电弧焊与电渣焊复习题Word下载.docx

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a）定义：

在电弧中由于电弧推力引起高温气流的运动所形成的力称为等离子流力。

b）特点：

焊接电弧呈锥形，使电磁收缩力在电弧各处分布式不均匀的，具有一定的压力梯度，靠近焊条（焊丝）处的压力大，靠近工件处的压力小，形成沿轴线的推力。

5.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少磁偏吹

a）电弧刚直性：

电弧作为一个柔软导体抵抗外界干扰，力求保持焊接电流沿焊条轴向流动的性能，这种性能是由电弧自身磁场决定的。

b）磁偏吹：

如果某种原因使磁力线分布的均匀性受到破坏，使电弧四周受力不均匀，就会使电弧偏向一侧。

这种自身磁场不对称使电弧偏离焊条轴线的现象称为磁偏吹。

c）措施：

i.可能使用交流电源代替直流电源；

ii.尽量用短弧进行焊接，电弧越短磁偏吹越小；

iii.对于长和大的工件可采用两边连接地线的方法；

iv.若工件有剩磁，焊前要消除工件的剩磁；

v.尽量用厚皮焊条代替薄皮焊条；

vi.避免周围铁磁物质的影响。

6.熔滴的过渡分类飞溅何为电弧的固有自调节作用

熔滴的过渡分为三种：

自由过渡、接触过渡（短路过渡）和渣壁过渡（附壁过渡）。

1自由过渡

自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接接触的过渡方式。

1滴状过渡：

特点：

熔滴直径大于焊丝直径。

大颗粒过渡：

条件：

电流较小，电弧电压高时，小电流MIG焊。

过渡频率低，主要是重力与表面张力的平衡。

细颗粒过渡：

较大电流时，大电流CO2焊。

频率高，电弧稳定，焊缝质量高,重力、电磁力促进过渡。

注：

CO2中等电流焊时：

短路过渡加大滴状排斥过渡，飞溅大。

喷射过渡：

在MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）时会出现这种形式的过渡，又分为：

射滴过渡、亚射流过渡、射流过渡、旋转射流过渡。

1）射滴过渡:

熔滴直径接近焊丝直径，熔滴加速度大于重力加速度，尺寸规则呈球形，沿轴向过度。

　　形成原因：

熔滴被弧根笼罩，电弧呈种罩形，从而电磁收缩力形成较强的推力。

　　出现场合：

铝及其合金的氩弧焊及钢的脉冲氩弧焊。

２）射流过渡：

电流密度大，熔滴直径小于焊丝直径，熔滴加速度比重力加速度大几十倍。

电流密度大，焊丝熔化端部形成尖锥状，出现金属蒸发，电弧跳弧，形成很强的等离子流力。

3）亚射流过渡（亚射滴过渡）

介于短路过渡与射滴过渡之间的熔滴过渡形式。

形成：

因其电弧较短，在电弧热作用下，形成的熔滴长大，在即将以射滴过渡时与熔池短路，在电磁收缩力的作用下断裂形成过渡。

特点：

短路前就已经形成细颈；

短路时间短，电流上升不大；

飞溅小，焊缝成形美观；

电弧自调节能力极强（弧长2～8mm）；

主要用于铝及其合金的焊接。

２　接触过渡（短路过渡）

１）　定义：

当电流较小，电弧电压较低时，弧长较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧熄灭，随之金属熔滴在表面张力及电磁收缩力的作用下过渡到熔池中去，熔滴脱落之后电弧重新引燃，如此交替进行。

