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1.学习焊接设备的接线与调试;
2.认识焊接电弧的构造及其物理本质;
3.观察各种焊接电弧的形态特性。
(二)实验器材
1.焊接电弧实验设备1套;
2.等离子弧焊接设备1套;
3.保护气体1瓶;
4.焊枪定位装置1套;
5.数据检测仪器1组。
(三)实验原理
电弧焊之所以能在焊接领域内仍占据着主要地位,一个重要的原因,就是电弧能有效而简便地把电能转换成焊接过程所需要的热和机械能。
电弧焊就是利用焊接中电弧放电时产生的热量来加热,熔化焊条(焊丝)和母材,使之形成焊接接头。
电弧是电弧焊接的热源。
1.焊接电弧
为了认识电弧焊方法,首先必须清楚地认识电弧是怎样实现这种能量转换和焊接中怎样利用这种能量的。
与其它电弧一样,焊接电弧本质上也是一种气体放电,是在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程。
借助这种特殊的气体放电过程,电能转化成热能、机械能和光能。
焊接时主要是利用其热能和机械能来达到连接金属的目的。
电弧的示意图如图1-1所示。
图1-1电弧的示意图
综上所述,焊接电弧实质上就是由焊接电源供给的,具有一定电压的两电极间或电极与母材间,在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
焊接电弧由三个组成部分(弧柱、阴极区、阳极区),如图1-2所示。
由于这三个组成部分的导电机构不同,决定了电弧这三部分产热机构的不同。
图1-2电弧各区域的电压分布
阴极区的长度极短(10.5~10.6cm),电压较大电场强度极高,阳极区长度也极短(10.2~10.4cm),电压较大,电场强度极高,弧柱区的长度基本上等于电弧长度,电场强度较小。
2.焊接电弧的引燃
(1)接触引弧
当电极与工件碰撞时,因为接触点面积小,电流密度大,由发热、熔化、汽化引起热发射以及热电离,当电极从工件上拉开时发生强场发射,带电质点被加速、碰撞,引起撞击电离,并进一步引起光电离和热电离从而维持电弧的稳定燃烧。
接触引弧的缺点是引弧时钨极损耗较大,端部形状容易被破坏。
(2)非接触引弧
用高电压击穿间隙使电弧引燃。
目前常用的引弧器有高频高压引弧和高压脉冲引弧。
前者是在工频电源的半波时间内振荡一小段时间,频率为150-250kHz,电压峰值201X-3000V,后者每半波产生一个3000-5000V的高压脉冲。
3.磁场对焊接电弧形态的影响
如果由于某种原因,使电弧四周受力不均匀,就会使电弧偏向一侧。
这种自身磁场不对称使电弧偏离轴线的现象称为磁偏吹。
空间磁力线密集的地方对电弧产生推力,将其推向磁力线稀疏的地方。
常见能引起磁偏吹的有导线接线位置引起的磁偏吹;
电弧附近的铁磁物质引起的磁偏吹等。
实践证明,交流电弧的磁偏
吹比直流电弧要弱得多。
生产中经常遇到磁偏吹现象,磁偏吹严重时导致焊接过程不稳定,操作难以控制,焊缝成形不良。
通过人为外加磁场可以控制电弧的形态及运动,满足特殊焊接工艺要求。
另外加入磁场可以控制焊缝金属的流动及结晶过程,可以改善焊缝成形及使晶粒细化得到性能良好的焊缝。
在实际生产中用磁场控制电弧的形式可以用恒定磁场,也可以用脉动磁场,所加的磁场强度及磁场脉冲的频率根据不同工艺要求,可以在很大范围内变化,用来控制电弧形态及焊缝成形,达到改善焊缝结晶及消除缺陷的目的,以保证得到高质量的焊缝。
4.电极端部形状对焊接电弧稳定性的影响
钨极氩弧焊时,钨极端部的形状是一个重要的工艺参数,电极端部形状对电弧稳定性有一定的影响,如果端面凸凹不平,则产生的电弧既不集中有不稳定,为此电极端部作研磨。
应根据所用焊接电流的种类,选用不同的端部形状,尖端角度的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。
直流焊接磨成尖锥形,尖端角度的大小会影响钨极的许用电流、引弧及稳弧性能。
小电流焊接时,选用小直径钨极和小的端部角度,可使电弧容易引燃和稳定;
大电流焊接时,增大钨极端部的角度可避免端部过热熔化,减少损耗,并防止电弧往上扩展而影响阴极班点的稳定性。
钨极尖端角度对焊缝熔深和熔宽也有一定影响,减小锥角,焊缝熔深减小,熔宽增大。
反之则熔深增大、熔宽减小。
5.脉冲电流对焊接电弧的影响
脉冲电弧,可分为直流和交流。
它与一般电弧区别在于电弧电流从基本的维弧电流幅值周期性地增大到脉冲电流幅值。
可看成由维持电弧和脉冲电弧两种电弧组成。
维持电弧用于维持电弧的连续燃烧,脉冲电弧用于加热工件和焊丝。
脉冲调制分为U/I脉冲调制和I/I脉冲调制,U/I脉冲调制可保证在中大规范时稳定和良好的熔透,和材料无关。
I/I脉冲调制是小规范下的工艺控制方法,如焊薄板焊接参数:
起弧,主规范,收弧规范。
6.电源极性对焊接电弧的影响
直流电弧焊时,电源输出端有固定的正极和负极。
焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法,叫正接;
焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法,称为反接。
直流正接时,钨极接负极,发热量小,不易过热,钨极寿命长,同样直径的钨极可以采用较大的焊接电流。
同时正接时,焊件为阳极发热量大,因此熔深大,生产率高。
7.压缩效应对焊接电弧的影响
把自由电弧的弧柱强迫压缩,即得到一种比一般电弧温度更高,能量更集中的热源,即等离子弧。
通常电极接负极,工件接正极。
等离子弧分为以下三种形式:
(1)转移型等离子弧,等离子弧产生于电极和工件之间。
(2)非转移型等离子弧,等离子弧产生于电极与喷嘴之间。
(3)混合型等离子弧,离子弧产生于电极和工件及喷嘴之间。
(四)实验步骤与结果分析
