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焊接定义

1.焊接定义:通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到原子间结合的一种加工方法。

2.焊接物理实质:焊接是指通过适当的物理化学过程,使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。

3.焊接方法的分类:焊接方法总的来说可分为三大类:熔化焊、压力焊、钎焊4.熔化焊:将两个工件连接处加热至熔化状态,连接处的金属经历一个熔合—冷却—结晶的过程,形成焊缝,成为一体。

5.熔化的作用:a、原子间靠近、熔合在一起;b、成分均匀化;c、进行冶金反应,清除氧化物、杂质;6.按热源形式以及保护方式,可将熔化焊分为:7.熔化焊的分类:分为电渣焊和电弧焊,其中电弧焊又分为:手工电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊、等离子焊8.电弧是电弧焊接的能源,电弧能有效而简便的将电能转换为焊接过程所需的热能和机械能。

9.电弧的实质:是在一定条件下,电荷通过两极之间的气体空间的一种导电现象,简单的说就是气体放电现象10.气体放电的必要条件:a、导电机构—带电粒子;b、存在电场;11.产生电子的方式:电离和电子发射12.能量的产生:碰撞和激励13.电离能(Wi):使中性气体粒子失去电子所需的最低外加能量。

14.激励:中性粒子受外来能量的作用不足以使电子完全脱离气体原子或分子,能使电子从较低的能级转移到较高的能级,中性粒子内部的稳定状态被破坏,这种状态称为激励.15.碰撞传能:包括弹性碰撞和非弹性碰撞;⑴弹性碰撞:这种现象是当粒子的动能较低时产生,不产生电离过程;⑵非弹性碰撞:可以产生电离过程;非弹性碰撞有能量的损失16.电离种类:热电离、电场作用下的电离、光电离;17.热电离:气体粒子受热的作用而产生的电离;热解离:电弧中气体分子受热作用时将首先大量解离成原子,继续受热作用而产生电离.热电离的实质:碰撞电离;18.电子发射:当电极表面接受一定的外加能量时,电极内部的电子可以冲破电极表面的束缚飞到电弧空间,这种现象叫做电子发射。

19.逸出功:使一个电子由电极表面发射所需的最低外加能量。

20.极性:正接是工件接入阳极,反接是工件接入阴极21.根据外加能量的形式不同,电子发射可分为:热发射、电场发射、光发射、碰撞发射22.热阴极:电极材料的沸点大于3500K,这种电极可以承受高温,它的电弧的阴极区主要以热发射提供电子。

23.常见的热阴极有:W(5950K);C(4200K)24.冷阴极:电极材料的沸点小于3500K,如Fe(3008K)、Cu(2868K)、Al(2700K)、Mg(1375K)25.电弧中的各区域及电压分布:根据电弧各个部位的物理特性和作用,可将其分为三个区域:阴极区、阳极区和弧柱区;26.阴极区特点:①区间很小,仅为10-4~10-6cm;②阴极区的主要任务:发射电子,向弧柱提供所需的电子,同时接收弧柱区来的正离子流。

③Ⅰ当阴极采用W、C等高熔点材料且电流较大时,以热发射为主。

27.阴极斑点:电弧放电时,负电极表面上集中发射电子的微小区域,该区域具有明显的光的特点,叫做阴极斑点。

28.阴极斑点特点:Ⅰ它是集中发射电子的地方,它的温度高,热量集中。

Ⅱ阴极斑点具有“粘着”和“跳跃”特性。

Ⅲ阴极斑点有自动寻找温度高、发射能力强的物质;29.阳极区特点:①区间也很小,在10-2~10-3cm范围;②主要任务:接收由弧柱流来的电子流,向弧柱提供正离子流;③阳极本身不发射正离子,正离子由阳极区以电离的形式产生:Ⅰ当电弧的电流较小时,阳极区产生电场作用下的电离;Ⅱ当电流较大,阳极温度较高时,阳极区产生热电离。