２）　短路过渡的过程

３）　稳定性及其影响因素

稳定性是指焊接持续稳定、

飞溅大小、成形等方面

a.电流上升率；

　b.短路最大电流IMax　

c.空载电压恢复速度；

d.短路频率：

越大越稳定。

４）影响短路频率的因素：

a.电弧电压：

有一个最佳值；

b.送丝速度：

有一个最佳值。

c.电感：

增加，频率降低，但可增加燃弧时间，调节热输入。

５）　特点

a.短路过渡是燃弧、熄弧交替进行的。

b.短路过渡时，焊接过程中的平均电流较小，而短路电流峰值又相当大，这种电流形式既可避免薄板的焊穿，又可保证熔滴过渡的顺利进行，有利于薄板焊接或全位置焊接。

c.短路过渡时，一般使用小直径的焊丝或焊条，电流密度较大，电弧产热集中，焊丝或焊条熔化速度快，因而焊接速度快。

同时，短路过渡的电弧弧长较短，焊件加热区较小，可减小焊接接头热影响区宽度和焊接变形量，提高焊接接头质量

d.小电流、低电压、细焊丝，二氧化碳细丝焊。

３　渣壁过渡（附壁过渡）

定义：

渣壁过渡是熔滴沿着熔渣的壁面流入熔池的一种过渡形式。

出现的焊接方法：

埋弧焊和焊条电弧焊。

　　埋弧焊时，电弧在熔渣形成的空腔（气泡）内燃烧，熔滴主要通过渣壁流入熔池，只有极少数熔滴通过空腔内的电弧空间进入熔池。

埋弧焊的熔滴过渡频率及熔滴尺寸与极性、电弧电压和焊接电流有关。

直流反接时：

熔滴较细，沿渣壁以小滴状过渡，频率较高；

直流正接时：

熔滴较大，在斑点力的作用下摆动，呈粗滴状过渡，频率较低。

　　焊条电弧焊时，熔滴过渡形式可能有四种：

渣壁过渡、粗滴过渡、细滴过渡和短路过渡，过渡形式取决于药皮成分和厚度、焊接参数、电流种类和极性等。

当采用厚药皮焊条焊接时，焊芯比药皮熔化快，使焊条端头形成有一定角度的药皮套筒，控制熔滴沿套筒壁落入熔池，形成渣壁过渡。

•碱性焊条：

大滴状或短路过渡。

（弧长较短时，短路过渡；

弧长较长时，大滴状过渡）

•酸性焊条：

细颗粒过渡（部分沿套筒内壁过渡，部分直接过渡）

飞溅：

焊接过程中，大部分焊丝熔化金属可过渡到熔池，有一部分焊丝熔化金属飞向熔池之外，飞到熔池之外的金属成为飞溅。

2熔滴过渡的飞溅及其影响因素

1）焊接中飞溅的产生

a.伴随气体析出而引起的飞溅．

b.气体爆炸引起的飞溅

c.电弧斑点力引起的飞溅

d.短路过渡再引燃引起的飞溅

２）影响因素飞溅的因素

a.焊接方法和规范

b.过渡形式

c.电源动特性

d.气体介质

e.极性

f.焊丝、焊件表面的清洁度

电弧的固有调节作用：

电流及送丝速度不变时，在弧长较短的范围内，当弧长因受外界干扰发生变化时，使弧长缩短或增长，则此时的熔化系数要增大或减小，导致熔化速度增大或减小，使弧长得以恢复。

这种弧长受外界干扰发生变化时电弧本身具有自动恢复到原来弧长的能力称为电弧的固有调节作用

7.熔敷效率焊缝形状尺寸参数分别以TIG焊和MIG焊为例，说明电流的种类及极性对焊缝尺寸的影响焊缝成形缺陷有哪些定义

熔敷效率：

过渡到焊缝中的金属重量与焊丝质量之比。

焊缝的形状通常是指熔化焊缝区横截、熔宽面和余高来表的形状，一般以熔深H、熔宽B和余高a来表示。

其中熔深是对接接头焊缝最重要的尺寸，它直接影响到接头的承载能力。

熔宽和余高则应与熔深具有恰当的比例，

来表征焊缝的成形特点。

焊缝成形系数的大小影响到熔池中气体逸出的难易、熔池的结晶方向、焊缝中心偏析的严重程度等。

要受到焊接方法及材料对焊缝产生裂纹和气孔的敏感性，即熔池合理冶金条件的制约。

焊缝余高可避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增加焊缝截面，提高结构承受静载荷能力。

但余高太大将引起应力集中，从而降低承受动载荷能力，因此要限制余高的尺寸。

焊缝准确的横截面形状及面积可由焊缝断面的粗晶腐蚀确定。

焊缝熔合比

决定于母材金属在焊缝中的横截面积与焊缝横截面积的比值。

熔化极电弧焊时，直流反接时的熔深和熔宽都要比直流正接的大，交流电弧焊接时介于上述两者之间，这是由于熔化极电弧阳极（工件）析出的能量较大所致。

直流正接时，焊丝为阴极，焊丝的熔化率较大，使焊缝余高较大，焊缝成形不良，熔化极电弧焊一般采用直流反接。

钨极氩弧焊直流正接时熔深最大，反接时最小。

这是因为此时阳极（焊件）析出的热量较大。

不熔化极电弧焊一般采用直流正接。

焊铝、镁及其合金有去除工件与熔池表面氧化膜的要求，一般用交流，焊薄件时也可用直流反接。

