焊接知识讲座-原版

焊接根底知识讲座薛家祥教授

华南理工大学2006年11月15日讲座主要内容第一讲焊接的根本概念1.1焊接开展史简述1.2焊接的根本概念1.3焊接方法的分类及应用1.1焊接开展史简述1.2焊接的根本概念焊接〔Welding〕：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且使用或不使用填充材料使工件到达结合的一种方法。其本质就是通过适当的物理—化学过程，使两个别离外表的金属原子接近到晶格距离〔0.3~0.5nm〕形成金属键，从而使两金属连为一体。焊接方法〔Weldingprocess〕：焊接方法是指定某特定的焊接方法，如埋弧焊、气体保护焊，其含义包括该方法所涉及的冶金、电、物理、化学及力学原那么等内容。根据上述内容的差异性区分出不同的焊接方法。焊接工艺方法的应用领域非常广泛，特别是在钢结构制成品中，它是最常用的一种加工方法，因此，往往被人们称为工业缝纫机。1.3焊接方法的分类及应用

1.总体分类金属焊接方法主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊：是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。在熔焊过程中，如果大气与高温熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素，大气中的氮、水蒸汽等进入熔池会在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，所以要采取保护气体。压焊：焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，称为压焊。压焊两种形式：加热并加压，被焊金属的接触部位加热至塑性状态，或局部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头，如电阻焊、摩擦焊等。加压，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力引起的塑性变形，原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、爆炸焊等。钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，连接焊件的方法，称为钎焊。钎焊分为如下两种：软钎焊：用熔点低于450℃钎料〔铅、锡合金为主〕进行焊接，接头强度较低。硬钎焊：用熔点高于450℃钎焊〔铜、银、镍合金为主〕进行焊接，接头强度较高。

2.详细分类熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊及手工钨极氩弧焊弧焊等。第二讲电弧焊工艺根底知识2.1电弧焊工艺的几个概念2.2典型的焊接电流电压波形2.3电弧焊工艺知识2.1电弧焊工艺的几个概念

1.常用弧焊方法焊条电弧焊：用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为手工焊条电弧焊，简称手弧焊。埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧，利用电气和机械装置控制送丝和移动电弧的焊接方法，称为埋弧焊。气体保护焊：是用外加气体作为电弧介质，并保护电弧、金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。在生产中常用的外加气体有氩气、氦气、二氧化碳气、氩加二氧化碳和氧的混合气体，氩和二氧化碳的混合气体等，分为熔化极和非熔化极两种。2.焊接电弧电弧：电弧是一种气体放电现象，它把电能有效而简便地转化为热能，机械能和光能。电弧放电的特点：电压低、电流大、温度最高、发光最强。焊接电弧：有焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间与母材间，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。焊接电弧的根本特点：〔1〕维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低，只有10-50V；〔2〕在电弧中能通过很大电流，可从几安—几千安；〔3〕电弧具有很高的温度，弧柱温度是不均匀的中心温度最高，可到达5000-10000K，而远离中心那么温度降低；〔4〕电弧能发出很强的光。包括：红外线、可见光和紫外线3个局部。3.电弧的组成电弧组成：电弧是由3局部组成，即弧柱区、阴极区和阳极区。弧柱区：弧柱区呈中性，它是由分子、原子、受激原子、正离子、负离子及电子组成，其中正离子和负离子与带负电荷的离子几乎相等，所以又称等离子体。阴极区：阴极是电子之源。它向弧柱提供99.9%的带电离子〔电子〕．阳极区：阳极区主要是接受电子，同时向弧柱提供０.１％的带电粒子〔正离子〕。4.电弧引燃方法不同的焊接方法其引燃电弧的方法不同，引弧方法主要如下两种：〔1〕接触短路引弧法：这种引弧方法包括两个过程：首先是将焊条或焊丝与焊件接触短路，利用短路产生高温；其次，是在短路以后讯速地将焊条或焊丝拉开，这时在焊条或焊丝端部与焊件外表之间立即产生一个电压，而产生焊接电弧。在熔化极电弧焊中，手工电弧焊、埋弧自动焊和熔化极气体保护焊都采用接触短路引弧法。〔2〕高频高压引弧法：这种方法用于钨极氩弧焊中，在钨极和焊件之间留有2~5mm的间隙，然后加上2000—3000V的空载电压，利用高电压直接将空气击穿，引燃电弧。由于高压电对人身有危险，通常将其频率提高到150-260KHZ，利用高频电强烈的集肤效应，对人身不会造成危害。

2.2典型的焊接电流电压波形

1.弧过程波形以下图就是一个典型的电弧引燃过程的电流和电压波形图。2.弧焊中间过程波形电弧引燃后进入正常焊接焊接过程，以下图就是一种典型的气体保护焊的中间焊接过程的电流电压波形图。3.收弧过程波形焊接结束进入收弧过程，以下图就是一个典型的收弧过程。2.3电弧焊工艺知识

