焊接方法與設(shè)備PPT學(xué)習(xí)課件

1、焊接方法與設(shè)備焊接方法與設(shè)備 緒論 基本內(nèi)容基本內(nèi)容 掌握焊接基本概念、理解焊接本質(zhì)、特點及分類 一、基本概念：基本概念： 焊接是通過適當?shù)奈锢砘瘜W(xué)方法，使兩個分離的固體通過原子間的結(jié)合力結(jié)合起來 的一種連接方法。 1)固體結(jié)合 金屬金屬 金屬非金屬 非金屬非金屬 2)依靠原子間的結(jié)合力 - 焊接本質(zhì) 通過原子間的結(jié)合力將兩個固體連接起來，對于金屬來說，必須產(chǎn)生金 屬鍵，也就是說，被連接表面要接近到原子晶格間距。 3)要通過一定的物理、化學(xué)過程 加熱：電弧焊、釬焊 加壓：冷壓焊 加熱+加壓：電阻焊、擴散焊 放大 d要求達到：10nm 10m 因此： 采取必要的措施。 d 氧化物 三、焊接的分類

2、 焊接 熔化焊： 釬焊： 壓力焊： 利用摩擦、擴散和加壓等物理作用，克服兩個連接表面 的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個連接表面 上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn) 連接的方法。 利用一定的熱源，使構(gòu)件的被連接部位局部熔化成液 體，然后再冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔焊。 采用熔點比母材低的材料作釬料，將焊件和釬料加熱至 高于釬料熔點、但低于母材熔點的溫度，利用毛細作用 使液態(tài)釬料充滿接頭間隙，熔化釬料潤濕母材表面，冷 卻后結(jié)晶形成冶金結(jié)合。 加熱 壓力焊 釬料釬料 加壓 熔化焊釬焊 熔化焊： 電弧焊 氣焊 鋁熱焊 電渣焊 電子束焊 激光焊 電阻點焊 電阻縫焊 根據(jù)熱源來分類

3、電弧焊： 熔化極電 弧焊 CO2焊 埋弧焊 熔化極氣體保護焊(GMAW) 鎢極氬弧焊 （GTAW） 等離子弧焊 非熔化極電弧 焊 螺柱焊 手工電弧焊 電弧焊 電電 源源 電極電極 工件工件 二、焊接的特點： 1）焊接可將各個零部件直接連接起來，無需其他附加件，接頭強度一般也能 達到與母材相同，因此，焊接產(chǎn)品的重量輕、成本低。 2）焊接接頭是通過原子間的結(jié)合力實現(xiàn)的連接，均勻性及整體性好、剛度大 ，在外力作用下不像機械連接那樣產(chǎn)生較大的變形。 3）焊接結(jié)構(gòu)具有良好的氣密性、水密性，這是其他連接方法無法比擬的。 4）可連接不同類型的金屬材料、不同形狀及尺寸的材料，可使金屬結(jié)構(gòu)中材 料的分布更合理。

4、 5）可將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型構(gòu)件分解為許多小型零部件分別加工，然后再將這些 零部件焊接起來，這樣就簡化了金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝、縮短了加工周期。 6）焊接是一種“柔性”加工工藝，既適用于大批量生產(chǎn)，又適用于小批量 生產(chǎn)。 第一章焊接電弧 一基本要求 熟練掌握本章的基本概念，理解并掌握最小電壓原理、電弧力。了解電弧各個區(qū)域的組成、導(dǎo)電機構(gòu) 、產(chǎn)熱機構(gòu)、交流電弧的特點以及陰極斑點的特點及其對焊接質(zhì)量的影響。 二基本概念 電弧、氣體放電、電離、電子發(fā)射、陰極斑點、陽極斑點、剛直性、磁偏吹、電離能、逸出功、 電離電壓、逸出電壓 三難點 1）最小電壓原理 2）電弧的導(dǎo)電機構(gòu) 四重點 1）電弧、電離、氣體放電、剛

5、直性、磁偏吹等一些基本概念。 2）電弧力。 3）電弧的產(chǎn)熱機理。 4）陰極斑點的特點。 5）最小電壓原理。 1-11-1電弧物理基礎(chǔ)電弧物理基礎(chǔ) 一） 電弧的基本概念 1、電?。弘娀∈且环N氣體放電 現(xiàn)象，通過放電將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芘c機械能。 2、氣體放電：兩極間的氣體被擊穿而導(dǎo)電的過程。 非自持放電：放電本身不能產(chǎn)生導(dǎo)電所需的帶電粒子（A+、e）。 自持放電：放電本身能產(chǎn)生導(dǎo)電所需的帶電粒子（A+、e）；有暗 放電、 輝光放電、 電弧放電等三 種。 A + e + - 電弧 Ua Ia 電弧放電 輝光放電 暗放電 暗放電 自持放電非自持放電 U I 導(dǎo)體導(dǎo)電 二） 帶電粒子的產(chǎn)生過程 產(chǎn)生方式：

6、 電離：氣體中性原子或分子（ A ）分離為一價正離子 （ A+ ）和 電子（ e ）的過程。 電子發(fā)射： 金屬表面逸出電子的現(xiàn)象 （一）電離與激勵 1、電離：在一定條件下中性原子分離成A+及e的現(xiàn)象。 A A+ + e - Wi 電離能：原子或分子電離所需要的能量 單位為ev 或J 電子伏：一個電子被1V的電壓所加速得到的能量。 電離電壓：電離能/電子帶電量。 一次電離：AA+e 二次電離：A+A+e n次電離：A（n-1）+An+e A+Ae 2、 激勵：氣體原子得到的一定的能量，雖然小于Wi，但可使電子從低能級躍遷到高 能級。這種現(xiàn)象叫激勵。 激勵能：所需的最小外加能量叫激勵能We。 激勵

7、能電壓：激勵能We/e。 3、能量傳遞方式 1） 碰撞：粒子間通過相互碰撞而交換能量 彈性碰撞：僅發(fā)生動能再分配 非彈性碰撞：交換的能量勢能，從而導(dǎo)致電離或激勵。 2）光幅射：在光的輻射下，中性粒子直接吸收光量子的能量。 A A+ A- e A A e h eUi 4、電離的分類： 1） 熱電離：氣體粒子受熱的作用而產(chǎn)生電離 實質(zhì)：中性粒子通過與電子碰撞，接收電子能量而電離。 電離度：電離了的粒子數(shù)量與電離前離子數(shù)量之比。0.1% 熱解離：在熱量的作用下，多原子分子分解為原子。 解離能：分子熱解離所需要的能量 2） 電場作用下的電離：A+、e在電場作用下被加速、與A碰撞使其電離的過程。 主要是

8、e的作用：電子獲得的能量是A+ 的4倍。 3） 光電離：A直接捕捉光量子并吸收其能量而電離。 波長越小越易促進光電離，電弧波長包括紅外線、紫外線可見光、可使AI、 K、Na原子光電離。但不能使Ar、He、Fe 等電離。 （二）電子發(fā)射 1、基本概念 1） 電子發(fā)射：電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。 對電弧導(dǎo)電起作用的主要是陰極的發(fā)射。 2） 逸出功（Ww）：電子發(fā)射所需的最小能量。 3） 逸出電壓：Ww/e 物理意義：Ww越小，引弧越容易，電弧穩(wěn)弧性越好。 4）主要影響因素： 材料， K、Na之Ww較低。 表面狀態(tài)：有氧化物時，逸出功降低 加入雜質(zhì)，例如，釷、鈰及鑭等可降低Ww。 - 2、分類 1）

