焊接方法與設(shè)備

1、焊接方法與設(shè)備QQ:1012137909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(dāng)?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：10nm10m因此：采取必要的措施。d氧化物三、焊接的分類焊接熔化焊：釬焊：壓力焊：利用摩擦、

2、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。加熱壓力焊釬釬料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

3、（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、二、焊接的特點：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。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

4、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)。第一章第一章焊接電弧焊接電弧一一基本要求基本要求 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。二二基本概念基本概念電弧、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、逸出電壓三三難點難點1）最小電壓原理2）電弧的導(dǎo)電機構(gòu)四四重點重點1）電弧、電離、氣體放電、剛直性、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）

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）一）電弧的基本概念電弧的基本概念1、電弧電?。弘娀∈且环N氣體放電氣體放電 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UaIa電弧放電輝光放電暗放電暗放電自持放電非自持放電UI導(dǎo)體導(dǎo)電二）二） 帶電粒子的產(chǎn)生過程帶電粒子的產(chǎn)生過程產(chǎn)生方式：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

6、。 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+en次電離：A（n-1）+An+eA+Ae2、 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

7、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。AA+A-eAAeh eUi4、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

8、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（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）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。可提高W極的載流能力。 2）電場發(fā)射：金屬表面的電

9、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（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。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(dāng)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+

10、WiA+A2A+WiA-Ae+A-+AAe三）三）電弧各區(qū)域的導(dǎo)電機構(gòu)電弧各區(qū)域的導(dǎo)電機構(gòu)（一）區(qū)域組成（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 UCUK陽極區(qū)陰極區(qū)弧柱-+10-5 10-6cm10-2 10-4cm（二）弧柱區(qū)的導(dǎo)電機構(gòu)（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。1、帶電粒子的產(chǎn)生1）電離：熱電離熱電離 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

11、向陽極電子流IeI =IA+Ie其中：IA+ = 0.1%I Ie = 99.9%I3、特點：1）電中性；2）E小、Ua小IA+IeI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=0.999I2)接收弧柱區(qū)來的正離子流IA+=0.001I2、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?。╞）

12、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0.999Ic) 特點：（1）陰極附近存在正電荷區(qū)陰極區(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ArAr+20%H2UaIa電離電壓Ar15.7eVH 13.5eVH215.5eV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

13、的產(chǎn)熱機構(gòu)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，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： -IUw2）電子進入弧柱前被電場（Ek

14、）加速得到一部分能量：+IaUk3）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 UA2）電子帶來的逸出功：+IUw3）電子帶來的相當(dāng)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

15、于加熱工件和焊絲的功率QE2熱效率系數(shù)：=QE/Pa3 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單位有效加熱面積上的熱功率，單位為w/cm22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

16、 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 T2、氣體介質(zhì)：導(dǎo)熱系數(shù)，熱解離 T3、電極材料4、拘束度 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 T2、氣體介質(zhì)：導(dǎo)熱系數(shù)，熱解離 T3、電極材料4、拘束度：越大，電弧溫度越高 _+-弧柱的溫度分布TTrL1-31-3電弧力及其影響因素電弧力及其影響因素一）、電弧力1、電磁收縮力通過電弧（熔滴）的電流線之間的相互吸引力，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)(2242rRRIkPr電弧壓力電弧推力 22IkF 式中：I-電流，R-電弧半徑，K-系數(shù)流態(tài)導(dǎo)體中電磁

17、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，因此作用于焊條及工作上的軸向力為： 22IkF 2）錐形電弧 壓力 )2/cos2/coslog()1 (2222COSLIp錐形電弧中沿軸向存在壓力差，導(dǎo)至一軸向推力： )log(2abRRKIF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ALF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)反力陰：T高

18、，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FPFF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正弧波的電弧被稱為交流電弧。方波交流電弧。1、特點：1）

19、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(dāng)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teU0UaIa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 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

20、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+-FF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）

21、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-+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

22、熱源：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：PAPkMIG焊：PkPAPk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LsPR=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

23、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絲量（長 度，重量）單位：g/A.S Cm/A.Sm= 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

24、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。 UaIaa鋁UaIa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。2-2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

25、（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= gr334r熔滴半徑 ，密度FmgFFF表面張力重力作用：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(dāng)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

26、力其作用亦與斑點面積有關(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）dDds2）大滴排斥特點：（1）aD=g（2）非軸向，有飛濺（3）dD ds2、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）軸向性好（4）一次一滴2）射流特點：（1