1.焊接接头形式焊接接头的根本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头和角接接头，接头形式如以下图。a)对接接头b〕角接接头c〕搭接接头d〕T形接头2.焊接位置焊接位置:

熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，叫焊接位置。焊接位置有:平焊、立焊、横焊、仰焊、船形焊、向上立焊、向下立焊、倾斜焊、上坡焊、下坡焊、全位置焊接。3.焊接电弧的极性采用直流弧焊电源时，焊接电弧的极性有正接和反接两种。正接法—直流电弧焊时，焊件接电源输出端的正极，电极接电源输出端负极的接线法，称为直流正接法。反接法—直流电弧焊时，焊件接电源输出端的负极，电极接电源输出端正极的接线法，称为直流反接法。直流电弧的极性是以焊件为基准的，焊件接正极为正接，焊件接负极为反接。4.焊接电弧的极性选择选择极性的原那么首先是满足电弧稳定性，其次才是焊丝的熔化系数和焊缝成形。熔化极气体保护焊〔GMAW〕：熔化极气体保护焊的阴极产热大于阳极产热。它们均采用直流反接，焊丝熔化速度低些，但电弧稳定，熔透和焊缝成形好。钨极氩弧焊：钨极氩弧焊时，阳极比阴极产热多，这不同于熔化极气体保护焊。一般都采用直流正接，电弧比较稳定，钨极寿命长；采用反接时，钨极因过热而损失严重，使用寿命短。埋弧焊：均采用直流反接，熔深大。5.熔滴过渡形式熔滴：是指在电弧焊时，从焊丝端头形成的，并向熔池过渡的滴状液态金属。溶滴过渡：电弧焊时，焊丝端头形成的熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程。溶滴过渡分类：按短路与否，分为短路过渡和自由过渡；按熔滴大小分射滴过渡和喷射过渡〔进一步细分为射滴、射流和旋转〕。a)短路过渡(CO2焊)b)射滴过渡(脉冲)c)射流过渡(较大电流)d)旋转射流(过大电流)

射滴过渡用于角焊缝右图是射滴过渡在角焊缝中的应用情况6.焊接缺陷咬边：在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。焊接电流太大，以及运条速度不当所造成。未焊透：焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。坡口角度过小、间隙过小或钝边过大；焊接电流太小；焊接速度过快；电弧电压偏低；焊〔或焊丝〕可焊性不好；清根不彻底。未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的局部，称为未熔合。主要是焊接线能量太低，电弧偏吹，坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等。烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口反面流出，形成穿孔的缺陷，称为烧穿。焊接电流过大，焊接速度太慢，装配间隙过大或钝边太薄等。焊瘤：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤。操作不熟练和运条不当，埋弧焊工艺参数选择不适宜等。气孔：焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，称为气孔。7.几种缺陷例如第三讲焊接电源的特点分析3.1弧焊电源的开展历程3.2弧焊电源的分类3.3弧焊变压器3.4晶闸管整流式弧焊电源3.5逆变式弧焊电源3.6弧焊电源型号与系列3.7焊接电源特性及工艺参数3.1弧焊电源的开展历程一、弧焊电源发展历程：弧焊发电机弧焊内燃发电机组弧焊电动发电机组弧焊变压器弧焊整流器硅弧焊整流器可控硅弧焊整流器脉冲弧焊整流器晶体管弧焊整流器逆变式弧焊机二、弧焊电源定义弧焊电源是对焊接电弧提供能量的专用装置，它具有电弧焊接所要求的电气特性，这些电气特性主要包括：外特性（也称为静特性）、动特性和控制特性。弧焊发电机（arcweldinggenerator）用电动机或内燃机驱动的向焊接电弧供给电能的发电机。按供电种类可分为交流弧焊发电机和直流弧焊发电机。弧焊内燃发电机组(combustionenginedrivenarcweldingset)弧焊发电机与内燃机的组合体。弧焊电动发电机组(motordrivenarcweldingset)弧焊发电机与电动机的组合件。弧焊变压器（arcweldingtransformer）将电网的交流电变成适宜于电弧焊的交流弧焊电源，它由初、次级线圈相隔离的主变压器及所需要的调节装置和指示装置等组成。弧焊整流器(arcweldingrectifier)一种直流弧焊电源。它由主变压器、整流器组以及为获得所需外特性的调节装置和指示装置等组成。硅弧焊整流器(siliconarcweldingrectifier)采用硅二极管作为整流元件的弧焊整流器。可控硅弧焊整流器(SCRarcweldingrectifier)采用可控硅作为整流元件的弧焊整流器。脉冲弧焊整流器(pulsedarcweldingrectifier)能提供脉冲电流的弧焊整流器。晶体管弧焊电源(transistorarcweldingpowersource)采用晶体管作为主控管的弧焊电源。3.2弧焊电源的分类