焊接成型缺陷：

主要有气孔、裂纹、夹渣、未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤。

1）未焊透熔焊时接头根部未完全焊透的现象。

最易发生在短路过渡CO2焊中。

原因①Ia太小②υw太大③坡口尺寸不合适。

2）未熔合熔焊时焊道与焊道间或焊道与母材间未完全熔化结合的部分叫未熔合。

原因①高速大电流焊②上坡焊。

3）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。

原因①Ia过大②焊接速度过小③坡口尺寸过大。

4）咬边沿焊趾的母材部位烧熔成凹陷或沟槽的现象叫咬边。

原因①大电流高速焊②角焊缝、焊脚过大或Ua过大。

5）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。

原因①坡口尺寸小②Ua过小③干伸长度太大。

6）凹坑焊缝表面低于母材表面的部分叫凹坑。

原因①Ia太大②坡口尺寸太大。

7）塌陷焊缝表面塌陷背面凸起的现象。

原因①Ia太大②焊接速度太小。

8.埋弧焊特点焊剂的作用及要求埋弧焊的冶金特点主要有哪四方面问题

埋弧焊特点：

1）电弧在气泡（熔化焊剂形成）中燃烧：

隔绝熔池与空气、防止弧光。

2）焊接过程自动进行：

焊丝送进、电弧引燃、小车行走。

1.埋弧焊的主要优点：

1）焊接生产率高。

原因：

干伸长短，可用大电流焊接（H大：

厚度20mm钢板，不开坡口一次焊透）；

热效率高。

结果：

焊速大。

厚度8～10mm工件，手弧焊：

Vw<

6～8M/h

埋弧焊：

Vw=30～50M/h

2）焊缝质量好

保护好（O、N含量低）；

减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；

焊接过程稳定（成分、机械性能）

3）焊接成本较低：

工件可不开坡口或开小坡口，减少了焊缝中焊丝的填充量；

飞溅极少，又没有焊条头的损失；

热效率高，故在单位长度焊缝上所消耗的电能也大大减少

4）劳动条件好：

机械化和自动化

没有弧光的有害影响，放出的烟尘和有害气体也较少

2.埋弧焊的主要缺点：

1）焊接位置受限

2）焊剂氧化性强，不适合焊接活泼金属如铝、钛及其合金等。

3）机动灵活性差，适于长、直焊缝。

4）难以焊接薄板。

电流小于100A时电弧稳定性不好

焊剂的作用及要求：

作用：

埋弧焊焊接过程中，熔化的焊剂产生气和渣，有效地保护电弧和熔池，并防止焊缝金属的氧化、氮化和合金元素的蒸发和烧损，使焊接过程稳定，焊剂还有脱氧和渗合金的作用。

与焊丝配合使用使焊缝金属获得所需要的化学成分和机械性能。

（即：

保护、脱氧、渗合金。

）

要求：

保证电弧的稳定燃烧；

硫磷含量要低；

对锈油及其他杂质敏感性要小，以保证焊缝不产生不必要的裂纹和气孔等缺陷；

焊剂要有合适的熔点，熔渣要有适当的粘度，以保证焊缝的成形良好，焊后有良好的脱渣性；

焊剂在焊接过程中不应析出有害气体；

焊剂的吸湿性要小，并有合适的粒度，焊剂的颗粒度要有足够的强度，以便焊剂的多次使用。

埋弧焊的冶金特点：

（一）一般特点：

1焊接区域保护好，空气不易侵入；

2熔池停留时间长，反应充分；

3焊缝化学成分

（二）主要冶金反应（低碳钢）

液态金属中某一元素被焊剂中某一元素取代的反应。

1Si、Mn的还原反应

１）　Si、Mn的作用：

　　　Mn的作用：

降低焊缝热裂纹的危险性，改善机械性能。

　　　Si的作用：

使熔池镇静，并保证取得致密的焊缝。

２）冶金反应方程式

　2Fe+（SiO2）2（FeO）+Si　

Fe+（MnO）（FeO）+Mn　

还原出来的Si、Mn过渡到熔池中去。

３）Si、Mn的还原反应发生在温度较高的区域：

首先是弧柱，其次是焊丝端部，再次为熔池前部。

２　影响Si、Mn过渡的因素

１）　焊剂的成分

MnO、SiO2含量增加，Si、Mn过渡增加

焊剂的氧化性增强（Fe2O3、Mn2O3增加），Si过渡减少

MnO相同时，SiO2含量增加，Mn过渡减少

2）焊丝、母材中Si、Mn的原始浓度

Si、Mn的原始浓度增加（任意一种或两种），Si、Mn过渡增加

3）焊剂中的碱度增加，Mn过渡增加，而Si过渡减少

4）焊接规范参数：

小电流：

Si、Mn过渡增加

