电弧焊与电渣焊重点.doc

电弧焊与电渣焊考点总结
一、 焊接的概念及其含义，熔化焊接？焊接方法的分类
1、 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。
2、 熔化焊接：使被连接的构件表面局部加热熔化成液体，然后冷却结晶成一体的方法。
3、 分类：熔化焊接（气焊，铝热焊，电弧焊，电阻焊，电渣焊，电子束焊，激光焊等）；压力焊接；钎焊。
二、 电弧组成及特点？电离、电子发射？分类
1、 电弧：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，或者说一种气体放电现象。电能—热能、机械能、光能
组成：阳极区（电压降 UA）、阴极区（UK）、弧柱区（UC
弧柱特点：弧柱从整体上呈电中性；低电压大电流；弧柱区U与 弧长成正比，温度高。
2、 带电粒子的产生：气体空间电离，电极的电子发射。
（1）电离：在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的过程。
分类：热电离、电场作用下的电离、光电离
l 热电离（弧柱区）：气体粒子受热的作用而产生的电离。
l 电场作用下的电离（阴极、阳极区）：正负带电粒子定向运动方向相反，电场对带电粒子在电场方向的运动起加速作用，电能将转换为带电粒子的动能。带电粒子动能在电场作用下增加到足够的数值，则可能与中性粒子产生非弹性碰撞使之电离。
l 光电离：中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象
（2） 电子发射（阴极为主）：当阴极或阳极表面接受一定外加能量的作用时，电极中德电子可能冲破金属电极表面的约束而飞到电弧空间的现象。
分类：热发射、电场发射、光发射、粒子碰撞发射。
l 热发射：金属表面承受热作用而产生的电子发射现象。
l 电场发射：金属内部自由电子 受电场静电库仑力作用逸出。
l 光发射：电子受光辐射能力增加逸出金属表面。
l 粒子碰撞发射：高速运动的粒子碰撞金属表面时，将能量传给金属表面的电子，使其能量增加而跑出金属表面的现象。
三、 最小电压原理？电弧力的影响因素有哪些？如何影响？等离子流力？
（电弧力：等离子电弧在离子体所形成的轴向力，也可指电弧对熔滴和熔池的机械作用力，包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。焊接电弧力对熔滴过渡、熔深尺寸、焊缝成形、飞溅大小，以及焊缝的外观缺陷(如咬肉、焊瘤、烧穿等)均产生很大的影响。）
1、 在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定弧长上的电压最小，这意味着电弧总是保持在最小的能量消耗。
2、 （1）电弧长度：电流一定时，电弧电压随弧长的增加而增加。
（2）周围气体种类； 原因 气体电离能不同；气体物理性能不同。
（3）周围气体介质压力：气体压力越大，冷却作用越强，弧压越高。
3、 等离子流力：在电弧中由于电弧推力引起高温气流的运动所形成的力。电流越大，中心线上的动压力幅值越大，而分布区间越小。
四、 电弧的刚直性？什么叫磁偏吹？生产中可用哪些办法消除或减小磁偏吹？
1、 电弧刚直性：
电弧抵抗外界干扰，使焊接电流沿着焊条轴线方向流动的能力。电流越大，电弧自身磁场强度越大，电弧越受约束，刚直性越大。
2、 磁偏吹：
由于自身磁场不对称使电弧偏离焊条轴线的现象叫磁偏吹。
3、 减小或者消除磁偏吹的方法：
（1）可能时用交流电源代替直流电源；
（2）尽量用短弧进行焊接，电弧越短磁偏吹越小；
（3）对于长和大的工件可采用两边连接地线的方法；
（4）若工件有剩磁，焊前要消除工件的剩磁；
（5）尽量用厚皮焊条代替薄皮焊条；
（6）避免周围铁磁物质的影响。
五.熔滴上的作用力有哪些?熔滴过渡的分类?飞溅?何谓电弧的固有自调节作用?亚射流过渡的特点?酸性焊条和碱性焊条的熔滴过渡形式?
