焊接方法及设备复习总结Word文档格式.docx

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焊接电弧的静特性是指在电极材料、气体介质和弧长一定的条件下，电弧稳定燃烧时焊接电流和电弧电压之间的关系。

也称伏安特性。

焊接电弧的静特性曲线是一条呈U型的曲线，它包含下降特性、平特性和上升特性三个区。

TIG（等离子弧焊）：

水平段、上升段（电流大时）

MIG/MAG：

上升段

埋弧焊：

下降段、水平段

CO2气体保护焊：

6.焊接电弧能产生那些电弧力？

说明他们的产生原因以及影响焊接电弧力的因素。

（1）电磁收缩力（电弧静压力）由于两个导体电流方向相同而产生的吸引力称为电磁收缩力。

它的大小与导体中流过电流大小成正比，与两导线间的距离成反比。

（2）等离子流力（电弧动压力）由电弧推力引起的等离子气流高速运动所形成的力称为等离子流力，也称电弧动压力。

等离子流力与等离子气流的速度、焊接电流值、电极状态、电弧形态、电弧长度等均有关系。

（3）斑点压力在电极表面形成斑点时，由于斑点的导电和导热特点，在斑点上将产生斑点压力。

焊接电弧力的影响因素

（1）.焊接电流和电弧电压增大焊接电流时，电弧力显著增加。

当电弧电压升高时，意味着电弧长度增加，由于电弧范围的扩展，使电弧力降低。

（2）.焊丝直径当焊接电流相同时，焊接直径越小，电流密度越大，电弧电磁力越大。

（3）.电极的极性对于熔化极气体保护焊，采用直流正接时，电弧力较反接小。

（4）.气体介质导热性强的气体，消耗热能多，易引起电弧收缩，导致电弧力的增加。

当电弧空间气体压力增加时也会引起电弧收缩，时使电弧力增加。

（5）.钨极端部的几何形状当焊接电流相同时，钨极端部的角度越小，电弧压力越大。

（6）.电流的脉动对于工频交流钨极氩弧焊，其电弧压力小于直流正接时的压力，而高于直流反接时的压力。

7.试诉影响电弧稳定性的因素

焊接电弧的稳定性是指当焊接时电弧保持稳定燃烧的程度。

影响因素

（1）焊接电源焊接电源的空载电压越高，越有利于场致发射和场致电离，因此电弧的稳定性越高。

（2）焊接电流和电弧电压焊接电流大时，电弧热电离越强烈，能产生更多的带电粒子，电弧更稳定。

电压增大时弧长增大，电弧稳定性下降。

（3）电流的极性和种类如果没有磁偏吹，以直流电弧最稳定，脉冲直流电弧次之，交流电弧稳定性越差。

对于熔化极电弧焊直流反接时电弧稳定性好于直流正接。

对于钨极氩弧焊，直流正接时的电弧稳定性好于直流反接时稳定性。

（4）焊条药皮和焊剂焊条药皮或焊剂中含有较多电离能低的元素（KNaCa），由于容易电离，使电弧气氛中带电粒子增多，提高电弧稳定性。

含有较多电离能高的氟化物氯化物时，会降低电弧稳定性。

（5）磁偏吹直流电焊接易产生严重磁偏吹，交流电时磁偏吹要弱得多。

（6）其他因素焊件上有铁锈和水分以及油污时，分解时会消耗电弧热能，会降低电弧稳定性。

8.能够引起磁偏吹的情况

（1）地线接线位置偏向电弧一侧

（2）电弧一侧放置铁磁物质

（3）同向电流的电弧互相吸引，异向电流的电弧互相排斥。

第二章

1.影响焊丝熔化速度的因素有哪些？

是如何影响的?