9、熱發(fā)射：在熱量的作用下產(chǎn)生的發(fā)射 產(chǎn)生條件：陰極溫度足夠高 特點：對陰極有冷卻作用，這一點對TIG焊具有重要意義?？商岣遅極的載流能力。 2）電場發(fā)射：金屬表面的電子在電場力的作用下逸出的現(xiàn)象。 特點：對陰極的冷卻作用較小。 3）光發(fā)射：光幅射作用下產(chǎn)生的發(fā)射。實際電弧中產(chǎn)生光發(fā)射的可能性很小。 4）粒子碰撞發(fā)射：高速運動的A+碰撞到陰極上導(dǎo)致的發(fā)射。 庫侖力 （三）負離子的產(chǎn)生 中性離子與電子結(jié)合的過程，是一個放熱過程，所放出的熱被成為電子親和能。 A + e A- + W 注意： 1）親和能高的原子易形成A-，但高溫下不利于放熱反應(yīng)。 2）交流電弧過零時，易形成。 3）易在電弧周邊形成。

10、4）不利于電弧穩(wěn)定。 （四）擴散與復(fù)合 擴散：電弧中心處A+、e較多，e易向周邊運動。當周邊電子濃度達到一定值后，在e 吸引下，A+也向周邊運動。從而在周邊復(fù)合 A+eA+Wi A+A2A+Wi A-Ae+ A-+ A Ae 三）電弧各區(qū)域的導(dǎo)電機構(gòu) （一）區(qū)域組成 由陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱三部分組成。 1、陰極區(qū)：長度極短、電壓較大、E（電場強度）極高 2、陽極區(qū)：長度也極短、電壓較大、E極高 3、弧柱區(qū)長度基本上等于電弧長度，E較小 UA UC UK 陽極區(qū) 陰極區(qū)弧柱 - + 10-5 10-6cm 10-2 10-4cm （二）弧柱區(qū)的導(dǎo)電機構(gòu) 所謂導(dǎo)電機構(gòu)就是指帶電粒子產(chǎn)生、運動方式。

11、 1、帶電粒子的產(chǎn)生 1）電離：熱電離 光電離 電場作用的電離 2）陰極區(qū)注入的電子 3）陽極區(qū)注入的正離子 2、帶電離子的運動 A+沖向陰極正離子流IA+ e沖向陽極電子流Ie I =IA+Ie 其中：IA+ = 0.1%I Ie = 99.9%I 3、特點： 1）電中性； 2）E小、Ua小 IA+ Ie I 三）、陰極區(qū)的導(dǎo)電機構(gòu) 1、陰極區(qū)在導(dǎo)電過程中的作用 1)產(chǎn)生弧柱區(qū)導(dǎo)電所需要電子流 Ie=0.999I 2)接收弧柱區(qū)來的正離子流IA+=0.001I 2、熱發(fā)射型 1）產(chǎn)生條件：W、C陰極，且電流很大 2）帶電粒子的產(chǎn)生方式：熱發(fā)射 熱陰極：弧柱導(dǎo)電所需要的電子可完全由熱發(fā)生來產(chǎn)生

12、的 陰極。 冷陰極：熱發(fā)射能力不足的陰極。 熱陰極材料：熔點高的材料 冷陰極材料：熔點低的材料。 3）特點：無陰極區(qū)、無陰極壓降Vk 3、電場發(fā)射型導(dǎo)電機構(gòu) 1) 條件：（a）W、C陰極、且I較小 （b）AI、Fe、Cu作陰極 2) 帶電離子產(chǎn)生方式 （1）場發(fā)射 （2）場電離 （3）熱發(fā)射 （4）碰撞發(fā)射 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - + + + + + - - - - - Uk 陰極區(qū) 弧柱區(qū) 電場發(fā)射型導(dǎo)電機構(gòu) 陰極 熱發(fā)射 場發(fā)射 碰撞發(fā)射 場電離 0.999I c) 特點： （1）陰極附近存在正電荷區(qū)陰

13、極區(qū) （2）fe0.001 I （3）陰極區(qū)斷面收縮 （4）陰極表面上產(chǎn)生陰極斑點 3）等離子型導(dǎo)電機構(gòu) A、條件： 1）W、C陰極，且I較?。夯駻I、Fe、Cu陰極；且 2）氣壓較小， UkL1 純Ar Ar+20%H2 Ua Ia 電離電壓 Ar15.7eV H 13.5eV H215.5eV 弧長影響 物理性能：熱分解、導(dǎo)熱系數(shù) 1-21-2焊接電弧的產(chǎn)熱及溫度分布焊接電弧的產(chǎn)熱及溫度分布 一）、焊接電弧的產(chǎn)熱機構(gòu) （一）弧柱的產(chǎn)熱機構(gòu) 電能熱能 1、 本質(zhì)：A+、e在電場作用下被加速、使其動能增大的過程。其宏觀表現(xiàn)即為 溫度上升產(chǎn)熱 由于運動速度，自由程度不同，A+、e得到的能量不同，

14、TA+、Te、TA有可 能不同。 電子動能：定向運動動能Ie 散亂運動動能 熱運動，表現(xiàn)為熱能。 2、產(chǎn)熱量 Pc=Ia Ua 主要用于散熱損失 對流、幅射、傳導(dǎo) 。 3影響因素 不僅取決于電流。 凡是影響Ua的因素均影響弧柱的產(chǎn)熱。 （二）陰極區(qū)的產(chǎn)熱 1本質(zhì)：產(chǎn)生電子、接受正離子的過程中有能量變化，這些能量的平衡結(jié)果就是產(chǎn)熱 ，由三部分組成： 1）電子逸出陰極時消耗能量： -IUw 2）電子進入弧柱前被電場（Ek）加速得到一部分能量： +IaUk 3）電子進入弧柱時帶走的能量：-IUT（溫度等效電壓） 2、產(chǎn)熱公式 Pk=I（Uk-Uw-UT） 3、作用： 用于加熱陰極 （三）陽極區(qū)的產(chǎn)熱

15、機構(gòu) 1、 本質(zhì)：接受電子、產(chǎn)生A+過程中伴隨的能量轉(zhuǎn)換，由三部分組成： 1）e被UA加速所得到的能量：+e UA 2）電子帶來的逸出功：+IUw 3）電子帶來的相當于弧柱溫度那部分能量+IUw 2、產(chǎn)熱公式 PA=I（UA+Uw+UT） 3、作用 用于加熱陽極 二）、焊接電弧的熱效率及能量密度 （一）電弧總產(chǎn)熱 Pa=PC+PA+PK = I（UC+UK+UA）=IaUa （二）有效功率、熱效率系數(shù) 1有效功率：用于加熱工件和焊絲的功率QE 2熱效率系數(shù)：=QE/Pa 3 影響的因素： 1）焊接方法：TIG焊低、MIG、SAW高 2）焊接規(guī)范： 3）外部條件 （三）能量密度 1單位有效加熱面