大电压：

3C的烧损

1）来源：

焊丝、母材；

2）反应

3）发生在熔滴过渡过程中；

4）危害：

CO气孔。

5）解决措施：

提高Si含量；

降低C含量。

4S、P的限制

危害：

S：

形成低熔共晶，导致热裂纹。

P：

冷脆。

措施：

降低焊剂、母材、焊丝的S、P

5脱H

焊丝、母材中的水分、铁锈、油污；

2）危害：

H在高温时溶解度大，低温小，焊缝结晶来不及析出，产生H气孔和H脆。

3）措施

a.杜绝来源

b.将熔池中的H结合成不溶于熔池的化合物：

HF、OH

焊剂中有CaF2和SiO2,能提供F；

形成HF

存在O,形成OH

主要的四个问题：

1）向焊缝中补充Si和Mn；

2）保证一部分C的氧化；

3）减少焊缝金属中S和P的含量，防止热烈和冷冽；

4）防止焊缝产生气孔。

9.埋弧焊对自动调节系统的要求定义

基本要求：

稳定性、动态品质、静态误差。

稳定性：

指系统受干扰离开稳定状态（平衡状态），而在干扰停止后能够恢复到稳定状态的能力。

动态品质：

通常以调节过程所需要时间、超调量大小和震荡次数衡量稳定调节系统的动态品质。

三个量越小品质越好。

静态误差：

系统受干扰后恢复到新稳定状态后被调量稳定值跟原是稳定值的差额。

10.钨极氩弧焊特点TIG焊对钨极的要求TIG焊钨极直径如何选择焊枪作用

钨极氩弧焊特点：

1）电极不易熔化－电极用的是钨或钨的合金棒；

2）焊接过程电弧的燃烧稳定――电极熔化，易维持恒定的弧长；

3）不存在熔滴过渡――电极不熔化；

4）工艺简单――焊薄件时，不需要开坡口和填充焊丝；

5）焊接变形和应力小－－电极的不能太大，电弧的能量密度小，保护气流的冷却作用；

6）焊缝质量髙保护效果好；

7）易实现自动化－明弧作业便于操作（分手工焊、自动焊）

TIG焊对钨极的要求：

（一）耐高温，焊接过程中不易损耗，

1、损耗的影响（危害）

（1）对焊接过程的稳定性和焊缝成形有明显的影响；

（2）钨极渗入熔池－－夹钨

2、损耗形式

（1）异常损耗:

多次接触引弧及钨极末端与填充焊丝和熔池接触；

（2）正常损耗：

高温蒸发及高温氧化，直流正接损耗＜交流＜直流反接

（二）电流容量要大（许用电流应大）若Ih＞I允许。

钨极端部熔化形成熔球，则熔球表面上电弧斑点易受外界因素的干扰而游动，使电弧漂移，电弧不稳定，甚至钨极端部熔化－夹钨。

（三）引弧及稳弧性能好：

取决于电极材料的逸出功

逸出功低－－发射电子能力强－－则引弧稳弧性好。

钨极直径：

取决于焊件的厚度、焊接电流的大小、种类和电源的极性；

尽可能采用小的电极直径来承担所需要的焊接电流。

流反接＜交流平衡波＜交流＜直流正接

焊枪作用：

可靠传输焊接电流和保护气体。

焊的特点熔化极半自动焊的送丝方式及其优缺点亚射流过度与短路过渡的异同

MIG焊的特点：

与手弧焊、埋弧焊等其他熔化极电弧焊不同之处在氩气的保护下进行的焊接。

基本特点：

（1）和TIG焊一样，几乎可焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料。

（2）由于焊丝做电极，可采用高密度电流，因而母材熔深大，填充金属熔敷速度快，用于焊接厚板铝、铜等金属时生产率比TIG焊高，焊接变形比TIG焊小。

（3）熔化极氩弧焊可直流反接，焊接铝及铝合金时有良好的阴极雾化作用。

（4）熔化极氩弧焊焊接铝时，亚射流电弧的固有自调节作用较为显着。

熔化极半自动焊的送丝方式：

推丝式、拉丝式、推拉丝式。

1）推丝式：

应用最广，焊枪结构简单轻便，操作及维修方便。

但焊丝进入焊枪前要经过一段较长的软管，阻力较大。

随软管加长送丝稳定性变差，故软管不能太长，一般2~5mm左右。

2）拉丝式：

一种是将焊丝盘和焊枪分开，两者通过送丝软管连接。

另一种是将焊丝盘直接安装在焊枪上。

后者由于去掉了送丝软管，增加了送丝的可靠性和送丝的稳定性，但焊把重量增加，增加焊工劳动强度。

3）推拉丝式：

特点是在推丝式焊把上加装了微型电动机作为拉丝动力，在焊丝前进时即靠后边的推力又靠前边的拉力来克服阻力。

亚射流过度与短路过渡的异同：

亚射流过度：

大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧呈半潜状态，熔滴尺寸约等于焊丝直径的射滴过渡，伴随着瞬时短路，熔滴过渡频率达100～200个/s。