焊丝熔化速度通常以单位时间内焊丝熔化长度或熔化质量表示。

融化系数是指每安培焊接电流在单位时间内所熔化的焊丝质量。

（1）焊接电流的影响电流增大时，熔化焊丝的电阻热和电弧热均增加，熔化速度加快。

（2）电弧电压的影响电压较高时，电弧电压对熔化速度影响很小。

电弧较短时融化系数增加，因为弧长缩短时电弧热量向周围空间散失减少，提高了电弧的热效率，使焊丝的熔化系数增加所致。

（3）焊丝直径的影响电流一定时，焊丝直径越小电阻热越大，同时电流密度也越大，从而使焊丝熔化速度增大。

（4）焊丝伸出长度的影响其他条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热越大，熔化焊丝的总热量增加，焊丝熔化速度越快。

（5）焊丝材料的影响焊接材料不同，电阻率不同，所产生电阻热不同，对熔化速度影响也不同。

（6）气体介质和焊丝极性的影响焊丝为阴极（正接）时的熔化速度总是大于焊丝为阳极（反接）时的熔化速度，并随混合气体比例不同而变化。

焊丝为阳极时焊丝熔化速度基本不变。

气体介质不仅影响阴极产热，影响焊丝的加热和熔化，而且也会影响到熔滴过渡方式。

2.熔滴在形成过程与过渡过程中受到那些力的作用？

（1）重力平焊时是促使熔滴脱离焊丝末端的作用力。

立焊和仰焊时是阻碍熔滴从焊丝末端脱离的作用力。

（2）表面张力

（3）电弧力电磁收缩力等离子流力斑点压力

（4）爆破力

（5）电弧气体吹力

3.熔滴过渡

熔滴过渡在电弧热的作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用力下脱离焊丝进入熔池。

熔滴过渡可分为三种基本类型自由过渡渣壁过渡接触过渡

（一）自由过渡：

1、滴状过渡：

1）粗滴过渡：

电流较小而电弧电压较高，熔滴存在时间长，尺寸大，飞溅大，电弧稳定性及焊缝质量都较差。

2）细滴过渡：

电流较大，电压高，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好。

3）排斥过渡：

电压高，电流小，飞溅大，电弧的稳定性及焊缝质量都较差。

2、喷射过渡：

射滴过渡、亚射流过渡、旋转射流过渡、射流过渡。

特点：

喷射过渡时，熔滴速度高，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透力强。

3、爆炸过渡

（二）接触过渡：

1）短路过渡：

西四、短弧、小电流，电流密度大，焊接速度快，焊件质量高，过程稳定，飞溅大。

2）搭桥过渡

（三）渣壁过渡：

熔化的液态金属沿渣壁或套筒落入熔池。

短路过渡主要用于1.6mm一下的细丝co2气体保护电弧焊或使用碱性焊条，采用低电压小电流焊接工艺的焊条电弧焊。

广泛用于薄板结构及全位置焊接。

熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，再向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去，称为短路过渡。