16、積上的熱功率，單位為w/cm2 2功率密度越高 H/B越大，焊接變形及HAZ越小。 氣焊電弧焊激光電子束 1-10102-104106-107 106-108 三）、電弧的溫度分布 （一）電弧的軸向溫度分布 影響溫度分布的因素： 1、功率密度 2、電極材料 3、高熔點氧化物 （二）弧柱溫度分布 1、軸向 1）二電極尺寸相等時，軸向溫度分布均勻 2）二電極尺寸不等，軸向溫度分布不均勻，靠近尺寸較 小的一端，溫度較高。 溫度 電流密度 功率密度 2、徑向 中心軸附近溫度高，周邊低 （三）影響弧柱溫度的因素 1、電流，Ia T 2、氣體介質(zhì)：導(dǎo)熱系數(shù)，熱解離 T 3、電極材料 4、拘束度 2、徑向

17、中心軸附近溫度高，周邊低 （三）影響弧柱溫度的因素 1、電流，Ia T 2、氣體介質(zhì)：導(dǎo)熱系數(shù)，熱解離 T 3、電極材料 4、拘束度：越大，電弧溫度越高 _ + - 弧柱的溫度分布 T T r L 1-31-3 電弧力及其影響因素電弧力及其影響因素 一）、電弧力 1、電磁收縮力 通過電?。ㄈ鄣危┑碾娏骶€之間的相互吸引力，對電弧或熔滴起著壓縮作用，該力被 稱為電磁收縮力。 1）圓柱形電弧 )( 22 4 2 rR R I kPr 電弧壓力 電弧推力 2 2 I k F 式中：I-電流，R-電弧半徑，K-系數(shù) 流態(tài)導(dǎo)體中電磁收縮力的影響 柱形導(dǎo)體中的電磁收縮力 流體中壓力各個方向相同，因此作用于焊

18、條及工作上的軸向力為： 2 2 I k F 2）錐形電弧 壓力 ) 2/cos 2/cos log( )1( 2 22 2 COSL I p 錐形電弧中沿軸向存在壓力差，導(dǎo)至一軸向推力： )log( 2 a b R R KIF 推 式中：I-電流， Rb-錐形弧柱下底面半徑，Ra-錐形弧柱上底面半徑 A L F推 焊絲 錐形電弧 母材 2、等離子流力 F推引起的高溫氣體流（等離子流）所形成的力叫等離子流力 作用：1）促進熔滴過渡 2）導(dǎo)致指狀熔深 分布：軸線處大，周邊小 3、斑點力 由以下三部分組成,陰極斑點力大于陽極斑點力 1）帶電粒子撞擊力 陰：A+撞擊 大 陽：e撞擊：小 2）蒸發(fā)反力

19、陰：T高，力大 陽：T低力小 3）電磁收縮力 陰：大 陽：小 等離子流力 等離子流力的分布 FP F F斑 Fmg 斑點力 4、爆破力 僅產(chǎn)生于短路過渡中，短路小橋汽化爆斷所產(chǎn)生的力 5、細熔滴的沖擊力 僅產(chǎn)生于MIG焊射流過渡，熔滴以很大的加速度沖擊熔池，形成沖擊力 二）、影響因素 1、氣體介質(zhì) 導(dǎo)熱好，易解離的氣體，電弧力，特別是斑點力較大。 2、電弧電流及電壓 電流增大，電弧力增大；電壓增大，電弧力減小。 3、W極或焊絲直徑 直徑越小，力越大 4、極性 ：TIG焊時，DCSP大；而MIG焊正好相反。 爆破力 1-31-3 交流電弧的特點交流電弧的特點 一）、交流電弧 電流為50H正弧波的

20、電弧被稱為交流電弧。 方波交流電弧。 1、特點： 1）周期性地過0點 2）再引燃 再引燃電壓Ur：再引燃所需的電壓。小于引燃燒電壓。 2、交流電弧的燃燒過程 1）純阻性回路 電弧阻性元件，因此 a、ia同相位，有熄弧時間te，當te較 大時，難以引燃 2）感性回路 利用電感的續(xù)流，蓄能作用，可將te降為0 交流 電源 te U0 Ua Ia 純阻性回路 t 電源電壓 電弧電壓 電弧電流 電源電壓 電弧電壓 電弧電流 交流 電源 電感性回路 3、交流電弧穩(wěn)定燃燒的條件 在回路中串一合適的電感 二）、交流電弧的加熱及力的特點 1、加熱 Pa不斷變化，對工件的加熱效果用有效熱功率表示。 Wa= Ua

21、 Ia -波形修正系數(shù) Ua、 Ia- 電壓及電流有效值 2、電弧力的特點 介于DCSP與DCRP之間，不易導(dǎo)致指狀熔深. 3、保護 在相同的條件下，保護效果較差。 1-5剛直性及磁偏吹剛直性及磁偏吹 一）、剛直性 所謂剛直性是指電弧作為一柔軟的導(dǎo)體抵抗外界干擾，力求保持電流沿軸向流動的能力 。 電弧的剛直性是由電弧的電磁場決定的，即電磁收縮力決定的。各運動的帶電質(zhì)點均受 到指向焊條中心的力，該力使質(zhì)點保持沿軸線流動。 影響剛直性的因素： 1）電流越大，剛直性越大； 2）拘束度越大，剛直性大 3）熱解離導(dǎo)熱性大 剛直性大 + + + + + + + + + + - - - - - - - -

22、- - F F 自身磁場對剛直性的影響剛直性 二）、磁偏吹 1、 偏吹：電弧因周圍磁力線不對稱而偏向一側(cè)的現(xiàn)象. 偏向：磁力線疏的一側(cè) 2、引起磁偏吹的原因 1）導(dǎo)線接法不合適 2）鐵磁性物質(zhì) 3）交流電弧的磁偏吹較較小 原因： （1）渦流，渦流磁場低消原磁場 （2）電弧偏吹運動為機械運動，而交流電弧的不均恒磁場以50Hz的頻率變 化。 + + + - + + - - 電流 + F左F右 磁偏吹 + + + - + + - - 電流 + F左F右 接線位置引起的磁偏吹 + + + + - -+ - + + + + - + + - - 電流 + F左F右 磁性物質(zhì)引起的磁偏吹 - - - - +

23、 第二章第二章 焊絲的加熱及熔滴過渡焊絲的加熱及熔滴過渡 要求 1、 熟練掌握焊絲熔化速度、熔化系數(shù)、熔敷速度、熔敷效率、熔敷系數(shù)、熔滴過渡 及飛濺等基本概念。 2、 掌握熔滴上受到的各種力及其對過渡的影響； 3、 了解熔滴過渡的基本分類，各類熔滴過渡的基本特征； 4、 掌握各種焊接方法的熔滴過度特點。 5、 了解固有自調(diào)節(jié)作用。 2-12-1焊絲的加熱及熔化焊絲的加熱及熔化 一）、加熱熱源： （一）電弧熱極區(qū)產(chǎn)熱 焊絲接陰極時：Pk=I（Uk-Uw-UT）I（Uk-Uw） UT很小，大概只有1V左右。 焊絲接陽極時：PA=I（UA+Uw+UT）IUw UA很小，可忽略。 討論： TIG焊：P