1.熔滴上的作用力：
表面张力，重力，电磁力，等离子流力，爆破力
2.熔滴过渡的分类：
自由过渡，接触过渡，渣壁过渡
3.飞溅：
焊接时金属液滴飞到熔池外边的现象。
4.电弧固有自调节作用：
熔化极氩弧焊亚射流过渡时焊丝比熔化率与电弧长短变化相反的现象。
5.亚射流过渡的特点：
1）电弧电压范围窄，电流范围宽。
2）电弧比较稳定。
3）焊丝的熔化速度不但受电流影响，更主要的是受电弧电压的影响。当焊接电流一定时，随着电弧电压降低，焊丝熔化速度提高，同时熔化系数也提高
4）盆状熔深。
6.酸性焊条和碱性焊条的熔滴过渡形式：
酸性焊条是细颗粒过渡和附壁过渡，碱性焊条是短路过渡和大颗粒过渡。
六.熔敷效率?焊缝形状尺寸参数?讨论电流电压和焊接速度对焊缝尺寸的影响及原因？
熔敷效率：过渡到焊缝重的金属重量与使用焊丝重量之比为熔敷效率。
焊缝形状尺寸参数：对接接头焊缝最重要的尺寸是熔深H另一重要尺寸是焊缝宽度B，B与H之比为焊缝成型系数Ψ，焊缝另一尺寸是余高a。
影响及原因：(一)焊接电流 焊接电流增大时，焊缝的熔深和余高均增大，熔宽没多大变化。原因是电流增大后，工件上的电弧力和热输入均增大，热源位置下移，熔深增大，焊丝熔化量近于成比例地增多，由于熔宽近于不变，所以余高增大，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大，电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽近于不变。
(二)电弧电压 电弧功率加大，工件热输入有所增大，同时弧长拉长，分布半径r增大，q减小，因此熔深略有减小而熔宽增大，余高减小，是因为熔宽增大，焊丝熔化量却稍有减小所致。
(三)焊接速度 焊速提高时线能量q/v减小，熔宽和熔深均减小，余高也减小，因为单位长度焊缝的焊丝金属的熔敷量与焊速v成反比，而熔宽则近似于与√v成反比。
七.分别讨论TIG和MIG焊时电流的种类和极性对焊缝尺寸的影响?焊缝成型缺陷有哪些?定义?
钨极氩弧焊时直流正接的熔深最大，反接最小；熔化极氩弧焊时，直流反接时熔深和熔宽都要比直流正接的大，交流电焊接时介于两者之间，这是因为工件析出的能量较大所致，直流正接时，焊丝是阴极，焊丝的熔化率较大。
缺陷：未焊透：熔焊时，接头根部未完全焊透的现象叫未焊透。
未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分叫未熔合。
烧穿：熔焊时熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象叫烧穿。
咬边：在沿着焊趾的母材部位，烧熔形成凹陷或沟槽的现象叫咬边。
焊瘤：熔焊时熔化金属流淌到焊缝以外未熔合的母材上形成金属瘤的现象叫焊瘤。

八.埋弧焊特点？焊剂的作用及要求？埋弧焊的冶金过程的一般特点？主要有哪几个方面的问题？
答：A、埋弧焊特点：
主要优点：
（1）生产效率高
（2）焊缝质量高
（3）劳动条件好
（4）节省焊接材料和电能（坡口小，飞溅小，隔热保温，热辐射小）
缺点：
（1）难以在空间位置施焊
（2）难以焊接易氧化的金属材料
（3）不适于焊接薄板和短焊接
B、焊剂的作用及要求
a、作用：
（1）保护作用。 埋弧焊时，电弧是在金属和焊剂蒸发形成的气泡内燃烧的，因此受到焊剂蒸气及熔渣的保护。
（2）冶金作用。 焊剂向焊缝金属过渡某些合金元素或弥补焊丝和工件中合金元素的烧损，使焊缝金属具有所需要的化学成分和力学性能。
（3）工艺作用。 焊剂熔渣具有合适的物理性能，使得焊缝成形良好；冷却后，渣壳容易除去。
b、要求：
（1）保证电弧稳定燃烧
（2）硫、磷元素含量低
（3）对锈、油及其它杂质的敏感性要小
（4）焊剂有合适熔点；熔渣有适当粘度；焊后有良好脱渣性
（5）在焊接过程中不应析出有害气体
（6）吸湿性要小；具有合适粒度；焊剂颗粒有足够强度，以便焊剂的多次使用。