短路过渡的实质可以视为短路稳弧周期性的交替过程。

短路过程的稳定性，可以用这种交替过程的柔软均匀一致程度以及过程中飞溅大小来衡量。

滴状过渡：

粗滴过渡细滴过渡

喷射过渡：

射滴过渡亚射流过渡射流过渡旋转射流过渡

射流过渡临界电流Ic的大小与焊丝成分焊丝直径焊丝伸出长度气体介质电源极性有关。

4、熔敷效率过渡到焊缝中的金属质量与使用的焊丝金属质量之比

5、熔敷系数单位时间单位电流所熔敷到焊缝中的焊丝金属质量

6、损失率焊丝金属蒸发氧化飞溅的质量与使用的焊丝金属质量比φ=am-ay／am

7、飞溅率飞溅损失的金属与熔化的焊丝金属的质量百分比。

第三章

1.焊缝成形系数焊缝熔宽与焊缝熔深之比。

2.焊缝熔合比熔合比是指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝总面积之比。

3.余高系数焊缝熔宽与焊缝余高之比。

4.比热流单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。

5.焊件温度场：

焊接过程中某一瞬间焊件上各点的温度分布状况，通常用等温线或等温面表示。

6.焊缝成型系数的大小对焊接质量的影响规律

焊接熔深H直接影响接头的承载能力。

焊缝成型系数的大小能影响熔池中气体逸出的难易程度、熔池金属的结晶方向、焊缝中心偏析程度。

较小的焊缝成型系数可以缩小焊缝宽度方向的无效加热范围，进而可以提高热效率及减小热影响区。

焊焊缝成型系数一般取φ=1.3-2通常h=0-3mm余高系数为4-8

7.分析熔池所受到的力及其对焊缝成形的影响

（1）熔池金属的重力重力的大小正比与熔池金属的体积和密度。

水平位置焊接时，熔池金属的重力有利于熔池的稳定性。

空间位置焊接时，熔池金属的重力可能会破坏熔池的稳定性，使焊缝成形变坏。

（2）表面张力表面张力既影响熔池的轮廓形状，也影响熔池金属在坡口里的堆敷情况，即熔池表面的形状。

（3）焊接电弧力促使熔池金属流动，在熔池中心形成漩涡现象。

电弧静压力时熔池形成下凹的形态。

电弧动压力使焊缝形成指状熔深。

（4）熔滴冲击力容易形成指状熔深

8.分析焊接参数和焊接工艺因素对焊缝成形的影响规律

A.焊接参数对焊缝成形的影响

（1）焊接电流对焊接参数的影响随着焊接电流的增加，焊缝的熔深余高增加，熔宽略有增加

（2）电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压增加时通过弧长增加来实现的。

电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加输入焊件的能量密度减少，因此熔深略有减小，熔宽增加，余高减小。