24、APk MIG焊：PkPA Pk受多種因素影響，而PA則不。 LHLs電源 送絲輪 導(dǎo)電嘴 la （二）干伸長度上的電阻熱 干伸長度：焊絲伸出導(dǎo)電嘴之外的長度Ls PR=I2 RS =Ls/S 影響因素： 1）鋼焊絲的PR大，因此干身長度的電阻熱之影 響較大；鋁、銅PR小 2）Ls越大，dS越小，則PR越大 （三）總熱源 P = Pa + PR= I（Um+IRs） 式中：焊絲接陰極時，Um=（Uk-Uw） 焊絲接陽極時，Um=Uw 二）、影響熔化速度、熔化系數(shù)的因素 （一）基本概念 熔化速度 m：單位時間內(nèi)焊絲的熔化量。 單位：g/s cm/s 熔化系數(shù) m：單位時間內(nèi)，由單位電流所熔化的焊

25、絲量（長 度， 重量） 單位：g/A.S Cm/A.S m= m /I （二）影響因素 1、電流 電流越大，熔化速度越大。 m = K I（Um+IRs） m = m /I= K（Um+IRs） 顯然： 1）電流 1）I增大， m增大 2）對于Al焊絲， m幾乎與I增大，對于鋼焊絲，m 隨著I的增大而增大。 2、電壓 Ua（La）大時， m與Ua無關(guān) Ua（La）較小時，Ua下降時 m 增大（如I不變則m ） ，使電弧具有 保持弧長穩(wěn)定的能力。 固有自調(diào)節(jié)作用：弧長較短時， m隨La下降而增大，使得電弧具有抵抗外 界干擾的保持穩(wěn)定不變的能力，這種能力被成為固有自調(diào)節(jié)作用。 Ua Ia a 鋁

26、Ua Ia 鋼 3、焊絲的極性 焊絲接負時， m較大 焊絲接正時， m較小 4、氣體介質(zhì) 焊絲接陽極時： m =K Rm=K I Uw與氣體介質(zhì)無關(guān) 焊絲接陰極時： m =K I（Uk-Uw）Uk與氣體介質(zhì)有關(guān)， 因此氣體介質(zhì) 影響熔化速度，例如在Ar中加CO2可使 m增大 5、電阻熱 鋼焊絲：ds越長，電阻熱的影響越大。 鋁焊絲，電阻熱很小，影響不大。 2-22-2 熔滴過渡和飛濺熔滴過渡和飛濺 一）、基本概念 熔滴過渡：焊絲端部的熔化金屬以滴狀進入熔池的過程。 飛濺：熔化的焊絲金屬飛到熔池之外的現(xiàn)象。 二）、熔滴上的作用力 （一）表面張力 1、焊絲與熔滴間的表面張力F ，阻礙過渡，將熔滴保

27、持在焊絲上。 F =2Rs 式中：為表面張力系數(shù)，Rs為焊絲半徑。 2、短路過渡時，熔滴與工件間的表面張力 促進過渡 F =2RP 影響的因素： 1）材料類型，例如，鐵的表面張力系數(shù)大于鋁 2）溫度，溫度上升，表面張力系數(shù)降低 3）表面活性物質(zhì)，如鋼液中有S或O時，表面張力系數(shù)降低。 （二）重力 熔滴的重力 Fg=mg= gr 3 3 4 r熔滴半徑 ，密度 Fmg F F F 表面張力 重力 作用： 1）平焊時促進過渡； 2）立焊，仰焊時阻礙過渡。 （三）電磁收縮力 電流線通過熔滴時的電磁收縮力 1） 當Sb（斑點面積）Ss時,電磁線在熔滴中發(fā)散,F推向下,促進過渡。 （四）斑點力 其作用亦

28、與斑點面積有關(guān)： 1）Sb較大時，促進過渡 2）Sb較小時，阻礙過渡 熔滴中的電磁收縮力熔滴斑點力 蒸發(fā)反力 及帶電粒子撞擊力 （五）爆破力 熔滴爆破時，爆破力指向四面八方，即促進過渡，又導(dǎo)致飛濺 （六）等離子流力 從焊絲指向工件，總是促進過渡 FP 爆破力 二）、熔滴過渡的主要形式及特點 （一）自由過渡 熔滴脫離焊絲，由電弧空間進入熔池。 1、滴狀過渡 1）大滴過渡 特點：（1）aD=g （2）軸向 （3）dDds 2）大滴排斥 特點：（1）aD=g （2）非軸向，有飛濺 （3）dD ds 2、細顆粒過渡，出現(xiàn)在CO2焊中 特點：（1）aDg （2）非軸向 （3）DDg （2）dDds （3

29、）軸向性好 （4）一次一滴 2）射流 特點：（1）aDg （2）dD48 5、熔合比：母材金屬在焊縫中的含量 HM M FF F 調(diào)整熔合比可調(diào)整焊縫化學(xué)成分，改善性能。 一般通過開坡口來 實現(xiàn)。 二）、影響焊縫形狀尺寸的因素 （一）焊接電流Ia Ia增大，H增大，a增大，B基本不變 1、IaFa熱源下移H q= IU H H=km I 2、Ia增大，電弧分布半徑 增大但潛入工件深度大，限制r有效增大， B基本不變。減小。 3、Ia，焊絲熔化量增加，B不變， a （二）電弧電壓 Ua q增加不多， 增大，qm減小，因此，B、增大，H、a 減小。 通常，Ia選定后，Ua也基本上定下來了。總是根據(jù)

30、板厚選Ia，再由Ia選定Ua。 r （三）焊接速度 將q/ w 定義為線能量，即單位長度的焊縫上 輸入的熱量。 w增大時，q/w減小，H、B、a等均減小 為了促進生產(chǎn)率，應(yīng)提高 w ，但為了保證焊 透，應(yīng)同時提 高Ia，即采用大電流高速焊，這種方法易引起咬邊。通常采用雙弧 焊或多弧焊來提高焊接速度。 （四）電流的種類及極性 TIG： PAPK BDCSPBACBDCRP HDCSPHACHDCRP PAPKBDCSPBACBDCRP HDCSPHACHDCRP （五）電極形狀、尺寸、伸出長度 MIG焊： ds減小 qm H、a B MIG、CO2、SAW等： TIG焊： dw w qm H B

31、變化不大 Ls減小qm H、a （六）坡口、間隙 用于增大H，調(diào)整熔合比，改善結(jié)晶條件。 坡口、間隙越大，a （七）電極傾角 前傾：電弧下液態(tài)金屬厚，電弧潛入深度小，所以HBa 后傾：相反 （八）工件傾角 下坡焊：重力阻止液金后排，電弧潛入深度減小，HaB易于導(dǎo) 致滿溢，未焊透等 上坡焊：相 反。A過大、咬邊等缺陷 （九）工件材料 1、比熱容C：C，Vm，則H及B 2、密度：則H 3、板厚：當H0.6時，無影響 （十）焊劑、藥皮及氣體 焊劑：穩(wěn)弧性差EB H 大壓力大EH 顆粒度小壓力大EH 氣體：導(dǎo)熱性高、解離嚴重 弧柱收縮EH 3-3焊縫缺陷 主要有：氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未熔合、燒穿