1.分类方法之一

弧焊电源按控制方法，主要有：机械式控制、电磁式控制、电子式控制和数字式控制。2.分类法之二弧焊电源按输出电流的性质不同，主要有：〔1〕交流弧焊电源：弧焊变压器、矩形波交流弧焊机；〔2〕直流弧焊电源：弧焊整流器、弧焊逆变器、弧焊发电机〔用于野外无动力电源的场合〕；〔3〕脉冲弧焊电源：脉冲MIG焊等。a)交流b)直流c)脉冲3.分类方法之三弧焊电源按工艺方法来分，主要有：焊条电弧焊机、气体保护非熔化极电焊机、气体保护熔化极电焊机、埋弧焊机、自保护电弧焊〔药芯焊丝焊接〕、螺柱焊。气体保护焊机按保护气体的成分不同可分为：氩弧焊机〔熔化极MIG/非熔化极TIG〕、CO2/MAG自动/半自动焊机〔MAG焊使用混合气体为：80%氩气+20%CO2〕。现在气体保护弧焊机上往往组合多种焊接工艺方法，如：交/直流TIG氩弧焊机、CO2/MAG气保焊机、MIG/MAG气保焊机。

4.电弧焊方法分类图5.常见缩略语

几个常见的缩略语：GTAW：GasTungstenArcWeldingGMAW：GasMetalArcWeldingTIG：TungstenInertGasArcWeldingMIG：MetalInertGasArcWeldingMAG：MetalActiveGasArcWeldingSAW：SubmergedArcAutomaticWeldingPAW:PlasmaArcWelding6.电焊机型号及含义电焊机型号及焊接材料

BX1-xxx——动铁式交流弧焊机；

WSE-xxx——交直流氩弧焊机；ZX7-xxx——逆变式手工弧焊机；WSM-xxx——IGBT逆变脉冲焊机；NBC-xxx——半自动CO2焊机；LGK-xxx——等离子切割机。MZ-xxx——埋弧焊机电焊机型号编排原那么：1〕产品型号由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成；2〕产品型号的编排顺序：3.3弧焊变压器

1.工作原理弧焊变压器是一类特殊的降压变压器，为满足弧焊工艺要求而有以下特点：为稳弧要有一定的空载电压和较大的电感；主要用于手工弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊；为了调节电弧电流、电压，外特性应可调节。电磁关系：

2.分类及型号弧焊变压器的分类：1.串联电抗器式由正常漏磁〔漏磁很少，可忽略〕的变压器和串联电抗器构成，按结构不同可分为：分体式：变压器和电抗器是独立的个体，BN系列弧焊变压器和BP-3×500型多站式弧焊变压器属于此类；同体式：变压器与电抗器铁心组成一体，二者之间非但有电的串联，还有磁的联系。BX2系列弧焊变压器属于此类；2.增强漏磁式在这类变压器中人为地增大了自身的漏抗，而无需再串联电抗器，按增强和调节漏抗的方法不同又可分为：动铁心式在初、次级绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。BX1系列弧焊变压器即属此类；动线圈式通过增大初、次级绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之间距离以资调节，BX3系列弧焊变压器属于此类；抽头式也是将初、次级绕组分开来增加漏磁，通过绕组改变绕组匝数来调节漏抗。BX6-120型弧焊变压器属于次类。3.串联电抗器式

这类电源由变压器和电抗器所组成。前者为正常漏磁的普通降压变压器，将电网电压降至所要求的空载电压。变压器本身的外特性是接近于平的。为了得到下降外特性及调节电流需串联电抗器。〔1〕调节间隙式结构调节空气隙式有单间隙和双间隙之分，都是靠改变磁路磁阻来调节电抗的。空气间隙δ增大，那么电抗Xk减少。

a)b)c)单气隙式b)、c)双气隙式

1定铁心2绕组动铁心〔2〕调节线圈式结构调节线圈式

它的优点是没有活动的铁心，无振动问题，结构简单。调节线圈匝数Nk，就可调节Xk调节绕组匝数的电抗器〔3〕饱和电抗器式结构饱和电抗器铁心中无空气隙和活动铁心，防止了前面的电抗器的缺点。铁磁材料的µ是随其饱和程度而变化的。改变直流电流的大小，可改变铁心饱和程度从而改变导磁率µ和磁阻Rm，从而调节了Xk。饱和电抗器4.分体式弧焊变压器它由变压器和电抗器两种独立部件组成，只是将其串联使用，故称为分体式。它可供作单站和多站交流弧焊接变压器。单站分体式弧焊变压器：这种电源供单个焊工使用故称为单站式。它由变压器B和电抗器DK组成。变压器初级绕组1和次级绕组2共同绕在二侧心柱上。初、次级绕组之间磁的耦合紧密，漏磁很少。DK为电抗器，装有连着传动机构的手柄3，摇动它可调节空气隙的大小。多站式分体式弧焊变压器：在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接生产任务繁重，往往可以采用多站式弧焊变压器集中供电。尽管多站式弧焊变压器本身的外特性是平的，而各焊接站在焊接时仍要求有下降的外特性，以及各自能独立地调节焊接电流，因而各站需另串电抗器。〔1〕单站式结构