C、埋弧焊的冶金过程的一般特点
（1）空气不易进入焊接区
（2）冶金反应充分
（3）焊缝金属化学成分稳定
D、存在的主要问题
（1）通过焊剂向焊缝补充Si和Mo，以提高焊缝的性能
（2）保证一部分碳的氧化
（3）减少焊缝金属中S和P的含量，防止热裂和冷裂
（4）防止焊缝产生气孔（主要是H气孔）
九.对自动调节系统的主要要求？定义？埋弧焊时弧长控制方法有哪些？特点及其应用？
答：埋弧焊时弧长控制方法有哪些？特点及其应用？
A、目前在埋弧焊生产中，弧长控制方法是用等速送丝调节系统的电弧自身调节作用和变速送丝时的电弧电压反馈自动调节系统。
B、特点及其应用
特点：
1、等速送丝电弧自身调节 控制电路及机构简单，采用等速送丝方式，宜采用平或缓降特性，通过改变送丝速度来调节焊接电流，通过改变电源外特性来调节电弧电压，控制弧长恒定的效果较好，电网电压对其所产生的影响是产生静态电弧电压误差。
2、变速送丝电弧电压反馈自动调节 控制电路及机构复杂，采用变速送丝方式，宜采用陡降或恒流特性，通过改变电源外特性来调节焊接电流，通过改变送丝系统的给定电压来调节电弧电压，控制弧长恒定的效果较好，电网电压对其所产生的影响是产生静态焊接电流误差。
应用：
等速送丝自动调节系统常见于气体保护焊工艺；变速送丝自动调节系统常见于埋弧自动焊工艺。
对自动调节系统的主要要求？定义？
A、主要要求：
当选定的规范参数受外界因素干扰而发生变化时，能自动调节迅速恢复到预定值。
B、闭环自动调节系统定义：
用机电结构取代人工调节动作，因而能实现电弧过程等参数量的自动检测和相应调节动作，以维持这一参数恒定不变（或按照预定规律变化）的装置称为闭环自动调节系统。
十.钨极氩弧焊特点？TIG焊中对钨极的要求？TIG焊钨极直径选取原则？焊枪作用？TIG焊接电流有几种？论述其优缺点。
答：TIG焊接电流有几种？论述其优缺点。
TIG焊焊接电流可以使用直流、交流和脉冲三种。
A、直流TIG焊
1、直流正极性TIG焊：
优点：（1）焊缝成形好
（2）钨极寿命长
（3）电弧稳定
缺点：（1）效率不够高
（2）不能清理工件表明的氧化物
2、直流负极性TIG焊：
优点：具有阴极清理作用
缺点：（1）钨极易过热，烧损快
（2）电弧对工件加热不集中，导致焊缝又浅又宽
（3）电弧不稳定
B、交流TIG焊：
优点：（1）具有阴极清理功能，可以有效清理工件表明的氧化膜
（2）焊缝具有足够的熔深和适中的熔宽
（3）钨极可以维持非熔化状态（较长时间内）
（4）电弧相对稳定。
缺点：（1）出现“直流分量”干扰焊接电源变压器的正常运行，产生磁偏吹，同时影响阴极清理作用与电弧稳定性
（2）由于极性的交替变化，引起引弧与维弧困难的问题。
C、脉冲TIG焊：
优点：（1）电弧挺度好
（2）热输入小，线能量低
（3）焊缝易于成形
（4）焊缝金属性能好
（5）提高交流TIG焊的稳定性。
缺点：存在加热的间歇时间问题。

钨极氩弧焊特点？TIG焊中对钨极的要求？TIG焊钨极直径选取原则？焊枪作用？
A、TIG焊特点
优点：（1）保护作用好，焊缝金属纯净
（2）焊接过程稳定
（3）焊缝成形好
（4）具有清除氧化膜的能力
（5）焊接过程便于自动化
缺点：（1）需要高压引弧措施
（2）对工件清理要求严格
（3）生产率较低
B、TIG焊对钨极的要求：
（1）耐高温，焊接过程中不易损耗

（2）电流容量要大，载流能力大
（3）发射电子能力强，引弧及稳弧性能好
（4）磨削加工性好
（5）放射性小
C、TIG焊钨极直径选取原则：取决于焊件的厚度，焊接电流的大小、种类和电源的极性；还必须考虑焊接板材的厚度，一般应尽可能地选择小的电极直径来承担所需要的焊接电流。
D、焊枪作用：
（1）夹持电极
（2）传导焊接电流
（3）输送保护气体
（4）冷却焊枪
（5）控制焊机
十一.MIG焊的特点？熔化极半自动焊机的送丝方式及其优缺点？熔化极电弧焊时，用纯Ar焊接时有哪些问题？亚射流过渡与短路过渡的异同？
