焊条（或焊丝）端部自由长大，当促使熔淌下落的力（如重力、电磁力等）大于表面张力时，熔滴就离开焊条（或焊丝）自由过渡到熔池，而不发生短路。粗滴过渡确实是熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式，由于粗滴过渡飞溅大，电弧不稳固，不是焊接工作所希望的。在焊接进程中熔滴尺寸的大小与焊接电流、焊丝成份、药皮成份有关。.短途经渡焊条（或焊丝）端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈过热和磁收缩的作用使其爆断，直接向熔池过渡的形式称为短途经渡。短途经渡能在小功率电弧下（小电流，低电弧电压），实现稳固的金属熔滴过渡和稳固的焊接进程，适合于薄板或需低热输入的情形下的焊接。.喷射过渡熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式，称为喷射过渡，熔滴的尺寸随着焊接电流的增大而减小，在弧长一按时，当焊接电流增大到必然数值后，即显现喷射过渡状态。那个地址需要强调指出的是产生喷射过渡除要有必然的电流密度外，还必需要有必然的电弧长度（电弧电压）。若是电弧电压太低（弧长太短），不论电流数值有多大，也不可能产生喷射过渡。喷射过渡的特点是熔滴细，过渡频率高，熔滴沿焊丝的轴向以高速向熔池运动，并具有电弧稳固、飞溅小、熔深大、焊缝成形美观、生产效率高等优势。第四章手工电弧焊工艺手工电弧焊是熔化焊中最大体的一种焊接方式，手工电弧焊接电极材料的不同可分为熔化极手工电弧焊和非熔化极手工电弧焊（如手工钨极气体爱惜焊）两种。熔化极手工电弧焊（简称手工电弧焊）利用的设备简单、操作方便、灵活，适应各类条件下的焊接，因此是各生产部门应用最广的一种焊接方式。尽管各类自动化的焊接方式在生产中不断推行利用，但对一些结构形状复杂、零件小、焊缝短或弯曲的焊件，若是采纳自动化焊接就较困难，而必需采纳手工电弧焊来完成。因此不管在国内外，手工电弧焊目前仍然是焊接工作中的要紧方式之一。第一节焊接接头型式和焊缝形式一、焊接接头型式用焊接方式连接的接头称为焊接接头（简称接头），焊接接头包括焊缝、熔合区和热阻碍区。在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及利用条件不同，其接头型式及坡口形式也不相同。依照国家标准GB985—80规定，焊接接头的大体型式可分为：对接接头、丁型接头、角接接头、搭接接头四种。有时焊接结构中还有一些其它类型的接头型式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。.对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，对接接头在焊接结构中是采纳最多的一种接头型式。依照焊件的厚度、焊接方式和坡口预备的不同，对接接头可分为：I形坡口当钢板厚度在6mm以下，一样不开坡口，只留1〜2mm的根部间隙，但这也不是绝对的，在有些重要的结构中，当钢板厚度大于3mm时要求开坡口。所谓坡口确实是依照设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工出必然几何形状的沟槽。2）开坡口的对接接头开坡口确实是用机械、火焰或电弧等加工坡口的进程。将接头开成必然角度叫坡口角度，其目的是为了保证电弧能深切接头根部，使接头根部焊透，以便于清除熔渣取得较好的焊缝成形，而且坡口能起到调剂焊缝金属中母材和填充金属比例的作用。钝边（焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端脸部份）是为了避免烧穿，但钝边的尺寸要保证第一层焊缝能焊透。根部间隙（焊前，在接头根部之间预留的间隙）也是为了保证接头根部能焊透。板厚大于6mm的钢板，为了保证焊透，焊前必需开坡口。坡口形式分为：1）V形坡口钢板厚度为7〜40mm时，采纳V形坡口。V形坡口有N形坡口、钝边V形坡口、单边V形坡口、带钝边单边V形坡口四种，V形坡口的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。2）双丫形坡口钢板厚度为12〜60mm时可采纳双丫形或双丫形坡口，也称X形坡口，X形坡口与V形坡口相较较，具有在相同厚度下，能减少焊着金属量约二分之一，焊件焊后变形和产生的内应力也小些。因此它要紧用于大厚度及要求变形较小的结构中。3）U形坡口U形坡口有带钝边U形坡口、双⑪形坡口带钝边、带钝边J形坡口，当钢板厚度为20〜60mm时，采纳带钝边U形坡口，当厚度为40〜60mm时采纳双⑪形坡口带钝边。U形坡口的特点是焊着金属量最少，焊件产生的变形也小，焊缝金属中母材金属占的比例也小。但这种坡口加工较困难，一样应用于较重要的焊接结构。2.T形接头一焊件之端面与另一焊件表面组成直角不同广度钢板对接的厚度近似直角的接头，称为T形接头。T形接头在焊接结构中被普遍地采纳，专门是造船厂的船体结构中，约70%的焊缝是这种接头形式。依照焊件厚度和坡口预备的不同,T形接头可分为不开坡口、单边V形K形及带钝边双J形四种形式。T形接头作为一样联系焊缝，钢板厚度在2〜30mm时，可采纳不开坡口，它不需要较精准的坡口预备。假设T形接头的焊缝要求经受载荷坝u应依照钢板厚度和对结构强度的要求，可别离选用单边V形、带钝边双单边V形或带钝边双）形等坡口形式，使接头能焊透，保证接头强度。3．角接接头两焊件端面问组成大于30。，并小于135。夹角的接头，称为角接接头。角接接头一样用于不重要的焊接结构中。依照焊件厚度和坡口预备的不同，角接接头可分为I形坡口、单边v形坡口、带钝边v形坡口及带钝边双单边v形坡口四种形式，但开坡口的角接接头在一样结构中较少采纳。4．搭接接头两焊件部份重叠组成的接头称为搭