32、、咬邊、焊瘤 一）、未焊透 熔焊時，接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象。最易發(fā)生在短路過渡CO2焊中。 原因：1、Ia太小 2、w太大 3、坡口尺寸不合適 二）、未熔合 熔焊時，焊道與焊道間或焊道與母材間未完全熔化結(jié)合的部分叫未熔合。 原因：1、高速大電流焊 2、上坡焊 三）、燒穿 熔焊時熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現(xiàn)象叫燒穿。 原因：1、Ia過大 2、焊接速度過小 3、坡口尺寸過大 四）、咬邊 沿焊趾的母材部位燒熔成凹陷或溝槽的現(xiàn)象叫咬邊。 原因：1）大電流高速焊 2）角焊縫、焊腳過大或Ua過大 五）、焊瘤 熔焊時熔化金屬流淌到焊縫以外未熔合的母材上形成金屬瘤的現(xiàn)象叫焊瘤。 原因：1、坡口尺寸小

33、 2、Ua過小 3、干伸長度太大 六）、凹坑 焊縫表面低于母材表面的部分叫凹坑。 原因：1）Ia太大 2）坡口尺寸太大 七）、塌陷 焊縫表面塌陷，背面凸起的現(xiàn)象。 原因：1）Ia太大 2）焊接速度太小 3-3 焊縫成型 良好焊縫成型的標準：良好焊縫成型的標準： 1、無缺陷、無缺陷 2、表面過度圓滑、表面過度圓滑 基礎(chǔ)：首先要保持住熔池基礎(chǔ)：首先要保持住熔池 一、平面內(nèi)直縫的焊接一、平面內(nèi)直縫的焊接 1、平焊：最容易成型、平焊：最容易成型 薄板用單面單道焊薄板用單面單道焊 厚板：單面多道焊、雙面多道焊厚板：單面多道焊、雙面多道焊 最困難的是第一道焊縫：自由成型、強制成型最困難的是第一道焊縫：自由

34、成型、強制成型 2、其他位置的焊接、其他位置的焊接 問題：熔池易于流淌問題：熔池易于流淌 解決方法：強制成型、小電流（脈沖解決方法：強制成型、小電流（脈沖+擺動）擺動） 二、曲面焊縫的焊接二、曲面焊縫的焊接 環(huán)焊縫、螺旋焊縫環(huán)焊縫、螺旋焊縫 e1、焊頭固定：、焊頭固定： 防止熔池金屬的流淌：防止熔池金屬的流淌： 逆著焊接方向偏移一定位置。逆著焊接方向偏移一定位置。 2、全位置焊接、全位置焊接 1）分段）分段 2）減小線能量，采用脈沖）減小線能量，采用脈沖TIG焊焊 第四章第四章 焊條電弧焊焊條電弧焊 一、基本要求 1、了解焊條電弧焊的原理及特點 2、掌握常用弧焊電源的類型及對弧焊設(shè)備的要求 3

35、、了解焊條電弧焊的輔助工具 4、掌握焊條電弧焊工藝的特點及工藝參數(shù)的選擇 5、掌握焊條電弧焊的基本操作技術(shù) 二、重點 1、常用弧焊電源的類型及對弧焊設(shè)備的要求 2、焊條電弧焊工藝的特點及工藝參數(shù)的選擇 3、焊條電弧焊的基本操作技術(shù) 4-1焊條電弧焊的原理及特點焊條電弧焊的原理及特點 目的與要求：了解焊條電弧焊的原理和特點及其適用范圍。 一、焊條電弧焊的基本原理 焊條電弧焊通常用英文簡稱SMAW（Shielded Metal Arc Welding）表示。 焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。 焊條電弧焊的過程如圖所示： 氣渣聯(lián)合保護的熔化焊。 二、焊條電弧焊的特點 1焊條電弧焊具有

36、以下優(yōu)點： （1）操作靈活，適應(yīng)性強。 設(shè)備簡單，不受焊縫空間位置、接頭形式及操作場合的限制。 （2）對焊接接頭的裝配要求低。 （3）可焊材料廣，常用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。 2焊條電弧焊具有以下缺點： （1）生產(chǎn)率低，勞動強度大。 （2）焊縫質(zhì)量依賴性強 4-2焊條電弧焊設(shè)備及工具焊條電弧焊設(shè)備及工具 目的與要求：掌握焊條電弧焊設(shè)備的種類、性能特點，了解常用工具的選與使用。 一、對焊條電弧焊設(shè)備的要求（難點） 1、對外特性形狀的要求 陡降的外特性 2、對空載電壓的要求 交流5570V 直流4585V 規(guī)則：在保證引弧容易和電弧穩(wěn)定的條件下，采用盡可能低的空載電壓。 交流弧焊電源：U0=

37、5570V 直流弧焊電源：U0=4585V 一般規(guī)定空載電壓不得超過100V，特殊情況下，要超過100V，必須具有自動防觸電裝 置。 n電源空載電壓的要求 n保證引弧容易：引弧時，需要焊條或焊絲與工件接觸，因兩者之間往往存在銹污等雜質(zhì)， 需要高的空載電壓擊穿接觸面，實現(xiàn)導(dǎo)通；電離在初始階段需要高的電場。 n保證電弧穩(wěn)定燃燒：U0(1.82.25)Uf n保證電弧的功率穩(wěn)定性：2.5U0/Uf1.57 n經(jīng)濟性：材料多、質(zhì)量大、效率低 n保證人身安全。 3、對電流調(diào)節(jié)特性的要求 n電流比較小，空載電壓比較低，調(diào)節(jié)不理 想，主要是小電流時，空載電壓低，不易 引弧和保證電弧穩(wěn)定燃燒 空載電壓不變，依

38、靠調(diào)節(jié)陡降程度來調(diào)節(jié)電 流，效果比較好。 n空載電壓隨著電流的增大而減小。 4、對動特性要求 （動態(tài)響應(yīng)特性） 動特性：電弧負載發(fā)生變化時，焊接電源輸出電壓和電流的響應(yīng)過程?？梢杂没『鸽娫?與時間的關(guān)系表征，他表明焊接電源對負載的瞬態(tài)改變的適應(yīng)能力。 n動特性好：引弧、重新引燃電弧容易、穩(wěn)定、飛濺少 二、常用焊條電弧焊機簡介（重點） 1、弧焊變壓器（交流弧焊機）（BX系列） 動鐵（芯）式 動圈（繞組）式 抽頭式 2、直流弧焊發(fā)電機（AX系列） （已淘汰） 直流弧焊發(fā)電機 直流弧焊發(fā)電機是由一臺電動機和一臺弧焊發(fā)電機組成的機組。 特點：耗電量大，用材料多，噪音。國家規(guī)定停止生產(chǎn)該類焊機。 3、弧