30.阳极斑点:电弧放电时,正电极表面集中接受电子的微小区域,该区域也有明显的光的特点,叫做阳极斑点。

31.阳极斑点特点:Ⅰ阳极斑点是热量集中、温度高、易产生金属蒸汽的地方。

Ⅱ阳极斑点也有“粘着”和“跳跃”特性;Ⅲ阳极斑点有自动寻找纯金属而避开氧化膜的倾向。

32.最小电压原理:(为什么空载电压U0=70~90V比较高,而一旦燃烧,电弧电压就会下降(U≈20~30V)?)答:a.在电流不变和周围条件一定的情况下,稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电断面(其大小可用直径来表示),以便在此条件下电弧的电场强度最低,亦即在固定长度上的电压最小,确保电弧在此条件下单位长度上的能量损耗最小。

电弧具有保持最小能量消耗的特性。

B.断面增大,散失的热量增大,断面减小,电流密度增加,在较小断面里通过相同数量的带电粒子,电阻率增加,要维持同样电流要求E增加c.单位长度电弧上产生的热量等于IE(I—电弧电流,E—电弧电场强度),它与热消耗的能量相平衡。

当电流一定时,电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小,因此,能量消耗最小时的电场强度最低,就是在固定弧长上的电压最小,这就是最小电压原理。

D.正是这一原理(特性),使得电弧在一定条件下有一确定的断面直径,否则,电弧就无法处于稳定燃烧的动平衡状态。

33.电弧的静特性定义:在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下,电弧稳定燃烧时,焊接电流与焊接电压之间的变化关系,叫做电弧的静特性,也称为伏—安特性;34.自身磁场的作用:任何流通电流的导体都会在其周围产生磁场;作用:1.1有利的一面:产生刚直性:电弧作为一个柔体抵抗外界的干扰,力求保持焊接电流沿焊条轴线方向流动的性能;不利的一面:产生磁偏吹;(磁偏吹:当某种原因使自身磁场的磁力线分布的均匀性受到破坏时产生,这种由自身磁场不对称而使电弧偏离焊条轴线的现象叫做磁偏吹)35.产生磁偏吹的原因:①导线的接线位置引起的磁偏吹:形成的磁偏吹使电弧远离接线一方。

②电弧附近的铁磁物质引起的磁偏吹:偏向铁磁物质;③在焊接时,当焊接电弧走到钢板的端部时,发生电弧向钢板一侧的磁偏吹现象36.磁偏吹的危害:使焊接过程不稳定,焊接过程难以操作,焊缝成型不良;37.减小磁偏吹的方法:①用交流代替直流②用短弧焊③对于长、大工件采用多线接地④焊前消除剩磁⑤用厚皮焊条代替薄皮焊条⑥避免周围铁磁物质的影响38.电磁收缩效应:认为电弧为圆柱体,电流可以看成是许多相互平行的电流线组成,它们相互吸引,使导体断面有收缩倾向,这种现象叫做电磁收缩效应。

由此而产生的力叫做电磁收缩力Fr39.影响电弧力的因素:①气体介质:导热性强、多原子气体、比重小的气体等均会使电弧收缩→电弧力增加;②电流与电压:电流增加→电弧力增加;电压增加→弧长增加→电弧力分散→电弧力减小;③焊丝直径:越细→电流密度增加→电弧力增大;④极性:对于不同的焊接方法有不同的影响;⑤电极端头的几何形状:越尖→导电区越小→电弧的收缩越大→电弧力增大;⑥电流的脉动:电流脉动→热量间歇→电弧的平均能量小→电弧力减小;40.直流正接:焊丝接电源负极作为阴极;工件接电源正极作为阳极;41.直流反接:焊丝—阳极;工件—阴极;①直流正接:阴极热量用于加热、熔化焊丝:PK=I(UK-UT-UW)=Ium;其中Um为焊丝熔化的等效电压;②直流反接:阳极热量用于加热、熔化焊丝:PA=I(UA+UT+UW)=Ium;42.焊丝熔化参数:a.熔化系数αm:单位电流、单位时间内焊芯(焊丝)熔化量;b.熔敷系数αf:单位电流、单位时间内,焊丝(焊芯)熔敷在焊缝上的金属量。