（3）焊接速度对焊缝成形的影响提高焊接速度会导致焊接热输入减少，从而熔宽熔深都减小。

余高也减小。

B.焊接电流种类和极性、电极尺寸对焊缝成形的影响

（1）焊接电流种类和极性钨极氩弧焊焊接钢钛等金属材料时，直流正接形成熔深最大，直流反接最小，交流介于两者之间。

焊接铝镁合金时，采用交流最好，有阴极清理作用。

熔化极电弧焊时，直流反接时焊缝熔深和熔宽都大于直流正接，交流介于两者之间。

（2）钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响

电弧越集中，电弧压力越大，熔深越大熔宽减小。

焊丝越细，电弧加热越集中，熔深增加，熔宽减小。

焊丝伸出长度增加时，焊接电流流过焊丝伸出部分产生的电阻热增加，焊丝熔化速度增加，余高增加，熔深减小。

C.其他工艺因素的影响

（1）坡口和间隙坡口和间隙的尺寸越大，余高越小。

（2）电极（焊丝）倾角前倾时，熔深减小熔宽增大，余高减小。

反接时相反。

焊条电弧焊多采用电极后倾法，角度为65-80。

（3）焊件倾角上坡焊时熔深大荣宽窄余高大下坡焊时相反。

（4）焊件材质和厚度导热性能越好，容积热容越大，熔宽熔深越小。

焊件厚度增加，散热加大，熔宽和熔深减小。

（5）焊剂、焊条药皮和保护气体焊剂密度小、颗粒度大或堆积高度小时，熔深较小，熔宽较大，余高小。

9.什么是焊接缺欠？

什么是焊接缺陷？

焊接缺陷的原因是什么。

焊接缺欠是如何分类的，解释出现这种情况的原因

焊接缺欠是指焊接接头过程中因焊接而产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。

焊接缺陷是指超过规定限值的缺欠。

焊接缺欠分为未熔合未焊透焊缝形状不良

（1）未熔合是指焊缝金属与母材或焊缝金属各焊层之间未结合的部分。

（2）未焊透是指焊接接头实际熔深小于公称熔深的现象。

选择合适的焊接参数及焊接热输入量，设计合适的焊接坡口形式及装配间隙。

（3）焊缝形状不良是指焊缝的外表面形状或接头的几何形状不良。

1　咬边是指母材在焊缝的焊趾处因焊接而产生的不规则缺口。

应控制好焊接速度，不应太大。

横焊或角位置焊时，控制焊接电流，焊接电压，角度适宜。

2　下塌是指过多的焊缝金属伸出了焊缝根部。

3　烧穿是指焊接熔池塌落导致形成焊缝内的空洞。

控制好焊接电流和焊接速度，电流不过大，速度不过小。

4　焊瘤是指电弧焊时熔化的金属液体流淌到焊缝区以外未熔化的母材表面，凝固成金属瘤。

选用合适的焊接电流和焊接速度，采用合适的焊条角度及焊接位置。

第四章

1.什么是电弧焊程序自动控制？

试述其控制对象和应达到的基本要求。

电弧焊程序自动控制就是以合理的次序使自动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态，从而使电弧焊设备的各环节能够协调地工作。