27、）aDg（2）dD485、熔合比：母材金屬在焊縫中的含量HMMFFF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IaIa增大，H增大，a增大，B基本不變1、IaFa熱源下移Hq= IU HH=km I2、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?？偸歉鶕?jù)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

28、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：PAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRPPAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRP（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 HB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

29、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B2、密度：則H3、板厚：當(dāng)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EH3-3焊縫缺陷焊縫缺陷主要有：氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未熔合、燒穿、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

30、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

31、型焊縫成型良好焊縫成型的標(biāo)準(zhǔn)：良好焊縫成型的標(biāo)準(zhǔn)：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

32、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焊焊整理課件整理課件第四章 焊條電弧焊 一、基本要求一、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、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)整理課件整理課件4

33、-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。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。 整理課件整理課件 二、焊條電弧焊的特點二、焊條電弧焊的特點1焊條電弧焊具有以下優(yōu)點：焊條電弧焊具有以下優(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

34、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：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)量依賴性強整理課件整理課件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。工具的選與使用。整理課件整理課件一、對焊條電弧焊設(shè)備的要求（難點）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、對外特性形狀的要求陡降的外特性陡降的外特性整理課件整理課件2、對空載電壓的要求、對空載電壓的要求交流交流5570V直流直

35、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=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)Ufn保證電弧的功率穩(wěn)定性：2.5U0/Uf1.57n經(jīng)濟性：材料多、質(zhì)量大、效率低n保證人身安全。整理課件整理課件3、對電流調(diào)節(jié)特性的要求、對電流調(diào)節(jié)特性的要求n電流比

36、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。整理課件整理課件4、對動特性要求、對動特性要求（動態(tài)響應(yīng)特性（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『鸽娫磁c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、飛濺少動特性好：引弧、重新引燃電弧容易、穩(wěn)定、飛濺少整理課件整理課件二、常用焊條電弧焊機簡介（重點）二、常用焊條電弧焊機簡介（重點）1、弧焊變壓器（交流弧焊機）（、弧焊變壓

37、器（交流弧焊機）（BX系列系列）動鐵（芯）式 動圈（繞組）式 抽頭式整理課件整理課件2、直流弧焊發(fā)電機、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。整理課件整理課件3、弧焊整流器、弧焊整流器 （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整理課件整理課件（2）晶閘管式焊整流器（ZX5系列）主要特點：動特性好（電磁慣性?。┛刂菩院茫ㄐ」β士刂拼蠊β剩┕?jié)能（空載電壓低，無機械損耗）省材料噪音小設(shè)備復(fù)雜整理課件整理課件4、弧焊逆變器（、弧焊逆變器（ZX

38、7系列）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，從而功率因數(shù)高。整理課件整理課件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整理課件整理課件三、焊條電弧焊所用工具三、焊條電弧焊所用工具 1、電焊鉗（、電焊鉗（300A、500A） 300A和500A兩種

39、要求絕緣隔熱 2、面罩、面罩/護目鏡護目鏡整理課件整理課件3、焊條保溫筒、焊條保溫筒 4、焊縫尺、焊縫尺5、渣錘、渣錘6、鋼絲刷、鋼絲刷7、氣鏟、角磨機、氣鏟、角磨機整理課件整理課件一、焊接接頭形式、坡口和焊縫一、焊接接頭形式、坡口和焊縫1、接頭形式、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

40、藝參數(shù)與措施的制定。整理課件整理課件2、坡口：焊透、坡口：焊透調(diào)熔合比調(diào)熔合比整理課件整理課件3、焊縫的空間位置、焊縫的空間位置其表示法參見GB/T324-1988整理課件整理課件二、焊接工藝參數(shù)及選擇（重點、難點）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、V1、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）整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù)三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù)引弧引弧(1)劃擦法-先將焊條對準(zhǔn)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

41、將焊條提起2-4mm，并使之穩(wěn)定燃燒， (2) 直擊法-將焊條末端對準(zhǔn)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。整理課件整理課件2運條運條 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

42、法 (5) 三角形運條法 (6) 圓圈形運條法整理課件整理課件3焊縫收尾焊縫收尾 焊縫收尾時，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)。

43、適用于堿性焊條，在焊條的更換，臨時停弧時常用。第五章第五章 埋弧焊埋弧焊一、基本要求一、基本要求1、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基本原理2678435熔 透 深度1焊 接 方 向5-1埋弧焊的特點及應(yīng)用埋弧焊的特點及應(yīng)用一）、埋弧焊的特點一）、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