这种电源供单个焊工使用故称为单站式。它由变压器B和电抗器DK组成。变压器初级绕组1和次级绕组2共同绕在二侧心柱上。初、次级绕组之间磁的耦合紧密，漏磁很少。DK为电抗器，装有连着传动机构的手柄3，摇动它可调节空气隙的大小。同体式弧焊变压器器〔2〕多站式结构

在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接生产任务繁重，往往可以采用多站式弧焊变压器集中供电。尽管多站式弧焊变压器本身的外特性是平的，而各焊接站在焊接时仍要求有下降的外特性，以及各自能独立地调节焊接电流，因而各站需另串电抗器。多站式弧焊变压器5.动铁心式弧焊变压器动铁心式弧焊变压器：它是一种增强漏磁式弧焊变压器，靠增强本身漏磁获得下降外特性，为增加漏磁需使初级绕组N1和次级绕组N2耦合的不紧密。N1和N2是各自分开绕在变压器铁心I上的，两者之间相距δ12。并且在N1、N2之间设有铁心II，用它构成磁分路，以减小漏磁磁路磁阻，从而使漏磁显著增强。铁心II可以移动，进出于铁心I的窗口〔在图中是垂直于纸面移动〕以调节漏磁，故称为动铁心式。动铁心式弧焊变压器6.动线圈式弧焊变压器动线圈式弧焊变压器：它的铁心形状特点是高而窄，在两侧心柱上套有初级绕组N1和次级绕组N2。N1和N2是各自分开缠绕的。N1在下面是固定不动的；N2在上方是活动的，摇动手柄可令其沿铁心柱上下移动，以改变其与N1之间的距离δ12。由于铁心窗口较高，δ12可调范围较大。这种结构特点，使得初级与次级绕组之间磁的耦合不紧密而有很强的漏磁。由此产生的漏抗就足以得到下降外特性，而不必附加电抗器。动线圈式弧焊变压器7.抽头式弧焊变压器抽头式弧焊变压器：它的结构是在心柱I上绕有初级绕组的一局部N1I；在心柱II上绕有初级绕组的另一局部N1II，和次级绕组N2。N1II和N2是同轴缠绕的，它们之间的漏磁可以忽略不计。而N1I和N2那么分别绕在不同心柱上，彼此间有较大的漏磁。λ表示初级绕组中与Ｎ２在同一心柱上的那一局部占初级绕组总匝数的比率，λ值小那么说明N1、N2耦合不紧密，总漏抗就大；反之亦然。抽头式弧焊变压器3.4晶闸管整流式弧焊电源

1.工作原理

三相工频网络电压经三相主变压器T降为几十伏的交流电压，通过晶闸管组的整流和功率控制，并经直流电抗器L滤波，在输出端就得到波形平滑的焊接电流。大功率晶闸管组受控于触发电路，触发电路脉冲的移相可以改变晶闸管的导通角的大小，晶闸管的导通角大，那么焊接电流〔或电压〕输出也大，反之亦然。对晶闸管式弧焊整流器输出外特性的控制，是借助于电压、电流反响信号mUf、nIf，与给定电压Ug、给定电流Ig进行比较，并改变触发脉冲的相位角，以控制大功率晶闸管组导通角大小，从而获得所需的外特性。2.电路组成晶闸管整流式弧焊电源的工作原理框图3.5逆变式弧焊电源