控制对象：

就是自动电弧焊设备中即将投入工作的各个部件的执行机构。

主要有焊接电源、拖动电动机、送丝电动机、电磁气阀、高频高压发生器或者高压脉冲发生器、焊件定位的控制阀、焊剂回收装置。

基本要求：

1　按照要求提前送气和滞后停气。

2　可靠地一次引燃电弧。

3　顺利的熄弧收弧。

4　对受控对象的特征参数进行程序自动控制。

2.电弧焊程序控制的转换类型和实现方法有哪些？

转换类型：

行程转换时间转换条件转换

实现方法：

继电器程序控制无触点程序控制数字程序控制

3.试述当电弧长度变化时电弧自身调节系统的调节过程，以及影响调节精度、调节灵敏度的因素

调节过程P88

电弧自身调节系统静特性是在一定的焊接条件下，在给定焊丝送丝速度的条件下，由电弧自身调节系统控制的焊接电弧弧长稳定时电流与电弧电压之间的关系

影响因素送丝速度焊丝伸出长度焊丝直径和电阻率电弧的长度

影响调节精度的因素

调节精度：

当系统收到干扰而产生工作点偏移，通过调节系统使系统调节到一个新的稳定工作点，此时被调量的稳定值与初始稳定值的偏离程度。

影响因素：

1　焊丝的伸出长度伸出长度变化量越大，产生静态误差越大，调节精度越低。

2　焊丝的直径和电阻率焊丝越细或电阻率越大，越能加剧焊丝伸出长度的影响，静态偏差越大。

3　焊接电源的外特性对于平的电弧静特性，宜采用缓降外特性电源。

对于上升的电弧静特性，宜采用上升外特性电源。

4　网压波动长弧缓降外特性电源比陡降外特性电源引起的电弧电压静态误差小。

短弧时陡降外特性或恒流外特性电源静态误差小。

影响调节灵敏度的因素

调节灵敏度是指调节系统对电弧工作点微小变化的回复速度。

恢复速度越快，所需调节时间越短，调节灵敏度越高。

1）焊丝直径和电流密度直径越细或电流密度越大，调节灵敏度越高。

2）电源外特性电源外特性曲线越平缓，调节灵敏度越高。

3）弧柱的电场强度弧柱电场强度越大，灵敏度越高。

4）电弧长度

4.具有电弧自身调节系统的熔化极电弧焊是如何调节焊接电流和焊接电压的？

焊接电弧的稳定工作点就是焊接电源外特性曲线和电弧自身调节系统静特性曲线的交点。

长弧焊电弧自身调节系统静特性曲线几乎与电流坐标垂直，应该采用缓降、平的或微升的外特性电源。

通过调节送丝速度来调节焊接电流，通过改变电源外特性曲线的位置来调节电弧电压。

短弧焊条件下，电弧自身调节系统静特性向左弯曲，应该采用陡降或恒流外特性电源。

焊接电流和电弧电压调节分别通过改变电源外特性、送丝速度来实现。

5.试述当电弧长度变化时电弧电压反馈系统的调节过程，以及影响调节精度、调节灵敏度的因素

电弧电压反馈调节系统原理：

当电弧长度波动而引起焊接参数偏离原来的稳定时，利用电弧电压作为反馈量，通过一个专门的自动调节装置，强迫改变送丝速度，使电弧长度恢复到原来的长度。

静特性方程P94

影响电弧电压反馈调节系统静特性的因素

送丝给定电压系数Kkiku焊丝直径和伸出长度焊接材料和保护条件

调节过程P95

1　焊丝伸出长度

2　焊丝直径、电阻率和电流密度减小焊丝直径增加焊丝电阻率或提高电流密度使静态误差增大。

3　焊接电源外特性电源外特性下降率越大，静态误差越小。

这种调节机制适用于陡降外特性电源。

4　网压波动

a.电弧电压反馈调节器的灵敏度Kk越大，灵敏度越大。

b.弧柱电场强度弧柱电场强度越大，调节灵敏度越大。

5.电弧电压反馈调节熔化极电弧焊的电流和电压的调节方法

通过改变焊接电源的外特性和送丝给定电压调节焊接电流和电压。

6.程序框图自己看

第五章埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的熔焊方法。

1.试述埋弧焊的优缺点和应用范围

（1）埋弧焊的优点：

1　生产效率高埋弧焊所用焊接电流可达到1000A。

2　焊接质量好焊缝成形好、成分稳定，也与采用焊渣进行保护，隔离空气效果好。

3　劳动条件好没有刺眼的弧光，不需要手工操作

4　节约电能及金属

（2）.埋弧焊缺点

1）焊接适用范围受到限制一般只适用于平焊位置（俯位）或倾斜度不大的位置焊接。

2）焊接厚度受到限制不适用于焊接厚度小玉1mm的薄板。

3）对焊件坡口加工和装配要求较严。

（3）埋弧焊的应用范围

应用很广泛，是锅炉、压力容器、船舶、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械、海洋机构核电机构的主要焊接手段。