39、焊整流器 （1）硅弧焊整流器（ZXG系列） 降壓 獲得下降外特性特性整流 改善控制動特性 （2）晶閘管式焊整流器（ZX5系列） 主要特點： 動特性好（電磁慣性?。?控制性好（小功率控制大功率） 節(jié)能（空載電壓低，無機械損耗） 省材料 噪音小 設(shè)備復(fù)雜 4、弧焊逆變器（ZX7系列） 特點： 省料、質(zhì)量輕、體積?。簜鹘y(tǒng)弧焊電源用工頻傳送電能，而逆變電機使用幾千到幾萬Hz的頻率傳送 電能。制作變壓器的用料與頻率成反比，因而逆變電機的重量為普通電機的1/5到1/10，體積為原 來的1/3左右。 高效節(jié)能：變壓器處于開關(guān)狀態(tài)，變壓器采用鐵損小的材料。從而效率高，可達80-90%；主電路 有電容，從而功率

40、因數(shù)高。 四者的性能特點比較 補充：弧焊電源的選擇與正確使用 改善工藝性能 工作頻率高，需要的濾波電感小，電磁慣性小，動特性好 可以進一步逆變 三、焊條電弧焊所用工具 1、電焊鉗（300A、 500A） 300A和500A兩種 要求絕緣隔熱 2、面罩/護目鏡 3、焊條保溫筒 4、焊縫尺 5、渣錘 6、鋼絲刷 7、氣鏟、角磨機 一、焊接接頭形式、坡口和焊縫 1、接頭形式 對接接頭：兩焊件端面相對平行的街頭。 T型接頭：一焊件表面與另一焊件面構(gòu)成 直角或近似直角的接頭。 角接街頭：兩 鋼板端面構(gòu)成大于30度 小于135度夾角的接頭。 搭接街頭：兩 鋼板部分重疊構(gòu)成的接頭。 4-3 焊條電弧焊工藝焊

41、條電弧焊工藝 目的與要求：了解并掌握焊條電弧焊工藝的內(nèi)容、工藝參數(shù)與措施的制定。目的與要求：了解并掌握焊條電弧焊工藝的內(nèi)容、工藝參數(shù)與措施的制定。 2、坡口：焊透 調(diào)熔合比 3、焊縫的空間位置 其表示法參見GB/T324-1988 二、焊接工藝參數(shù)及選擇（重點、難點） 焊接工藝參數(shù)的內(nèi)容；、U、V 1、焊條直徑：2.0、3.2、4.0mm 選擇依據(jù)：板厚、位置、層數(shù)、接頭形式 （原則：能大則大效率高） 三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù) 1.引弧 (1)劃擦法-先將焊條對準焊件，再將焊條像劃火柴似的在焊件表面輕輕劃擦，引燃電弧，然后迅速將焊條提起 2-4mm，并使之穩(wěn)定燃燒， (2) 直擊法-將焊條

42、末端對準焊件，然后手腕下彎，使焊條輕微碰一下焊件，再迅速將焊條提起24mm，引燃電 弧后手腕放平，使電弧保持穩(wěn)定燃燒。這種引弧方法不會使焊件表面劃傷，又不受焊件表面大小、形狀的 限制, 所以是在生產(chǎn)中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟練程度。 2運條 運條是焊接過程中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響焊縫的外表成形和內(nèi)在質(zhì)量。電弧引燃后，一般情況 下焊條有三個基本運動： 朝熔池方向逐漸送進 沿焊接方向逐漸移動 橫向擺動 常用的運條方法 ： (1) 直線形運條法 (2) 直線往復(fù)運條法 (3) 鋸齒形運條法 (4) 月牙形運條法 (5) 三角形運條法 (6) 圓圈形運條法 3焊縫收尾 焊縫收尾時

43、，為了不出現(xiàn)尾坑，焊條應(yīng)停止向前移動，而采用劃圈收尾法或反復(fù)斷弧法等自下而上地慢慢 拉斷電弧，以保證焊縫尾部成形良好。 (1) 劃圈收尾法-焊條移至焊道的終點時，利用手腕的動作做圓圈運動，直到填滿弧坑再拉斷電弧。該方法適 用于厚板焊接，用于薄板焊接會有燒穿危險。 (2) 反復(fù)斷弧法-焊條移至焊道終點時，在弧坑處反復(fù)熄弧、引弧數(shù)次，直到填滿弧坑為止。該方法適用于薄 板及大電流焊接，但不適用于堿性焊條，否則會產(chǎn)生氣孔。 (3)轉(zhuǎn)移收尾法-焊條移到焊縫終點時，在弧坑處稍作停留，將電弧慢慢拉長，引導(dǎo)焊縫邊緣的母材坡口內(nèi)。 適用于堿性焊條，在焊條的更換，臨時?；r常用。 第五章 埋弧焊 一、基本要求 1

44、、了解埋弧焊特點及應(yīng)用 2、熟練掌握埋弧焊的治金特點 3、掌握自動焊的焊接焊接參數(shù)自動調(diào)節(jié)原理及方法 4、了解埋弧焊焊機的分類及基本原理 5、熟練掌握埋弧焊工藝 三、重點 1、埋弧焊的治金特點 3、自動焊的焊接焊接參數(shù)自動調(diào)節(jié)原理及方法 4、埋弧焊焊機的分類及基本原理 5、掌握埋弧焊工藝 基本原理 26 7 8 43 5 熔透深度 1 焊接方 向 5-1埋弧焊的特點及應(yīng)用 一）、埋弧焊的特點 焊劑下燃燒，依靠熔渣保護，效果好。 1、優(yōu)點 1）生產(chǎn)率高，因為：a）電流密度大，b）大 2）焊縫質(zhì)量好，因為：a）熔渣的保護效果好，b）焊接參數(shù)穩(wěn) 定； 3）勞動條件好 勞動強度低，無弧光輻射。 2、缺

45、點 a) 僅用于平焊 b) 不能焊Al、Ti等活潑金屬 c) 只能焊長焊縫 d) 只適于厚板 E大、電流小時電弧不穩(wěn) 二）、應(yīng)用 1、適用的材料 低碳鋼，HSLA，st-st，耐熱鋼，Cu等。 2、部門 造船、鍋爐、壓力容器、機車等 5-2 埋弧焊的冶金特埋弧焊的冶金特點點 一）、焊劑、焊絲及其配合 （一）焊劑 1、作用： 1）保護 2）穩(wěn)弧 3）冶金、脫氧及合金化 2、要求： 1）良好的冶金性能 2）良好的工藝性能 a）穩(wěn)定燃燒 b）易脫渣 c）成形好 3、焊劑的分類及常用焊劑 1）按制造方法分類： a）熔煉焊劑 b）非熔煉：燒結(jié)、陶質(zhì) 2）按成分分類 MnO：無錳焊劑 MnO30% SiO

46、2：低硅焊劑 SiO230% CaF 2 ：低氟焊劑 CaF230% 焊劑牌號 焊劑XYZ X-表示MnO含量，1-無錳、2-低錳、3-中錳、4-高錳 Y-表示CaF 2 、 SiO2 含量，1、2、3表示低F（1-低Si、2-中 Si、4-高Si），4、5、6表示中F（4-低Si、5-中Si、6-高Si） ，7、8表示高F（7-低Si、8-中Si） 焊劑431高錳高硅低氟焊劑 （二）焊絲 一般用焊接用鋼絲，與焊條鋼芯相同d=1.66mm 對于低碳鋼：H08Mn H08MnA （三）焊劑和焊絲的選用 合適匹配，才能保證焊縫化學(xué)成分，保證性能。 低碳鋼：高錳高硅焊劑 + H08Mn或H08MnA