1.工作原理单相或三相50Hz的交流网路电压经整流器〔VD1〕整流后变成直流电压，输入滤波器将使输入电压变得更加平滑，通过大功率开关电子元件构成的逆变器的开关作用，变成几千至几万赫兹的中频电压，再经过中频变压器T降至适合于焊接的几十伏电压，并借助于PWM电子控制电路和反响电路及焊接回路的阻抗，获得弧焊所需的外特性和动特性。MOSFET为电压型控制，控制功率极小，开关速度很高，可达几百kHz，但电流电压容量较小，只适合中小功率场合。晶体管为电流型器件，控制功率大，会发生二次击穿，开关速度较高，可达20-30kHz,电流和电压容量较大，适合与较大功率的场合。IGBT为它MOSFET和晶体管的复合型器件，与MOSFET的控制方式相同，是电压型控制，控制功率小；导电能力具有晶体管的特点，电流电压的容量大。晶闸管为电流型控制，驱动功率大，开关频率较低，一般为0.5-5kHz，但其电流电压容量大，且抗电流电压的冲击能力强，可靠性高。2.电路组成逆变式弧焊电源的工作原理框图3.性能特点4.传统与逆变焊机的比较传统的弧焊电源采用工频50Hz来传递电能和变换电能，而弧焊逆变器那么把工频50Hz提高到几千到几万Hz在进行电能的传递和变换，因而使它在结构和性能上具有突出的特点：高效、轻巧、控制性能优良。其主要原因如下：U=4.44fNSBm上式可变换为：N·S=U/4.44fBm从上式可看出变压器的体积、重量直接取决于绕组匝数N与铁心截面积S的乘积NS，而NS之积与频率f成反比。当Bm取一定数值时，假设使频率从工频50Hz提高到几千或几万Hz，那么绕组匝数与铁心截面积的乘积就大大降低，而主变压器在弧焊整流器中通常所占的重量达1/3至2/3。所以，逆变式弧焊电源的体积重量比传统弧焊电源的体积重量大大减少。3.6弧焊电源型号与系列根据焊接电源输出的电流不同将焊接电源分为：交流、直流、脉冲等电源。

根据电极在焊接过程中是否熔化来区分熔化极、非熔化极电弧焊。熔化极电弧焊如：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊等。非熔化极电弧焊如：钨极氩弧焊、等离子弧焊等。此外，还有等离子切割、电阻点焊机等焊接设备。

1.交流焊机系列

交流焊机国标型号：BX1,BX3,BX6动铁式交流弧焊机BX1-XXX:其中B代表弧焊变压器，X代表下降特性，1代表动铁芯式;动圈式交流弧焊机BX3-XXX:其中B代表弧焊变压器，X代表下降特性，3代表动圈式;抽头式交流弧焊机BX6-XXX:其中B代表弧焊变压器，X代表下降特性，6代表抽头式。

2.直流焊机系列一

1、手工焊机硅整流手工弧焊机ZXG-XXX：其中Z代表弧焊整流器，X代表下降特性，G代表硅整流式;可控硅手工弧焊机ZX5-XXX：其中Z代表弧焊整流器，X代表下降特性，5代表可控硅式;IGBT逆变手工弧焊机ZX7-XXX：其中Z代表弧焊整流器，X代表下降特性，7代表IGBT逆变式。2、氩弧焊机IGBT逆变氩弧焊机WS-XXX：其中W代表钨极氩弧焊，S代表手工焊。3、脉冲氩弧焊机IGBT逆变脉冲氩弧焊机WSM-XXX：其中W代表钨极氩弧焊，S代表手工焊，M代表脉冲。

2.直流焊机系列二

4、CO2气体保护焊机抽头式气保焊机〔一体式〕NBC-XXX：其中N代表熔化极气体保护焊，B代表半自动焊，C代表CO2；抽头式气保焊机〔分体式〕NBC-XXX：字母含义同一体式；有时在写国标型号时简写成NB;KR—松下型。5、埋弧焊机硅整流埋弧焊机MZ-XXX：其中M代表埋弧焊，Z代表自动焊，称ZXG系列埋弧焊机；可控硅埋弧焊机MZ-XXX：其中M代表埋弧焊，Z代表自动焊，称SCR系列埋弧焊机；IGBT逆变埋弧焊机MZ-XXX：其中M代表埋弧焊，Z代表自动焊。6、碳弧气刨焊机ZGF-1000〔略〕3.交、直流两用焊机系列

1、交直流两用手工焊机交直流两用硅整流弧焊机ZXE1-XXX：其中Z代表弧焊整流器，X代表下降特性，E代表交流、直流两用。多头交直流两用硅整流弧焊机(3头)ZXE1-500/400ｘ3-XXX：其中Z，X含义同上，500为交流时额定电流500A,400为直流时额定电流400A，ｘ3代表3工位；

多头交直流两用硅整流弧焊机(6头)ZXE1-500/400ｘ6其中Z，X含义同上，500为交流时额定电流500A,400为直流时额定电流400A，ｘ6代表6工位；2、交直流两用氩弧焊机交直流两用氩弧焊机〔交直流方波〕WSE-XXX：其中W代表钨极氩弧焊，S代表手工焊，E代表交流、直流两用;以上焊机中交流焊机系列、直流焊机系列和交直流两用焊机系列中，-XXX中XXX为额定(最大)焊接电流XXXA。4.切割设备