介于短路与射滴之间的过渡形式，其实应该称亚射滴过渡。

亚射流过渡弧长比较短，熔滴形成、长大，在形成射滴过渡之际熔滴与熔池短路，在电磁收缩力的作用下细颈破断，完成过渡，电弧重新引燃。

亚射流过渡特点：

弧长比较短，潜弧，熔深大；

但短路时间短路；

与短路过渡比：

先颈缩后短路,短路时间短,短路电流小；

与射滴过渡的区别：

有短路现象存在；

电弧稳定,飞溅小；

保护效果好。

短路过渡:

电流较小，电弧电压较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成短路液桥，电弧熄灭，熔滴在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下过渡到熔池中去。

随后，电弧重新引燃，如此交替，这种过渡称为短路过渡。

短路过渡主要用于φ≤的细丝CO2焊。

短路过渡过程由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧是不连续的。

实质：

熔化速度与送丝速度不一致。

短路过渡特点：

细丝，短弧；

燃弧熄弧交替进行，正常的短路过渡要经过电弧燃烧形成熔滴—熔滴长大并与熔池接触短路熄弧—液桥缩颈而断开过渡—电弧复燃四个阶段；

平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接；

小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快；

弧长短，焊件加热区小，质量高；

过程稳定；

飞溅大。

电弧焊特点三个主要问题论述CO2焊短路过渡限制金属液桥爆断能量的措施

生产率高；

焊接成本低；

能耗低；

适用范围广；

抗锈能力强，焊缝含氢量低，抗裂性好；

焊后不需清渣，且明弧易监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。

但是，对材料的适用范围窄，焊接飞溅大，成形不良，有弧光辐射。

合金元素烧损，CO气孔，飞溅是CO2电弧焊中三个主要问题。

短路过程的最后阶段由于短路电流急剧增大，使液桥金属迅速加热造成热量的聚集最后导致液桥爆断而产生飞溅。

采取措施：

1）在焊接回路中串联电抗器、电阻或增加电源变抗器的阻抗。

可以限制短路电流的增长速度及峰值电流，以控制飞溅的能量。

（电抗器体积大调节精度及范围都有局限）

2）电流切换法。

在液桥缩颈达到临界尺寸之前允许短路电流自然增大，保证电磁压缩力的有力作用。

一旦达到临界尺寸便立即进行电流切换，将电流迅速从高值切换到低值，使液桥缩颈处在小电流下爆断。

3）电流波形控制法。

通过控制电流输出波形，使液桥在低的电流上升速度和低的短路峰值电流下爆断，以便减少飞溅。

13.等离子弧温度和能量密度提高的原因密孔型等离子弧焊的基本特点

1）水冷喷嘴孔径限定了弧柱横截面积不能自由扩大，这种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度区。

这样由于冷壁而在弧柱四周产生一层电离度趋于零的冷气膜，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为热收缩效应

3）以上两个收缩效应的存在，弧柱电流密度增大以后，弧柱电流线之间的电磁收缩效应进一步增强，致使弧柱温度和能量密度进一步提高。

喷嘴机械结构拘束是前提，热收缩是最本质原因。

14.熔化极电弧焊时，为什么焊丝接负时比焊丝接正时熔化快？

熔化极气体保护焊，焊丝均为冷阴极材料，Uk>

>

Uw,所以Pk>

Pw.用同一种材料和相同情况下，焊丝阴极的产热比焊丝为阴极时产热多。

因散热条件相同，所以焊丝接负时比焊丝接正时熔化快

15.短路过渡的特点？

1）燃弧——短路交替进行

2）既可避免薄板的焊穿又能保证熔滴的顺利过渡，又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，故对焊件热输入低，而且电弧短，加热集中，可减小焊接热影响区和焊件变形。

16.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？

1）当中性粒子与正离子碰撞时多属于弹性碰撞，不会制造带电粒子。

2）电子质量远小于中性粒子和正离子，所以当具有足够动能的电子与中性粒子进行非弹性碰撞时，其动能几乎全部传递给中性粒子，转化为中性粒子内能使其激励与电离。

3）中性粒子之间碰撞时，由于质量相近，只有部分能量传递给碰撞粒子。

4）电弧中的高温和电场的存在提高粒子的动能，电场更能提高电子、离子的动能。

所以实际电弧中，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