《焊接电弧及其特性》课件

焊接电弧及其特性导言焊接电弧的定义在两个电极之间或电极与工件之间，由于电离气体介质中电流通过而产生的高温、高压电气放电现象。焊接电弧的重要性焊接电弧是焊接过程中不可或缺的能量来源，它为金属熔化和熔池形成提供了必要条件。电弧的特性焊接电弧具有独特的物理和化学特性，这些特性直接影响焊接质量和效率。焊接电弧的形成1电极与工件间隙电极与工件之间存在一定距离。2高电压电极与工件之间施加高电压。3气体电离高电压导致气体电离，形成等离子体。4电子流动电离后的气体形成导电通路，电子从阴极流向阳极。电弧的组成1阴极区阴极区是电弧电流从电极流入等离子体的区域，电子从阴极表面发射出来，形成电子束，在阴极区，电子密度急剧增加，形成一个电场强度较高的区域。2阳极区阳极区是电弧电流从等离子体流入电极的区域，正离子在阳极表面轰击，释放能量，形成阳极区。3电弧柱电弧柱是连接阴极区和阳极区的等离子体区域，包含高温等离子体、电子、离子、中性原子和分子。电弧温度分布电弧核心温度高达10,000摄氏度电弧柱温度随距离电极下降电弧边缘温度较低，约为2,000摄氏度电弧的电流密度分布10^6电流密度电弧中心区域10^4边缘区域电流密度急剧下降电弧稳定性稳定性电弧燃烧稳定，不受外界因素的影响，不会轻易熄灭，持续稳定地传输热量。稳定性稳定的电弧可以减少焊接缺陷，提升焊接质量，获得更可靠的焊缝。影响因素焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径、气体保护等都会影响电弧的稳定性。电弧的引燃和熄灭1引燃电弧的引燃过程是将电极与工件之间的间隙距离缩短到一定程度，使空气中的电离气体形成导电通道，从而产生电弧。2熄灭电弧的熄灭过程是指电弧电流减小到一定程度时，电离气体的导电能力降低，最终导致电弧熄灭。直流电弧特性稳定性直流电弧具有较高的稳定性，不易熄灭。热量直流电弧的热量集中在电弧柱中心，有利于提高焊接效率。电弧长度直流电弧的长度比较稳定，易于控制。交流电弧特性周期性变化交流电弧在每个周期内熄灭和重新点燃，导致热量输入不均匀。熔池不稳定交流电弧的频繁熄灭和重新点燃会使熔池受到干扰，影响熔池的稳定性。焊接效率较低交流电弧的热效率较低，导致焊接速度较慢，生产效率降低。电弧长度对焊接质量的影响过短易造成短路，影响焊缝成形，产生气孔、夹渣等缺陷。过长电弧电压升高，热量集中在电弧柱，焊缝熔深不足，易造成焊接不牢。电流对焊接质量的影响100焊接电流150熔池深度200焊缝宽度250焊缝高度电流大小对焊接质量的影响很大，比如，焊接电流过大，容易造成焊缝熔深过深，焊缝宽度过宽，焊缝高度过高，甚至出现焊缝烧穿现象，焊缝也会出现气孔和裂纹。相反，电流过小，容易造成焊缝熔深过浅，焊缝宽度过窄，焊缝高度过低，甚至出现焊缝未熔合现象，焊缝也会出现气孔和裂纹。所以，要选择合适的焊接电流，才能获得高质量的焊缝。焊接电压对焊接质量的影响电压过低电弧短，热量不足，焊缝金属熔化不充分，容易造成焊缝未熔合、焊缝裂纹等缺陷电压过高电弧过长，热量分散，焊缝金属过热，容易造成焊缝金属过烧、焊缝气孔等缺陷焊接速度对焊接质量的影响焊缝强度焊缝熔深焊接速度过快，焊缝强度和熔深都会降低。焊接速度过慢，容易产生过烧现象。