47、 低錳或五錳焊劑+ H08MnA或H10Mn2 HSLA 中錳中硅焊劑 低錳中硅焊劑 +與母材等強度的焊絲 耐熱鋼 不銹鋼 中硅焊劑 或低硅焊劑 +與母材成分相當?shù)暮附z 二）、埋弧焊的冶金反應(yīng) 冶金反應(yīng)指熔渣與液金及氣體之間的反應(yīng)。以低碳鋼為例討論冶金反應(yīng)。選 用H08MnA及焊劑431。 1、Si、Mn還原反應(yīng) （SiO2）+2Fe = 2（FeO）+Si+G （MnO）+ Fe =（FeO）+Mn+G G0，即反應(yīng)為吸熱反應(yīng) FeO大部分進入渣 Si、Mn進入熔池，合金化 Si鎮(zhèn)靜熔池、 Mn 抵消S的不利作用。 1）反應(yīng)方向 熔池前部，焊絲端部熔滴，過渡中的熔滴這三個區(qū)域均向 右進行，反

48、應(yīng)程度依次加強； 熔池尾部溫度低，反應(yīng)向左進行 總反應(yīng)結(jié)果為還原，因為： a）尾部存在時間短。 b）溫度低、速度快。 c）熔池中FeO很少。 2）影響因素 焊劑成分 焊劑中SiO2量增大，Si（過渡的Si量）增大， Mn降低 焊劑中MnO量增大，Mn（過渡的Mn量）增大。 （SiO2）+2Mn = Si+2（MnO） 焊絲中的Si、Mn含量 焊絲中Si含量增大，Si減小，Mn增大 焊絲中Mn含量增大，Mn減少，Si增大 焊劑堿度 堿度增大，自由態(tài)MnO含量增大，Mn 堿度增大，自由態(tài)SiO2含量減小，Si 焊接規(guī)范 a）Ia：Ia，熔渣量減少，Si Mn b）Ua：Ua，熔渣量增大，Si Mn

49、 2 2、碳的燒損 埋弧焊焊接區(qū)內(nèi)為弱氧化性，C被氧化 C+O = CO C+FeO = Fe+CO 2C+（SiO2） = Si+2CO CO逸出時對熔池有攪拌作用，有利于H折出 影響因素：焊絲母材中的含碳量 Si抑制燒損，鎮(zhèn)靜熔池 3、雜質(zhì)S、P的限制 嚴格限制焊劑中S、P含量。 S熱裂紋，由共晶Fe+FeS P降低低溫韌性 4、去除熔池中的H a) 工藝措施：去除油污、水分、鐵銹。 b) 冶金措施 結(jié)合成HF 利用CaF2 CaF2 = CaF+F 2CaF2+2SiO2 = 2CaSiO3+SiF4 SiF4 = SiF+3F F+H=HF 結(jié)合成羥基OH 利用MnO、MgO、SiO2

50、等 MnO+H = Mn+OH MgO+H = Mg+OH SiO2+H = Si+OH CO2+H = CO+OH 埋弧焊冶金反應(yīng)的一般特點：埋弧焊冶金反應(yīng)的一般特點： 1、熔池存在時間長，冶金反映充分，氣孔、夾渣少。 2、空氣不易侵入焊接區(qū)域，焊縫中的含氮量低，只有0.002%左右。 3、焊縫化學(xué)成分穩(wěn)定。 5-35-3埋弧焊設(shè)備及的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 一、設(shè)備 (一）組成 電源、送絲機構(gòu)、行走機構(gòu)、焊劑輸送及回收裝置、程序控制系統(tǒng)。 1、電源 直流、交流電源。如果焊劑中含有較高的CaF2，則應(yīng)采用直流電源。 空載電壓為70-80V. 額定電流：500-2000A 外特性：送絲機構(gòu)為等速送絲機構(gòu)

51、時，選擇平特性電源 送絲機構(gòu)為均勻（弧壓反饋）送絲機構(gòu)時，選 擇陡降 特性電源。 2、送絲機構(gòu)：由送絲電動機、傳動機構(gòu)、送絲輪、校直輪等組成。有兩類：等速送 絲機構(gòu)和均勻（弧壓反饋）送絲機構(gòu)。 細絲：等速送絲機構(gòu) 粗絲：均勻（弧壓反饋）送絲機構(gòu)。 3、行走機構(gòu) 由驅(qū)動電動機、傳動機構(gòu)、其他機械裝置組成。電動機需要恒速控制，以保證 焊接速度不變。 4、程序控制系統(tǒng) 控制各個部分按照預(yù)定順序進入工作狀態(tài)。 （二）分類 1、按照用途 通用：平板對接、角接等，一般有焊接小車 專用：特定的焊接結(jié)構(gòu)。 2、按照送絲方式：等速送絲式和均勻（弧壓反饋）送絲式。 3、按照電極形狀：絲極、帶極和板極 4、按行走機

52、構(gòu)：小車式、龍門式、懸臂梁式等 5、按焊絲數(shù)量：單絲、雙絲及多絲埋弧焊機。 二焊接參數(shù)自動調(diào)節(jié) 自動焊：引弧、焊接、熄弧均自動實現(xiàn)的焊接方法 自動焊的基本特征： 1）自動送絲、自動抽絲送絲電機拖動滾輪自動抽絲。 2）電弧自動行走小行電機拖動。 3）焊接參數(shù)自動調(diào)節(jié) Ia、Ua、 W 一焊接速度的自動調(diào)節(jié) 利用電機拖動焊接小車、胎夾具或工件來進行焊接，焊接速度直接由拖動電機決 定，因此焊接速度的自動調(diào)節(jié)問題就是電機轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)問題。 自動弧焊機一般采用直流拖動系統(tǒng)。引起電機轉(zhuǎn)速波動的主要因素是電網(wǎng)電壓波 動及拖動負載的波動。為了克服這兩個干擾因素，維持轉(zhuǎn)速恒定，通常采用轉(zhuǎn)子調(diào)壓式 控制方法。 采

53、用 電樞電壓負反饋 電勢負反饋 電樞電流正反饋 測速發(fā)電機負反饋等進行控制。 二焊接電流及電弧電壓的自動調(diào)節(jié) （一）影響Ia、Ua的因素 Ia、Ua由靜態(tài)工作點決定，即由電弧靜特性與電源外特性決定。 凡影響這兩個特性曲線的因素，均影響Ia、Ua 1、電弧靜特性影響因素 1）弧長波動： a）送絲速度波動 b）焊距工件間距變化 2）弧柱氣氛變化，E變化 2、電源外特性的影響因素 1)網(wǎng)壓波動 2)元件的性能變化 以上因素中弧長變化影響最大， 原因：1）la本身很短，10mm左右； 2）易發(fā)生波動； 3）E較大。 因此Ia、Ua恒值控制轉(zhuǎn)化為弧長的恒值控制問題。 弧長的自動調(diào)節(jié)方式有兩種：等速送絲調(diào)