5.其他焊接设备

对焊机UN-75；气动点焊机DTN-60；移动式点焊机DNJ-10；脚踏式点焊机DN-10；变位机；操作机；滚轮架。3.7焊接电源特性及工艺参数

1.焊接方法选择1、根据母材金属的物理性能，正确选择焊接方法母材金属的导热性能、导电性能、熔点等物理性能会直接影响其焊接性及焊接质量。当焊接热导率较高的金属如铜、铝及其合金时，应选择热输入强度大、具有较高焊透能力的焊接方法，以使被焊金属在最短的时间内到达熔化状态，并使工件变形最小。对于电阻率较高聚物金属那么更宜采用电阻焊。对于热敏感材料，那么应注意选择热输入较小的焊接方法，如激光焊、超声波焊等。2、根据母材金属的力学性能，正确选择焊接方法各种焊接方法对焊缝金属及热影响区的金相组织及其力学性能的影响程度不同，因此，也会不同程度地影响产品的使用性能。所选择的焊接方法应便于通过控制热输入，从而控制接头的熔深、熔合比和热影响区，来获得力学性能与母材金属相接近的接头。例如电渣焊、埋弧焊时由于热输入较大，从而使焊接接头的冲击韧度降低。2.焊接方法选择〔续〕

3.弧焊电源的外特性

在规定范围内，弧焊电源稳态输出电流和输出电压间的关系。典型的外特性有：垂降特性、陡降特性、缓降特性、平特性及上升特性等。不同的焊接方法，要求电源具有不同的外特性。

4.弧焊电源的动特性

当负载状态发生瞬时变化时，弧焊电源输出电流和输出电压与时间的关系。用以表征对负载瞬时变化的反响能力，简称动特性。动特性好的焊机容易起弧，焊接过程电弧突然拉长一些也不容易熄灭，飞溅也较少。动特性差的焊机，引弧时焊条容易粘在工件上，焊条拉开的距离稍大一些就不能起弧，焊接过程中电弧偶然拉长一点，就容易熄弧，有时飞溅较严重。

5.弧焊电源的工艺参数

焊接电流：焊接电流是指焊接时，流经焊接回路的电流。焊接电流是决定熔深的主要因素。适当提高电流能提高生产效率。额定电流：在约定焊接工件、约定负载电压下约定焊接电流最大值称为额定电流。焊接电压：焊接电压是决定熔宽的主要因数。负载持续率：焊机负载的时间占选定工作时间的百分率称为负载持续率。一般情况下，选定工作时间为10分钟。约定负载电压Uf与约定焊接电流If关系：1〕对于手弧焊电源U=20+0.04I2〕对于TIG焊电源U=10+0.04I3〕对于MIG/MAG/CO2焊电源U=14+0.05I4〕对于埋弧焊电源下降特性按1〕，平特性按2〕第四讲电弧焊工艺及设备4.1焊条电弧焊工艺及设备4.2TIG焊工艺及设备

4.3MIG/MAG气体保护焊工艺及设备

4.4CO2焊工艺及设备4.5埋弧焊工艺及设备4.6自保护电弧焊工艺〔药芯焊丝〕

4.7等离子弧焊接工艺与设备4.8等离子弧切割工艺与设备4.1焊条电弧焊工艺及设备

1.工作原理在焊条与母材〔被焊材料〕之间引燃电弧，利用电弧热进行熔化焊接。其工作原理见以下图。电弧及焊接区受到焊条药皮〔药剂〕分解产生的气体及熔渣的保护，使其与大气相隔离。焊条芯受到电弧的加热而熔化，形成熔滴过渡到熔池，与母材的熔化金属共同形成焊缝金属。

2.工艺特点焊条药皮是由石灰石〔CaCO3〕、荧石〔CaF2〕、TiO2、SiO2、Mn铁粉按一定比例混合制成的。药皮的成分不同，电弧稳定性、焊接操作性、焊缝裂纹倾向性等焊接特性是有差异的。焊条药皮的作用如下：有利于电弧放电的产生，并且能够提高电弧的稳定性；产生气体和形成熔渣，隔离空气，保护电弧、熔滴及焊缝金属；提高熔渣—金属反响使金属复原〔脱氧〕、精练焊缝金属；根据需要对焊缝金属添加合金元素；熔渣覆盖在焊接金属外表，焊缝外表形状规整。3.典型产品4.2TIG焊工艺及设备

1.工作原理非熔化极焊接多使用钨电极作为电弧的一极，并且更多的情况是使用氩气进行保护。氩气是惰性气体〔InertGas〕，所以该工艺方法也叫做TIG〔TungstenInertGas〕焊，其工作原理见以下图。保护气体在化学性质上是惰性，使其可用于铝、镁等非铁合金及各种金属焊接。

2.类型及选用TIG焊采用的保护气体在化学性质上是惰性，使其可用于铝、镁等非铁合金及各种金属焊接，能够实现高质量的焊接。在需要熔敷金属的场合，可使用焊丝〔不作为电极〕向熔池中填加熔敷金属。直流TIG焊适合于不锈钢、耐热钢、铜合金、钛合金等材料；交流TIG用于焊接铝合金、镁合金、铝青铜等；脉冲焊用来焊接薄板〔0.3mm〕、全位置管道焊、高速焊及对热敏感性强的材料。