44、）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一）、焊劑、焊絲及其配合一）、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

45、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%SiO2：低硅焊劑 SiO230%CaF2 ：低氟焊劑 CaF230%焊劑牌號焊劑XYZX-表示MnO含量，1-無錳、2-低錳、3-中錳、4-高錳Y-表示CaF2、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

46、性能。低碳鋼：高錳高硅焊劑 + H08Mn或H08MnA低錳或五錳焊劑+ H08MnA或H10Mn2HSLA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(dāng)?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

47、滴這三個區(qū)域均向右進行，反應(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 Mnb）Ua：Ua，熔渣量增大，Si Mn 22、

48、碳的燒損埋弧焊焊接區(qū)內(nèi)為弱氧化性，C被氧化C+O = COC+FeO = Fe+CO2C+（SiO2） = Si+2COCO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+FeSP降低低溫韌性 4、去除熔池中的Ha) 工藝措施：去除油污、水分、鐵銹。b) 冶金措施結(jié)合成HF利用CaF2CaF2 = CaF+F2CaF2+2SiO2 = 2CaSiO3+SiF4SiF4 = SiF+3FF+H=HF結(jié)合成羥基OH利用MnO、MgO、SiO2等MnO+H = Mn+OHMgO+H = Mg

49、+OHSiO2+H = Si+OHCO2+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)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?？蛰d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)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

50、，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)

51、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一一焊接速度的自動調(diào)節(jié)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。二二焊接電流及電弧電壓的自

52、動調(diào)節(jié)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、Ua1、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)節(jié)系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)及均勻送絲系統(tǒng)的電弧。 IOU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

53、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)）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 kuUki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。電弧穩(wěn)定時：m = f則有：UkkkIiuif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

54、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。mAUIBCIOU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。ifkI二）弧長調(diào)節(jié)原理二）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)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

55、量，該變化量越大，靈敏度越大。O0O1O0O0三）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。IIUUC曲線曲線新新C曲線曲線電弧靜電弧靜特性特性電源外電源外特性特性lsls干伸長 A: 8 mmB: 35 mmBA2、網(wǎng)壓波動引起的誤差O0O陡陡O緩緩O0O陡陡O緩緩UIIU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?；￠L波動是通過熔化速度來調(diào)節(jié)的，因此

56、調(diào)節(jié)速度取決于熔化速度 的變化量。malt1)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。IOU 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 kuUk

57、u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

58、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。IU fmin四、弧壓反饋調(diào)節(jié)四、弧壓反饋調(diào)節(jié)焊絲較粗時，電弧自調(diào)節(jié)靈敏度很低，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。

59、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 = mk(Ua - Ug) = kiIa kuUaauigaaIkkkUkkkU弧壓反饋送絲系統(tǒng)的靜特性方程gaUkkkbuikkktg討論：1）當(dāng)k足夠大時，tg=0，弧壓反饋系統(tǒng)靜特性曲線接近于平行于電流軸的直線。2）增大Ug時，弧壓反饋系統(tǒng)靜特性曲線向上移動。3）d減小或干伸長度增大時，ki增大。 tg增大。三）調(diào)節(jié)過程、精度及靈敏度1、調(diào)節(jié)過程送絲速度增大，單位時間內(nèi)送出的焊絲長度大于熔化的焊絲長度，從而迫使弧長逐漸縮短，恢復(fù)到原來的長度。反之，如果弧長變短，電弧電壓減小，送絲速度減?。ㄉ踔粱爻椋?，單位時間內(nèi)送

60、出的焊絲長度小于熔化的焊絲長度，弧長逐漸變長，回到原來的長度。O0O1f1 = k(U1 - Ug) m01）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，但是由于粗絲時的ki較小而k較大，tg基本接近為零，因此誤差很小。O0O1O0O0O陡陡O緩緩IU2）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。因此，弧壓反饋送絲系統(tǒng)一般配陡降外特性電源。3、調(diào)節(jié)靈敏度、調(diào)節(jié)靈敏度顯然，弧壓反饋靈敏度取決于單位弧長變化量所引起的送絲速度變化量，而送絲速度的變化量可用下式表示：f = k Ua1）弧壓反饋深度k越大，弧壓反饋調(diào)節(jié)的靈敏度越大；