焊丝进给速度对焊接质量的影响焊缝强度焊缝尺寸焊丝进给速度影响焊接质量，过快或过慢都会导致焊缝质量下降。护气种类和流量对焊接质量的影响1气体种类氩气、二氧化碳、混合气等气体种类会影响焊缝的成形、熔深、以及焊缝金属的性能。2流量大小流量过小，保护效果差，容易产生气孔、夹渣等缺陷；流量过大，会造成气体浪费，降低焊接效率。3气体纯度气体纯度会影响焊缝金属的性能，纯度越高，焊缝金属的性能越好。焊缝形状对焊接质量的影响凸焊缝强度高，但易产生应力集中。凹焊缝强度较低，但抗裂性能好。平焊缝强度适中，抗裂性能也较好。焊接位置对焊接质量的影响平焊最简单的焊接位置，焊缝质量易于控制。横焊比平焊难度略高，熔池易发生偏移。立焊难度较大，需要克服熔池下坠的难题。仰焊最复杂的焊接位置，对焊工技术要求最高。焊缝金属微观组织分析焊接过程会影响焊缝金属的微观组织结构。通过显微镜观察，可以分析焊缝金属的晶粒尺寸、形状、分布和相组成等信息。这些信息可以帮助我们了解焊缝金属的力学性能、耐腐蚀性能和抗高温性能等。常用的微观组织分析方法包括金相显微镜观察、X射线衍射分析和电子显微镜分析等。焊缝性能分析1抗拉强度焊缝材料的抗拉强度，反映材料抵抗拉伸断裂的能力。2屈服强度焊缝材料的屈服强度，反映材料发生永久变形时的抗力。3伸长率焊缝材料的伸长率，反映材料断裂前能够承受的最大拉伸变形程度。4冲击韧性焊缝材料的冲击韧性，反映材料在冲击载荷作用下的断裂韧性。焊接缺陷分析裂纹焊缝中常见的缺陷之一，可能导致结构强度下降。气孔焊缝中存在的空洞，会影响材料的强度和耐腐蚀性。咬边焊缝边缘的缺陷，会降低焊缝的强度和美观度。焊接能量输入对焊接质量的影响能量输入过低焊缝成形不良，焊缝金属强度低，易产生裂纹能量输入过高焊缝金属过热，易产生气孔、夹渣等缺陷，焊件变形严重焊接热输入对焊接质量的影响1热影响区影响焊缝的力学性能2应力变形焊接过程中的热应力、变形3焊缝缺陷热输入过高会导致焊缝缺陷焊接金属液化程度对焊接质量的影响液化程度过低熔合不良，焊缝强度不足，易产生气孔和裂纹液化程度过高焊缝金属易产生飞溅，焊缝形状不规则，易产生气孔和裂纹液化程度适中焊缝金属充分熔合，焊缝强度高，不易产生气孔和裂纹焊接熔池形状对焊接质量的影响熔池形状熔池的形状会影响焊缝的成形和尺寸，以及焊缝的强度和韧性。平坦熔池平坦熔池形成平滑的焊缝，有利于焊缝的强度和韧性。凸起熔池凸起熔池形成较窄的焊缝，可能导致焊缝强度不足或韧性降低。凹陷熔池凹陷熔池形成较宽的焊缝，可能导致焊缝强度不足或韧性降低。焊接热影响区对焊接质量的影响热裂纹焊接热影响区金属因温度变化而产生应力和变形，容易产生裂纹。组织变化焊接热影响区金属的组织发生变化，影响其机械性能，例如硬度和强度。性能下降焊接热影响区的强度、韧性和抗腐蚀性等性能下降，影响焊件的整体性能。焊接应力和变形对焊接质量的影响应力焊接过程中产生的热量会导致材料膨胀和收缩，形成焊接应力。变形焊接应力的不均匀分布会导致焊接件的变形，影响焊缝的尺寸和形状。焊接工艺参数优化1电流电流影响熔池大小和焊接速度2电压电压影响电弧长度和热量输入3速度速度影响熔池形状和焊缝尺寸4焊丝焊丝类型和直径影响焊接质量5保护气保护气类型和流量影响焊缝质量结论焊接电弧是焊接过程中的核心，其特性直接影响着焊接质量。掌握电弧的特性，优