3.工艺特点采用惰性气体Ar作为保护气体具有极好的保护作用，氩气既不与金属发生任何化学反响，也不溶解于高温金属中，使焊接熔池的冶金反响简单容易控制；电弧在氩气中燃烧非常稳定，在小电流〔<10A〕的情况下仍然稳定燃烧；填丝焊接不通过电流，不存在熔滴过渡问题，焊接过程没有飞溅，焊缝成形美观；氩气在焊接过程中仅起保护隔离作用，对工件外表状态要求较高，焊前需要进行外表清洗，除油、去锈、去灰尘等杂质；钨极承载电流的能力有限，TIG焊的焊接电流会受到钨极棒的限制，故焊接速度较小，生产率较低；TIG焊采用的氩气纯度较高，要求到达99.8%以上，而氩气较贵，所以TIG焊本钱较高；氩弧受周围气流影响较大，不适宜在室外和有风处进行操作。4.系统组成5.典型产品4.3MIG/MAG气体保护焊工艺及设备

1.工作原理气体保护金属极电弧焊〔GMAW—GasMetalArcWelding〕。在使用氩气等惰性气体作为保护气体时，称为MIG焊；在使用二氧化碳气体作为保护气时，称为CO2电弧焊；当使用氩气和二氧化碳气等混合气体作为保护气体时称为混合气体保护焊〔MAG焊〕。GMAW是MIG焊、CO2焊、MAG焊的统称。该方法一般利用恒流恒压特性电源，铝合金焊接也可以采用直流恒流特性电源，通常采用反极性接法。2.MIG/MAG原理图3.MIG/MAG焊工艺特点在氩或富氩气体保护下的焊接电弧稳定，不但射滴过渡与射流过渡时电弧稳定，小电流短路过渡下飞溅量小；MIG/MAG焊熔滴过渡均匀和稳定，焊缝成形均匀、美观；电弧气氛的氧化性很弱，甚至无氧化性，不但可以碳钢、高合金钢，还可焊接活泼金属及合金，如铝、镁及合金。MIG/MAG焊采用直流电源，一般采用反极性接法。4.系统组成5.典型产品4.4CO2焊工艺及设备

1.工作原理CO2电弧焊是利用CO2作为保护气体的气体保护焊。当焊丝与工件短路引燃电弧后，电弧及其周围区域得到CO2气体的保护，防止熔滴和熔池金属被空气氧化和氮化。同时，在电弧高温下，CO2气体发生分解，其分解反响是吸热反响，对电弧产生强烈的冷却作用，引起弧柱收缩，使电弧热量集中，焊丝熔化率高，熔深大，焊接速度快。根据焊丝的直径，CO2焊采用如下的焊接参数和熔滴过渡形式：

〔1〕细丝〔1.2mm以下〕，一般以小电流、低电弧电压的短路过渡进行焊接，焊丝端部的熔滴以与熔池短路接触的形式向熔池过渡。〔2〕中丝〔1.6~2.4mm〕，大都采用较大电流和较高电压进行焊接，熔滴过渡呈细滴排斥过渡，甚至射滴过渡。〔3〕粗丝〔2.4~5mm〕，常采用大电流和较低电压进行焊接，这时电弧根本上潜入熔池凹坑内，熔滴呈射滴过渡，甚至射流过渡。2.CO2焊工艺特点生产效率高和节省能量；焊接本钱低；焊接变形小；对油和锈的敏感性很低；由于保护气体的氧化性，焊缝中含氢量少，提高了焊接低合金高强度钢抗冷裂纹的能力；当CO2能电弧焊采用短路过渡形式时，可用于立焊、仰焊和全位置焊接；电弧可见性好，有利于观察，使焊丝对准焊缝位置；3.系统组成CO2焊系统

4.典型产品4.5埋弧焊工艺及设备

1.工作原理埋弧焊〔SubmergedArcWelding〕方法，在焊接开始前在焊接线上堆积颗粒状焊剂，以自动方式向焊剂中送进裸焊丝，在焊剂覆盖状态下引燃电弧进行熔化焊接。焊剂受到电弧的加热而熔化、分解，对焊接区起到保护作用。埋弧焊的工作原理见以下图。

2.工艺特点由于焊剂是分散的，从利用上考虑，只适用于平焊及横焊位置焊接，这是埋弧焊的缺乏之处。电弧被焊剂覆盖着，弧光受到焊剂的遮挡，烟尘及飞溅也较少。焊接以自动焊方式进行，能够利用大电流进行焊接。这是埋弧焊的优点。如果使用粗径焊丝，焊接电流可以使用到2000A，具有较高的生产率。埋弧焊作为高生产率的自动焊接方法，广泛应用于造船、桥梁、大型建筑、压力容器等的焊接中。3.系统组成埋弧焊系统

