【文章內(nèi)容簡介】 藝特性n 電磁收縮力n 電磁力：電流流經(jīng)距離不遠(yuǎn)的兩根平行導(dǎo)線時，電流同向相吸，異向相斥。他的大小與流過的電流大小成正比，與兩根導(dǎo)線之間的距離成反比。2023/1/28 84楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電流流過導(dǎo)體時可以看作很多距離很近的平行同向電流線組成。這些電流線將相互吸引。2023/1/28 85楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電磁收縮效應(yīng)：如果為可變形導(dǎo)體，電磁力將使導(dǎo)體產(chǎn)生收縮。n 產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)的力稱為電磁收縮力。2023/1/28 86楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電弧為氣態(tài)導(dǎo)體，在電流的作用下，也產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)。n 電弧被看作圓錐形氣態(tài)導(dǎo)體，電極端直徑小，焊件端直徑大。力大力小2023/1/28 87楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電磁靜壓力：電弧軸向推力在電弧橫截面上分布不均勻，弧柱軸線處最大，向外逐漸減小，在焊件上表現(xiàn)為對熔池形成的壓力n 結(jié)果：碗狀熔深焊縫形狀。n 電磁攪拌（細(xì)化晶粒，排出氣體及熔渣）2023/1/28 88楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性電弧靜壓力作用高溫氣體推向焊件電極上方氣體補(bǔ)充新進(jìn)入氣體電離2023/1/28 89楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 等離子流力：高溫氣流的高速運(yùn)動，持續(xù)的沖向焊件，對熔池形成附加壓力。也稱為電磁動壓力。n 電弧中等離子氣流具有很高的速度和加速度，可達(dá)數(shù)百米 /秒。n 電弧中心線上等離子流力最大。n 電流越大，中心線上的動應(yīng)力幅值越大，分布區(qū)域越小。2023/1/28 90楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 鎢極氬弧焊的鎢極錐角較小，電流較大，或者熔化極電弧焊采用噴射過渡工藝時，這種電弧的動壓力較為顯著。n 結(jié)果：指狀熔深。n 增加電弧挺度，促進(jìn)過渡，增大熔深，攪拌2023/1/28 91楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 斑點(diǎn)力：電極上形成斑點(diǎn)時，由于斑點(diǎn)受到帶電粒子的撞擊，或金屬蒸汽的反作用而對斑點(diǎn)產(chǎn)生的壓力，稱為 ~，或斑點(diǎn)壓力。2023/1/28 92楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 陰極斑點(diǎn)力大于陽極斑點(diǎn)力n 原因：正離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量 陰極斑點(diǎn)電流密度大，蒸汽反作 用力也大2023/1/28 93楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 斑點(diǎn)力阻礙熔滴過渡n 利用陽極斑點(diǎn)壓力小的特點(diǎn)，直流焊接時，采用 直流反接n 利于熔滴過渡，減小飛濺2023/1/28 94楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電弧力的主要影響因素：– 焊接電流和電壓– 焊絲直徑– 電極極性– 氣體介質(zhì)– 鎢極端部幾何形狀2023/1/28 95楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電流和電壓的影響2023/1/28 96楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊絲直徑的影響n 焊絲越細(xì)，電流密度越大，造成電弧錐形越明顯。2023/1/28 97楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 極性的影響陰極收縮嚴(yán)重 斑點(diǎn)力作用，熔滴尺寸不同2023/1/28 98楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 氣體介質(zhì)的影響n 導(dǎo)熱性強(qiáng)或多原子氣體消耗的熱量多，引起電弧收縮，電弧力增強(qiáng)。n 氣體流量及電弧空間壓力增強(qiáng)，也會引起電弧收縮。2023/1/28 99楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 鎢極端部幾何形狀2023/1/28 100楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊接電弧的穩(wěn)定性n 定義：電弧產(chǎn)生穩(wěn)定燃燒（不產(chǎn)生斷弧、飄移和偏吹等）的程度n 意義：是保證焊接質(zhì)量的一個重要因素n 影響因素：操作技術(shù)、焊接電源特性、焊接材料特性、焊接工藝特性及磁偏吹等2023/1/28 101楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊接電源的影響：n 電弧的靜特性：電弧燃燒時，兩極間穩(wěn)態(tài)的電壓和電流關(guān)系曲線稱為電弧靜特性曲線。n 電弧靜特性曲線是在某一電弧長度數(shù)值下，在穩(wěn)定的保護(hù)氣流量和電極條件下，改變電弧電流數(shù)值，在電弧達(dá)到穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下，所對應(yīng)的電弧電壓曲線2023/1/28 102楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 靜特性曲線形狀負(fù)阻特性平特性 上升特性熱損失小于熱輸入，提高了電弧溫度及電離度金屬蒸汽發(fā)射等離子流2023/1/28 103楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 負(fù)阻特性： 電流較小 ， 電弧熱量 較低，其間的電子 電離度低 ，電弧的導(dǎo)電性較差，需要有較高的電場推動電荷運(yùn)動；電弧陰極區(qū) ，由于電極溫度低，電子提供能力較差，不能實(shí)現(xiàn)大量的電子發(fā)射，會形成比較強(qiáng)的陰極電壓降。