1.使用氩弧焊设备,体会接触引弧和非接触引弧,了解焊接电弧的产生过程。
2.在交流和直流焊接电弧旁设置磁场,观察磁偏吹情况。
通过磁场对焊接电弧形态影响的实验,分析产生磁偏吹的危害,提出消除或减少磁偏吹的方法。
3.外加交变磁场,观察电弧形态的变化情况,分析其在实际焊接时对焊缝成型的作用。
4.磨削电极端部成各种形状,观察其对焊接电弧稳定性的影响。
通过实验,探讨如何选用合适的电极形状,确保焊接电弧稳定性。
5.调节脉冲参数,对试件有效地控制热输入量。
6.电源极性分别正接和反接时,观察焊接电弧的形状。
论述其在焊接实际中如何选运用。
7.使用等离子弧焊接设备,观察非转移型等离子弧、转移型等离子弧和混合型等离子弧,并了解电弧是如何被压缩的。
篇二:
综合实验指导书(总201X)
光纤通信系统实验指导书
201X年第二版
南京捷辉科技有限公司
201X年10月
前言...................................................................................................................................................2
第一章JH5002A+实验系统概述.......................................................................................................4
第二章通信原理终端实验...............................................................................................................9
实验1电终端PCM编译码实验..............................................................................................9
实验2E1帧成形及其传输实验.............................................................................................13
实验3E1帧同步提取系统实验.............................................................................................21
实验4加扰码实验...................................................................................................................25
实验55B6B码型变换实验.....................................................................................................30
实验6CMI码型变换实验........................................................................................................43
实验75B6B线路编码通信系统综合测试..............................................................................49
实验8CMI线路编码通信系统综合测试................................................................................51
第三章光纤传输系统实验.............................................................................................................53
实验9激光器P-I特性曲线绘制实验...................................................................................53
实验10自动功率控制(APC)原理实验...............................................................................58
实验11光器件寿命检测及无光检测报警实验.......................................................................68
实验12数字光发送接口指标测试实验...................................................................................72
实验13光接收机电路原理测试实验.......................................................................................75
实验14光可变衰减器性能测试实验.......................................................................................80
实验15无源光耦合器的特性测试.......
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