【正文】 壓力大 → E↑→ H↑ 顆粒度小 → 壓力大 → E↑→ H↑ 氣體：導熱性高 、 解離嚴重 → 弧柱收縮 → E↑→ H↑ 3 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。 ?w增大時， q/?w減小， H、 B、 a等均減小 為了促進生產(chǎn)率，應提高 ?w ，但為了保證焊 透，應同時提高 Ia，即采用大電流高速焊，這 種方法易引起咬邊。 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 較小。 常用焊接方法及其應用 焊縫參數(shù)及工藝因素對它的影響 一）、焊縫形狀參數(shù)及其與焊縫質(zhì)量的關系 基本參數(shù)有： H、 B、 a 熔深 H： Hweld=Hpool，直接影響承載能力 熔寬 B： Bweld=Bpool ?=B/H成形系數(shù) ?意義： 1）影響氣孔敏感性 2）影響結(jié)晶方向 3）影響中心偏析 ?大時較有利，一般應大于 FH Fm Fm FH B H a Fm H B a FH Fm H B FH Fm 余高 a： 1）防止因疑固收縮而造成的缺陷 2）增大承受靜載的能力 3）造成應力集中 4）疲勞壽命下降 一般規(guī)定： a=0?3mm或 B/a4?8 熔合比：母材金屬在焊縫中的含量 HMMFFF???調(diào)整熔合比可調(diào)整焊縫化學成分，改善性能。 ? 焊絲直徑：在其他工藝參數(shù)不變的情況下，減小焊絲直徑，意味著焊接電流密度增加，電弧窄，因而焊縫熔深增加，寬深比減小，見圖 3342。 ? 過厚則熔深大于正常值，且出現(xiàn)峰形焊道。在焊接圓筒狀工件的內(nèi)、外環(huán)縫時，一般都采用下坡焊，以減少燒穿的可能性，并改善焊縫成形。應避免上坡焊，或限制傾角 ?小于 6176。 ? 上坡焊隨著斜角 ?增加重力引起熔池向后流動，母材的邊緣熔化并流向中間，熔深和熔寬減小，余高加大。提高焊接速度則單位長度焊縫上輸入熱量減小，加入的填充金屬量也減少，于是熔深減小、余高降低和焊道變窄。 ? 電弧電壓：在其他條件不變的情況下，電弧電壓對焊縫形狀及尺寸的影響如圖 3335所示。 熔合比 γ 隨坡口和熔池的形狀與尺寸的改變而改變，在焊接中碳鋼、合金鋼和有色金屬時。 ? 常用 余高系數(shù) —B/a來表達對余高的要求。 常用焊接方法及其應用 HB /??? 焊后焊縫產(chǎn)生凹陷是不允許的。 ? 綜合熔深、焊縫寬度的焊縫成形系數(shù)描述焊縫形狀。 二、重點 熱輸入、線能量、熔深、熔寬、成形系數(shù)、余高、熔合比等基本概念； 標征熔池及焊縫形狀尺寸的參數(shù) 焊接參數(shù)對焊縫形狀尺寸的影響 ? 一、熔池和焊縫形狀尺寸 焊縫形狀由熔池形狀所確定。 I↑ f↑ 沿套筒過渡 產(chǎn)生于 SMAW 條件： 1）厚藥皮 2）酸性藥皮 （三）接觸過渡 短路過渡 條件： CO2細絲焊，且 Ua小， Ia小 特點：電弧穩(wěn)定，稍有飛濺 搭橋過渡 條件：填絲 TIG焊中 IUtt12341 2 3 4 短路過渡過程及電流、電壓波形 三）、飛濺及熔敷系數(shù) （一）飛濺 飛濺的原因： a）爆破力 b）斑點力不對稱 c）氣體從熔滴或熔池中析出 影響飛濺的因素 a）焊接方法， CO2焊大， MIG小 b）規(guī)范，例如 CO2焊 c）過渡形式 I 飛濺率 A B C （二）熔敷效率，熔敷系數(shù) 基本概念 熔敷效率： 過渡到焊縫中的焊絲金屬重量與熔 化的焊絲重量之比。 2）當 SbSs時 ,電磁線在熔滴中發(fā)散 ,F推向下 ,促進過渡。 F?=2πR s? 式中： ?為表面張力系數(shù)， Rs為焊絲半徑。 鋁焊絲，電阻熱很小，影響不大。 ?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增大呈直線關系，對于鋼焊絲， ?m隨著 I的增大而增大呈曲線關系。 ? 焊絲接陽極時： PA=I（ UA+Uw+UT） ≈ IUw UA很小，可忽略。 14 焊絲的熔化及熔滴過渡 ? 要求 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。 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。 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，不易導致指狀熔深 . 3）保護 在相同的條件下，保護效果較差。 方波交流電弧： 電流為方波的電弧被稱為交流電弧 。 W極或焊絲直徑 直徑越小，力越大 極性 ： TIG焊時， DCSP大；而 MIG焊正好相反。 氣焊 電弧焊 激光 電子束 110 102104 106107 106108 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： 功率密度 電極材料 高熔點氧化物 （二）弧柱溫度分布 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。 產(chǎn)熱量 Pc=Ia ?Ua 主要用于散熱損失 — 對流、幅射、傳導 。 該原理有兩個方面的含義： 電場強度是溫度或電弧斷面半徑的函數(shù) E = f（ T） E=f（ r） 電弧半徑穩(wěn)定值 r*由 E的最小值 E*確定 E r R* E* 167。 