54、節(jié)系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)及均 勻送絲系統(tǒng)的電弧。 I O U 弧長的自動調(diào)節(jié)方式有兩種： 等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié) 均勻送絲系統(tǒng)的電弧電壓反饋調(diào)節(jié)。 三、電弧自身調(diào)節(jié)（等速送絲系統(tǒng)） 焊絲以恒定的速度送進，弧長波動時，熔化速度發(fā)生變化，依靠熔化速 度的變化調(diào)節(jié)弧長，使其恢復(fù)到原來的長度。 電弧穩(wěn)定燃燒時滿足的條件： m （熔化速度）= f（送絲速度）， 弧長保持不變 導(dǎo)電嘴離開工件的距離不變 一）等速送絲系統(tǒng)的靜特性一）等速送絲系統(tǒng)的靜特性 m = kiI kuU ki熔化速度隨電流的變化系數(shù)，影響因素：電流、焊絲電阻率、伸 出長度、焊絲直徑 ku熔化速度隨電壓的變化系數(shù)；影響因素：弧長，電場強度。

55、 電弧穩(wěn)定時： m = f 則有： U k k k I i u i f 等速送絲系統(tǒng)的靜特性方程 等速送絲系統(tǒng)的靜特性曲線，又叫等熔化曲線、C曲線。 熔化速度（送絲速度）與電流及電壓之間的關(guān)系下圖所示。在不同 的弧長范圍，熔化速度與電流及電壓的關(guān)系不同，其調(diào)節(jié)原理也由所不同。 m A U I B C I O U 影響因素：影響因素： 1、弧長：長弧時，垂直于電流軸 短弧時，ku較大，不能忽略不計。熔化速度隨著弧長的縮短而增大。 2、送絲速度增大，曲線右移； 3、焊絲直徑減小、干伸長度增大， ki增大，曲線左移動。 i f k I 二）弧長調(diào)節(jié)原理 弧長減小時電弧靜特性曲線下移，電弧的工作點由穩(wěn)

56、態(tài)的O0變?yōu)樗矐B(tài)工作 點O1，焊接電流增大，焊絲熔化速度加快，從而使弧長逐漸增大，回到原來的數(shù) 值。顯然，這種調(diào)節(jié)的靈敏度取決于單位弧長變化所引起的焊絲熔化速度變化量， 該變化量越大，靈敏度越大。 O0 O1 O0 O0 三）調(diào)節(jié)精度 1、弧長波動引起的誤差 導(dǎo)電嘴離工件的距離H不變時：調(diào)節(jié)誤差為0 導(dǎo)電嘴離工件的距離H變化時：有調(diào)節(jié)誤差，誤差取決于H的變化量及電源外 特性。 II U U C曲線曲線 新新C曲線曲線 電弧靜特電弧靜特 性性 電源外特電源外特 性性 ls ls 干伸長 A: 8 mm B: 35 mm B A 2、網(wǎng)壓波動引起的誤差 O0 O陡 陡 O緩 緩O0 O陡 陡 O緩

57、 緩 U II U 長弧時，網(wǎng)壓波動主要引起電壓誤差，配緩降特性的電源引起的誤差較小。 短弧時，網(wǎng)壓波動主要引起電流誤差，配陡降特性的電源引起的誤差較小。 四）調(diào)節(jié)靈敏度四）調(diào)節(jié)靈敏度 即調(diào)節(jié)速度速度、調(diào)節(jié)時間。 弧長波動是通過熔化速度來調(diào)節(jié)的，因此調(diào)節(jié)速度取決于熔化速度 的變化量。 m a l t 1)長?。ˋB段）時，熔化速度僅與電弧電流有關(guān)： m =kiI m =ki I。 ki,越大，靈敏度越高。ki隨焊絲直徑的增大而減小，焊絲直徑較粗時，電弧 自身調(diào)節(jié)靈敏度很小，因此弧長自動調(diào)節(jié)僅適用于細絲，不適用于粗絲。 單位弧長發(fā)生波動時引起的I。采用平特性或緩降特性的電源時，同樣的 弧長波動引

58、起的I較大，調(diào)節(jié)靈敏度較大，因此，弧長較大時，等速送絲系 統(tǒng)通常匹配平特性或緩降特性電源。 I O U I緩降 緩降 I陡降 陡降 弧柱的電場強度：E越大，單位弧長波動引起的I越大，靈敏度越高 。 2）弧長較短（BC段）時，熔化速度與電弧電流及電弧電壓均有關(guān)： m =kiI kuU ku為熔化速度隨電壓變化的系數(shù)， 弧長波動引起的熔化速度變化量： m =ki I - ku U， 由于弧長較短時，ku非常大，因此，即使采用恒流特性的電源（I =0 ），弧長波動時仍能引起足夠大的 m，具有足夠大的靈敏度。而且，采用 恒流特性電源時具有很好的焊接工藝性能，因此短弧時，等速送絲系統(tǒng)通常恒 流特性電源

59、弧柱的電場強度：E越大，單位弧長波動引起的U越大，靈敏度越高 。 匹配恒流特性電源。在這種情況下，熔化速度的變化是由弧長波動本身引 起的，對電源的外特性無任何要求，因此這種調(diào)節(jié)作用稱為固有自調(diào)節(jié)作用。它 是自調(diào)節(jié)作用的一種特殊形式。 值得指出的是：鋼焊絲的等熔化曲線沒有BC段，因此沒有固有自調(diào)節(jié)作用 。只有以鋁焊絲作電極的氣體保護電弧才有自調(diào)節(jié)作用，鋁焊絲MIG焊的亞射流 過渡正是采用了這種調(diào)節(jié)作用。埋弧焊電弧沒有這種固有自調(diào)節(jié)作用。 五、電流電壓的調(diào)節(jié)五、電流電壓的調(diào)節(jié) fmax 通過調(diào)節(jié)送絲速度來調(diào)節(jié)電流 調(diào)節(jié)外特性來調(diào)節(jié)電壓。 I U fmin 四、弧壓反饋調(diào)節(jié) 焊絲較粗時，電弧自調(diào)節(jié)靈

60、敏度很低，不能保證弧長穩(wěn)定。此時應(yīng)采用弧壓反 饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種調(diào)節(jié)方式通過弧壓反饋來控制送絲速度，利用送絲速度作為調(diào) 節(jié)量來調(diào)節(jié)弧長。 一）弧壓反饋調(diào)節(jié)器 利用電弧電壓反饋信號控制送絲速度。實現(xiàn)該功能的裝置為弧壓反饋調(diào)節(jié)器。 送絲速度 f與電弧電壓的關(guān)系為： f = k（Ua-Ug） 其中k為弧壓反饋器的靈敏度，Ua為電弧電壓。Ug為給定電壓。 Ud=k(Ua-Ud) 二）弧壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性方程 f = m k(Ua - Ug) = kiIa kuUa a u i g a a I kk k U kk k U 弧壓反饋送絲系統(tǒng)的靜特性方程 g a U kk k b u i kk k tg