它标志着焊接过程的生产率;c.飞溅率:焊丝(焊芯)在熔敷过程中,因飞溅损失的金属重量与熔化的焊丝(焊芯)金属重量的百分比ψ:熔敷效率:熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比;43.按照熔滴过渡的形态可将其分为:自由过渡、接触过渡、渣壁过渡;自由过渡:熔滴经电弧空间自由飞行,焊丝端头与熔池之间不发生直接的接触;a.自由过渡又可分为:滴状(颗粒状)过渡、喷射过渡、爆炸过渡;喷射过渡:它又包括喷滴型、射流型、旋转射流型;其中的射流过渡是人们希望的。

44.射流过渡形成条件:在Ar或富Ar的保护气氛中,直流反接,电流大于临界电流值;45.跳弧现象:电弧的阳极斑点瞬时从熔滴的上部跳到缩颈根部的现象;46.为什么在Ar或富Ar的保护气氛中,直流反接,电流大于临界电流值这三个条件下才会发生射流过渡?1.在Ar或富Ar的保护气氛中是由于此种保护气氛的电场强度低,电弧容易扩展,容易产生跳弧现象。

2.直流反接:焊丝接电源正极,在焊丝端部产生阳极斑点,斑点压力小,容易产生跳弧现象。

3.电流大于临界电流值:必要条件,电流大于临界电流值时,电弧阳极斑点笼罩的面积逐渐扩大,才产生跳弧现象。

47.接触过渡的分类:短路过渡、搭桥过渡48.影响临界电流的因素:ⅰ焊丝材料:熔点↓→I临↓;ⅱ焊丝直径:直径↑→I临↑;ⅲ焊丝的干伸长:L干↑→I临↓;ⅳ保护气氛:a)Ar+CO2: CO2↑→I 临↑;b)Ar+O2:当O2小于5%时, I临↓;当O2大于5%时, I临↑;49.母材:被焊的材料(工件、焊件);50.焊缝的主要尺寸:熔深(H):在焊缝横截面中,从焊趾连线到焊缝背面的距离;熔宽(B):在焊缝表面两焊趾之间的距离;余高(a):焊缝表面焊趾连线上面那部分金属的高度;51.电弧能量参数对焊缝成形的影响:1.1焊接电流的影响:当I↑→H↑、a↑、B基本不变;1.2焊接电压的影响:当U↑→B↑、H↓、a↓; 1.3焊接速度V焊:V 焊↑→qm/v↓(焊接线能量)→H↓、B↓、a↓;V焊↑→焊接生产率提高;其它工艺条件的影响:(I、U、V焊基本不变的情况下)2.1焊丝直径ds:ds↓→H↑、a↑、B↓;2.2焊丝干伸长L干:L干↑→a↑;(当ρ较大、S较小、L 干较大时,此种影响就越大)2.3电极(焊丝)的倾角:2.3.1前倾:如图所示;前倾会使H↓、B↑、a↓,并且前倾角度越小,这一影响越明显;2.3.2后倾:如图3-18a所示;后倾与前倾的情况相反,它使H↑、B↓、a↑;52.焊缝成形缺陷常见的有:未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤等53.焊接接头:用焊接方法连接的接头,包括:焊缝、熔合区和热影响区;54.热影响区:焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域;55.熔合区:焊接接头中,焊缝向热影响区过渡的区域;56.熔池:熔焊时,在焊接热源的作用下,焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分;57.弧坑:弧焊时,由于断弧或收弧不当,在焊道末端形成的低洼部分。

58.药皮的作用:①保护焊接区(气、渣联合保护);②如焊条药皮添加金属粉,可向焊缝提供附加填充金属;59.金属芯的作用:①充当电极;②熔化,构成焊缝的填充金属;60.手工电弧焊的特点:①操作灵活;场地、焊接位置、焊接接头、对辅助设备的要求②待焊接头装配要求低;③可焊金属材料广;广泛应用于低碳钢、低合金结构钢的焊接;④熔敷速度低;⑤对焊工的依赖性强;61.手工电弧焊技术:引弧:采用划擦法、敲击法;注意:严格禁止在坡口以外引弧;引弧常采用回焊法;目的:利用电弧的重熔,消除引弧点可能产生的裂纹和气孔等缺陷。

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