3）特點：無陰極區(qū)、無陰極壓降 Vk 電場發(fā)射型導電機構(gòu) 1) 條件：（ a） W、 C陰極、且 I較小 （ b） Al、 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)射型導電機構(gòu) 陰極 熱發(fā)射 場發(fā)射 碰撞發(fā)射 場電離 c) 特點： （ 1）陰極附近存在 —正電荷區(qū) —陰極區(qū) （ 2）陰極區(qū)斷面收縮 （ 3）陰極表面上產(chǎn)生陰極斑點 3）等離子型導電機構(gòu) A、條件： 1） W、 C陰極，且 I較?。夯?AI、 Fe、 Cu陰極；且 2） 電壓較小， UkUi B、帶電粒子產(chǎn)生方式：熱電離 C、特點：同上 （四）陽極區(qū)的導電機構(gòu) 陽極區(qū)在導電過程中的作用 1)接收弧柱區(qū)來的電子流 Ie= 2)產(chǎn)生弧柱區(qū)所需要的正離子流 IA+= 熱電離 1）產(chǎn)生條件： I較大 2）帶電離子產(chǎn)生方式：熱電離 3）特點： a)陽極壓降小，甚至為 0 b)不存在陽極斑點。 陰極區(qū)：長度極短、電壓較大、 E（電場強度）極高 陽極區(qū)：長度也極短、電壓較大、 E極高 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 + 105?106cm 102?104cm （二）弧柱區(qū)的導電機構(gòu) 所謂導電機構(gòu)就是指帶電粒子產(chǎn)生、運動方式。 因此電弧中含有 F、 Cl等元素時，電弧不穩(wěn)定。 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。 3）光發(fā)射：光幅射作用下產(chǎn)生的發(fā)射。 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。 2） 逸出功（ Ww）：電子發(fā)射所需的最小能量。 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。 %?% 熱解離：在熱量的作用下，多原子分子分解為原子。 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，從而導致電離或激勵。 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。 A → A + + e Wi ? 電離能：原子或分子電離所需要的能量 單位為 J或 ev ? 電子伏：一個電子被 1V的電壓所加速得到的能量。 ? 非自持放電：放電本身不能產(chǎn)生導電所需的帶電粒 子（ A+、 e）。 5）最小電壓原理。 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）電弧的導電機構(gòu) 四 重點 1）電弧、電離、氣體放電、剛直性、磁偏吹等一些基本概念。 了解電弧各個區(qū)域的組成 、 導電機構(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 。 4）陰極斑點的特點。 氣體放電：兩極間的氣體被擊穿而導電的過程。 電子發(fā)射： 金屬表面逸出電子的現(xiàn)象 （一）電離與激勵 電離：在一定條件下中性原子或分子分離成 A+及 e的現(xiàn)象。 只有 NO的電離能小于 N和 O的電離能，因此可直接電離。 ? 激勵能電壓：激勵能 We/e。 電離度：電離了的粒子數(shù)量與電離前離子數(shù)量之比。 3） 光電離： A直接捕捉光量子并吸收其能量而電離。 對電弧導電起作用的主要是陰極的發(fā)射。 ? 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。 特點：對陰極的冷卻作用很小。 庫侖力 — （三）負離子的產(chǎn)生 中性粒子與電子結(jié)合的過程，是一個放熱過程，所放出的熱量被稱為電子親和能。 4）不利于電弧穩(wěn)定。從而在周邊復合 A++e→A+W i A++A－ → 2A+Wi A A e + A＋ + A A e 三） 電弧各區(qū)域的導電機構(gòu) （一）區(qū)域組成 由陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱三部分組成。 熱陰極材料：熔點高的材料 冷陰極材料：熔點低的材料。 + 焊接方向 + A A B 焊接方向 粘著性 跳躍性 陽極斑點 1）產(chǎn)生條件： I很小 2）點充當陽極斑點的條件 a）通過該點導通電流時，耗能最小 b）易蒸發(fā)，產(chǎn)生金屬蒸氣 3）特點： a、電流密度大、溫度高 b、粘著性、跳躍性 c、避開氧化膜 d、斑點力，陽極斑點力小于陰極斑點力 四） 最小電壓原理 電流一定、周圍條件一定時，穩(wěn)定燃燒的電弧各導電區(qū)的 半徑（溫度）應使電弧電場強度最小，即電弧電壓最小。 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。 （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： I?Uw 2）電子進入弧柱前被電場（ Ek）加速得到一部分能量： +Ia?Uk 3）電子進入弧柱時帶走的能量： I?UT（溫度等效電壓） 產(chǎn)熱公式 Pk=I?（ UkUwUT） 作用： 用于加熱陰極 （三）陽極區(qū)的產(chǎn)熱機構(gòu) 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： +I?Uw 3）電子