答：熔化极电弧焊时，用纯Ar焊接时有哪些问题？
（1）液态金属的粘度及表面张力较大，熔滴过渡困难，易产生气孔，焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易形成咬边等缺陷
（2）电弧阴极斑点不稳定，易产生阴极漂移现象；电弧根部的这种不稳定会引起焊缝熔深及焊缝成形不规则。

MIG焊的特点？熔化极半自动焊机的送丝方式及其优缺点？
A、MIG焊的特点
优点：（1）电弧空间无氧化性，能避免氧化反应的发生；不产生熔渣，可以使用与母材同等成分的焊丝进行焊接
（2）电弧及熔滴过渡稳定，飞溅少，焊接成形美观
（3）焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变形小，焊接生产率高
（4）采用焊丝为正极的直流电弧焊接铝及铝合金时，对母材表面的氧化膜具有良好的阴极清理作用
缺点：（1）焊接成本高
（2）焊接过程对油、锈等污染比较敏感
（3）氩气的冷却作用差，焊枪的许用电流较小
B、熔化极半自动焊机的送丝方式及其优缺点
1、半自动焊的送丝方式有三种：推丝式、拉丝式和推拉丝式
2、a、推丝式
优点：（1）焊枪结构简单轻便
（2）操作、维修方便
缺点：焊丝经过一段较长的导丝管进入焊枪，随导丝管的加长，送丝稳定性变差，导丝管不能太长
b、拉丝式
（1）焊丝盘与焊枪构成一体的方式时，具有送丝稳定的优点，但其结构质量较大，加重了焊工的劳动强度。
（2）对于细焊丝具有较推丝式远为稳定均匀的送丝特性
C、推拉丝式
优点：焊丝前进既靠推力，又靠拉力，使导丝管可以加长到15m左右，扩大了半自动焊的操作距离
缺点：推拉丝式的两个动力在调试过程中要有一定的配合，存在着两者的同步问题
C、亚射流过渡与短路过渡的异同
（1）亚射流过渡的过程可以描述为：在电弧热作用下形成熔滴并且熔滴长大，在形成缩颈即将以射滴过渡到熔池之前而与熔池短路，在电磁力和表面张力的共同作用下，完成过渡。
因此，这种过渡形式在电弧较长时就是射滴过渡或者射流过渡，电弧较短时就可能为短路过渡。
（2）它与短路过渡的区别在于：亚射流过渡的缩颈在短路之前形成，而短路过渡的缩颈在短路之后形成。亚射流过渡的短路时间较短，短路电流上升也不是很大。
十二.CO2电弧焊的特点？三个问题？CO2电弧焊产生飞溅的原因以及防止措施？CO2短路过渡的特点？
答：（1）CO2电弧焊的优点：①生产效率高②焊接成本低③焊接能耗低④适用范围广⑤抗锈能力强，焊缝的含H少所以抗裂性好⑥焊后不需要清渣，又因为是明弧便于监视和控制有利于实现焊接机械化自动化。
缺点：①焊接过程有飞溅②焊缝外形粗糙③电弧气氛有较强的氧化性，必须采用含脱氧剂的焊丝④劳动条件差，弧光对工人不利⑤不能焊接易氧化金属⑥不适于在有风的地方使用⑦焊接设备贵，专人维修成本高
问题：合金元素的烧损 CO气孔 飞溅 {CO 气孔少 N2孔最多 H气孔}
飞溅的原因：短路过程的最后阶段由于短路电流的急剧增大，使液桥迅速加热，造成热量聚集，最后液桥爆裂从而产生飞溅
防止措施：①正确选择工艺参数【焊接电流和电压--电流应该避开飞溅率高的电流区域电流确定后在确定电压H与B也要匹配;焊枪的前倾或后倾角度为20度;焊丝伸出长度应尽可能短但是太短污染赌塞喷嘴】②颗粒过渡焊接时在CO2中加Ar【电流增加，弧柱和斑点直径很难扩展因此产生飞溅】③短路过渡焊接时限制金属液桥爆断能【焊接回路中串接电抗器电阻或增大电源变压器的电阻;电流切换;电流波形控制法】④采用低飞溅率焊丝【降低C含量，增加Si,Mn,Ti,Al含量脱氧;采用正极性焊接;采用药芯焊丝】
（4）短路过渡的特点：①燃弧--短路交替进行②既可以避免薄板的焊穿又可保证熔滴顺利过渡有利于薄板焊接或全位置焊接③一般采用细丝焊接电流密度大，焊接速度快，故对焊件低热输入而且电弧短路焊接加热集中，可减少焊接热影响区和焊件变形.