可焊接钢种有：

碳素结构刚、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及复合刚

2.埋弧焊的主要冶金反应

（1）锰硅的还原反应及过渡

锰可以焊缝金属的强度和韧性，并能提高焊缝的抗热裂性能；

硅能镇静熔池，有利于获得致密的焊缝。

但硅锰含量不宜过高。

【Fe】+（MnO）=【Mn】+（FeO）

2【Fe】+（SiO2）=【Si】+2（FeO）

升温区，有利于反应向右进行，使硅锰含量增加，同时金属被氧化，焊缝含氧量增加。

影响硅锰过渡的因素

1　焊剂的成分当焊剂中MnO、SiO2增多时，会使锰和硅的过渡量增加。

2　锰、硅的原始含量焊丝母材中MnSi的原始含量越低，越有利于MnSi的还原

3　焊剂的碱度提高焊剂的碱度，使Mn的过渡量增加，而使Si的过渡量减少

4　焊接参数电弧电压增加时，焊丝熔化量增加焊接电流小时，焊丝熔化后呈大颗粒过渡形成时间较长，使MnSi过渡量增加

（2）.碳的氧化烧损

C+O=CO

使焊缝中的含碳量降低

（3）去氢反应

减少氢的措施：

一是焊前清理铁锈水分和有机物，杜绝氢的来源；

二是通过冶金反应将氢结合成不溶于液态熔池金属的化合物。

形成HF形成OH

（4）脱磷和脱硫反应

减少硫磷措施：

一是严格限指焊接材料和被焊材料中硫磷的含量；

二是通过冶金法院减少含量。

增加焊丝中含锰量或增加焊剂中CaOMnO等碱性氧化物含量。

增加焊剂中的CaO等碱性氧化物的含量

3.HJ431高锰高硅低氟焊剂酸性焊剂

4.HJ350中锰中硅中氟焊剂中性焊剂

5.HJ250低锰中硅中氟焊剂碱性焊剂

6.埋弧焊焊剂与焊丝匹配的主要依据是什么？

（1）被焊材料的类别及对接焊接接头性能的要求

1　焊接低碳钢和强度等级较低的低合金钢时，应按等强原则选用与母材相匹配的焊接材料

2　焊接低合金高强钢除要使焊缝与母材等强度外，还要注意保证焊缝的塑形韧性

3　焊接耐热钢、低温钢和耐腐蚀钢时，除了要使焊缝与母材等强，还要保证焊缝具有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性、或耐蚀性。

4　焊接奥氏体或铁素体高合金钢时，主要保证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能，同时也要满足力学性能和抗裂性能。

（2）埋弧焊的工艺特点

a.稀释度高

b.热输入高

c.焊接速度快

7.试述MZ-1000型交流弧焊机控制系统的电器原理

P121

在细丝薄板焊接时，由于电弧具有上升的静特性，宜采用平特性电源配以等速送丝方式。

对于一般的粗丝埋弧焊，由于电弧具有水平的静特性，应采用陡降外特性的电源配以变速送丝方式。

8.什么是焊接工艺？

埋弧焊焊接工艺包括那些内容？

焊接工艺是指与制造焊件有关的加工方式和实施要求，包括焊前准备、选择焊接工艺方法、选择焊接材料、选择焊接参数、明确操作要求、制订检查方法及修补技术。

焊前准备

1.坡口的选择和加工焊件厚度小于14mm不加坡口14-22开单面v形坡口22-50开x形坡口。

2.焊件的清理将焊件和坡口表面的锈蚀油污水分氧化皮清理干净。

3.焊丝的清理和焊件的烘干、

4.焊丝的装配保证间隙均匀高低平整。

第6章TIG焊

钨极惰性气体保护焊是使用纯钨或活性钨作为非熔化极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称TIG。

1.TIG焊的优缺点和应用范围

（1）TIG焊的优点

1　能够实现高品质的焊接，得到优良的焊缝。

2　焊接过程中钨电极时不熔化的。

易于保持恒定的电弧长度、不变的焊接电流和稳定的焊接过程，使焊缝美观平滑均匀。

3　焊接电流范围通常是5-500A。

适合于薄板焊接。

4　不会因熔滴过渡引起电弧电压和电流变化而产生的飞溅现象，得到平滑的焊缝表面。

5　钨极氩弧焊时的电弧是最稳定

6　可以焊接各种金属材料

7　TIG焊可靠性高，可以焊接重要结构。

（2）TIG缺点

焊接效率低于其他焊接方法

氩气没有脱氧或去氢作用，焊前对焊件的清理要求严格

焊接时钨极有少量的熔化和蒸发。

钨粒如果进入熔池影响焊缝焊缝质量

生产成本较高

（3）应用

TIG常被用于焊接厚度为6mm以下的焊件。

可以用于所有金属和合金的焊接

2.TIG采用的电流波形

（1）直流反接反接时电弧对母材表面的氧化膜具有阴极清理作用原因是：

反接时，母材作为阴极承担发射电子的任务。

由于表面有氧化膜的地方电子逸出功小，容易发射电子，因此电弧一寻找金属氧化物的性质，在氧化膜上容易形成阴极斑点，同时阴极斑点收到质量较大的正离子的撞击，能使该区域的氧化膜被清理掉。

TIG焊直流反接用的较少，用于厚度在3mm一下的铝镁合金焊接

（2）直流正接焊件接在电源的正端，钨极接在直流电源的负端直流正接是TIG焊中最稳定的焊接方法。

适用于除铝镁及其合金以外