4.典型产品4.6自保护电弧焊工艺〔药芯焊丝〕

1.工作原理自保护电弧焊接方法〔SelfShieldArcWelding〕，它与焊条电弧焊、埋弧焊一样，是采用焊剂进行保护的电弧焊接法。采用焊剂—焊丝一体的药芯焊丝〔flux-coredwire〕，在焊丝与母材间引燃电弧进行焊接。该方法除了不需供给保护气体之外，焊接装置的构成与气体保护熔化极电弧焊是相同的。

2.工艺特点4.7等离子弧焊接工艺与设备

1.等离子弧的形成等离子弧是利用等离子枪将阴极〔如钨极〕和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度及高能量密度的电弧。等离子枪的作用如同消防水管前端的喷头，加上这个喷头便极大地增大水的流速与扬程。等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊和切割。钨极氩弧所使用的电弧为自由电弧，利用等离子枪将自由电弧进一步压缩便形成等离子弧。喷嘴是等离子弧焊枪的关键部件，一般需要水冷。电离了的离子气从喷嘴孔径流出时受到喷嘴压缩及电弧压降都随电流密度增加而增加，所以等离子弧的电弧温度比自由电弧高30%，电弧功率高100%。

2.工作原理等离子弧焊接分为穿透型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊。穿透型等离子焊接〔也称为小孔型等离子弧焊〕：进行穿透型等离子弧焊时，电弧在熔池前将工件穿透形成一个小孔，随着热源移动在小孔后形成焊道，主要用于厚度1.6~9mm工件的单道焊接。熔透型等离子弧焊〔微束等离子弧焊〕：其成形原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。

3.工艺特点穿透型等离子焊接的优缺点：气孔少；由于穿透型等离子弧焊产生觉为对称的焊缝，焊接横向变形小；电弧穿透能力强，对厚板可实现单道焊接；不开坡口实现对接焊，焊前对工件坡口加工量减少；缺点是：焊接可变参数少，参数区间窄；厚板焊接对操作要求高，穿透型等离子弧焊仅限于自动焊接；焊枪对焊接质量影响大，喷嘴寿命短；

除铝合金外，大多数穿透型等离子弧焊仍限于平焊位置。熔透型等离子弧焊的特点：熔透法比穿透型等离子弧焊容易掌握，当离子气流量较小，弧柱压缩较弱时，等离子弧的穿透能力下降，弧柱只能熔化工件而不能产生小孔效应，焊缝成形过程与氩弧焊接类似，但焊接质量及焊接速度要优于氩弧焊，熔透法主要用于薄板焊接及厚板多层焊。4.系统组成

5.典型产品4.8等离子弧切割工艺与设备

1.工作原理2.工艺特点

电流相同时，弧压越高，切割厚度及切割速度也越大。氮气弧压约150~200V，切割厚度小于120mm；

氮氩混合气弧压约150~200V，切割厚度小于120mm；氮气弧压约120~200V，切割厚度小于150mm；氮氢混合气弧压约180~300V，切割厚度小于200mm；氩氢混合气弧压约150~300V，切割厚度小于200mm；空气弧压110~150V，广泛用于切割30mm以下材料。与机械切割相比，等离子弧切割具有切割厚度大、切割灵活、装夹工件简单及可以切割曲线等优点。与氧乙炔焰相比，等离子弧具有能量集中，切割变形小及起始切割时不用预热等优点。等离子弧切割的缺点是：与机械切割相比等离子弧切割公差大，切割过程中产生弧光辐射、烟尘及噪声等公害。与氧乙炔焰相比，等离子弧切割设备费较贵。3.系统组成

4.典型产品5.1高速焊方法综述薄板焊接中的高效化焊接主要是高速焊。通常熔化极气体保护焊的焊接速度只有0.3~0.5m/min，当焊速>1m/min，将产生咬边〔Undercut〕、甚至驼峰〔Humping〕。单丝高速焊：它有两种方法。一种是波控CO2焊法，它的特点是燃弧电流保持不变，使熔池保持平静，焊趾局部的液体金属难以向熔池中部聚集，焊速可达1.5m/min。另一种为中频脉冲MIG焊法，它的频率大约500Hz。熔池金属始终在中频脉冲电流的电弧作用下，该电弧力与熔池金属的聚集力相平衡，阻碍液体的聚集，焊速可达2.5m/min。双丝高速焊：2001年埃森展上欧美推出，两根焊丝的电弧在同一个熔池上燃烧，也称为Tandem焊。高熔敷率焊：使用大干伸长和四元保护气体，即T.I.M.E.气体〔0.5%O2、8%CO2、26.5%He、65%Ar〕，T.I.M.E.能较大地提高焊接熔敷率。A