十三.等离子弧有几种形式?等离子弧温度和能量密度提高的原因?穿孔型等离子弧焊接的过程和特点?
答：按电源供电方式不同分为转移型和非转移型。
原因：①水冷喷嘴孔径限定了弧柱横截面积不能自由扩大，这种约束作用称为机械压缩作用；②喷嘴水冷作用使靠近喷嘴内壁的气体也受到强烈的冷却作用，其温度和电离度均迅速下降，迫使弧柱区电流集中到弧柱中心的高温高电离区。这样由于冷壁而在弧柱四周产生一层电离度趋近于零的冷气膜，从而使弧柱有效横截面积进一步减小，电流密度进一步提高，这种使弧柱温度和能量密度提高的作用通常又称为热收缩效应；③以上两个收缩的存在，弧柱电流密度增大以后，弧柱电流线之间的电磁收缩作用也进一步增强，致使弧柱温度和能量密度进一步提高。喷嘴约束是前提条件，而热收缩则是最本质的原因。
十四.实际电弧中，为什么电子对中性粒子的碰撞是电弧本身制造带电粒子，维持其导电的最主要途径?
电子的质量远小于气体原子、离子或分子，当具有足够动能的电子与中性粒子进行非弹性碰撞时，打的动能几乎全部传递给中性粒子，转换为中性粒子的动能，使其激励与电力；当中性粒子之间进行碰撞时，由于它们的质量相近，只能将部分能量传递给被撞的粒子
十五.电渣焊的特点和使用范围?
优点：电渣焊可以一次焊接很厚的工件，其实际能焊的厚度要受设备能力和电源容量等的限制。由于大厚度工件一次焊成，故焊接生产率高。
电渣焊时只要求工件边缘之间保持一定的装配间隙而不需要开坡口。焊接过程中焊剂，焊丝和电能的消耗量均比埋弧焊低，而且工件厚度越大效果越明显。
电渣焊时金属熔池的凝固速率低，熔池中的气体和杂质较易浮出，故电渣焊焊缝产生气孔，夹渣的倾向性较低。
渣池的热容量大，对电流的短时间变化甚至中断不敏感。使用的电流密度范围大，可为0.2~300A/mm2。
电渣焊时，在许多情况下也不需要进行预热。电渣焊时，在许多情况下也不需要预热。电渣焊易淬火的钢种时，产生淬火裂纹的倾向小。
缺点：热影响区大，易产生过热组织。

使用范围：电渣过程不仅可用于焊接，堆焊和焊补，也可用于精炼金属。电渣焊除可焊接碳钢，低合金钢，中合金钢和高合金钢以及铸铁外，也可用来焊接铝及铝合金，镁合金，钛及钛合金和铜。
十六.MIG焊接铝合金时黑粉和起皱的产生原因及防止措施。
答：原因：焊接电压过高，导致电弧长度增加使焊缝起皱及形成黑粉倾向增加。
防止措施：电弧电压应选择稍低一些，使电弧略带微爆声，此时熔滴形式为喷射过渡中的喷滴过渡。