2023/1/28 104楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電流增加時， 弧柱溫度 增加，電弧中的粒子的電離度增加，電弧的導(dǎo)電性增強(qiáng)，同時電極溫度提高， 陰極 熱發(fā)射能力增強(qiáng)，陰極電壓降低； 陽極 蒸發(fā)加劇，陽極電壓降低。n 即在電極溫度和電弧溫度較高的情況下，電弧中產(chǎn)生和運(yùn)動等量的電荷不需要更強(qiáng)的電場。2023/1/28 105楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 對于 弧柱區(qū) ，主要從弧柱產(chǎn)熱和散熱的平衡的角度考慮：n 在小電流區(qū)，如果電流增加 4倍，假設(shè)電流密度一定，即弧柱直徑增加 2倍，弧柱向周圍的熱量損失隨之增加 2倍，而弧柱內(nèi)的熱量卻增加 4倍，這時如果電弧電壓仍然保持不變，那么就違背了最小電壓原理。2023/1/28 106楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 平特性：電流進(jìn)一步增大，電弧 等離子氣流 增強(qiáng)，除電弧表面積增加造成的熱損失外，等離子氣流的流動對電弧產(chǎn)生附加的冷卻作用，因此在一定的電弧區(qū)間內(nèi)，電弧電壓自動的維持一定的數(shù)值，保證產(chǎn)熱和散熱的平衡。2023/1/28 107楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 上升特性：在大電流區(qū)，電弧中的等離子氣流更加強(qiáng)烈，而由于 電弧自身磁場的作用 ，電弧的截面不能隨電流的增加而同步增加，電弧的電導(dǎo)率減小，要保證較大的電流通過相對比較小的截面，需要更高的電場。2023/1/28 108楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電弧靜特性的 3各階段，并不是各種電弧中都能夠表現(xiàn)出來，還受到電弧形態(tài)和電極的條件的影響。n GTA焊接的靜特性一般可以明顯的表現(xiàn)出 3個區(qū)段特性2023/1/28 109楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n GMA焊接由于通常采用較細(xì)的電極焊絲，可使用的電流一般在中等數(shù)值以上，電弧多呈現(xiàn)圓錐形，等離子氣流作用強(qiáng)烈，靜特性一般呈現(xiàn)上升特性。2023/1/28 110楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n SAW電弧埋在焊劑層的下邊，受到焊劑層的覆蓋，電弧的熱損失小，且沒有等離子氣流的存在，一般使用較粗的焊絲大電流焊接，一般為下降特性。2023/1/28 111楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊接電弧動特性：焊接電流隨時間以一定的形勢變化時，電弧電壓的表現(xiàn)，反映的是電弧導(dǎo)電性能對電流變化的響應(yīng)能力。2023/1/28 112楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 直流電弧的動特性：采用一定形式的變動電流進(jìn)行焊接時，電流電壓的關(guān)系曲線。恒定直流電弧沒有動特性問題。2023/1/28 113楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 交流電弧動特性2023/1/28 114楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電源種類對電弧穩(wěn)定性的影響（交流、直流）n 空載電壓對電弧穩(wěn)定性的影響2023/1/28 115楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊接材料– 藥皮成分（穩(wěn)弧劑、電離能高的成分）– 藥皮偏心、局部脫落2023/1/28 116楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 焊接電流（越大越穩(wěn)定）– 電離度、熱發(fā)射能力增強(qiáng)– 斷弧弧長增加2023/1/28 117楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 電弧的剛直性（挺直性、挺度）：電弧作為柔性導(dǎo)體抵抗外界干擾，力求保持焊接電流沿電極軸向流動的性能，這種性能是電弧自身磁場決定的。n 電磁力是產(chǎn)生電弧剛直性的主要原因。2023/1/28 118楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 磁偏吹：實(shí)際焊接過程中，由于受到很多因素的影響，電弧周圍磁力線均勻分布的狀態(tài)被破壞，使電弧偏離焊絲（條）軸線方向，這種現(xiàn)象稱為 ~，或者電弧偏吹。n 結(jié)果：影響焊接質(zhì)量2023/1/28 119楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 磁偏吹影響因素– 導(dǎo)線連接位置– 電弧附近電磁鐵– 磁性回路– 焊接位置2023/1/28 120楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性導(dǎo)線接線位置引起的磁偏吹 2023/1/28 121楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性 平行電弧間的磁偏吹 2023/1/28 122楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性電弧附近的鐵磁性物質(zhì)引起的磁偏吹 2023/1/28 123楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性電弧處于工件端部時產(chǎn)生的磁偏吹 2023/1/28 124楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 減少磁偏吹的措施– 可能時采用交流電源代替直流電源– 盡量采用短弧進(jìn)行焊接– 對于長和大的工件采用兩端接地的方法– 如果工件有剩磁，焊接前應(yīng)消除– 避免周圍鐵磁性物質(zhì)的影響– 用厚藥皮焊條代替薄藥皮焊條2023/1/28 125楊建國楊建國焊接電弧的工藝特性n 其他影響穩(wěn)定性的因素：– 表面清潔狀態(tài)– 氣流2023/1/28 126楊建國楊建國焊絲的熔化與熔滴過渡n 熔滴過渡n 定義：電弧焊時，焊絲的末端在電弧的高溫作用下加熱熔化，形成熔滴通過電弧空間向熔池轉(zhuǎn)移的過程，稱為 ~n 焊絲形成的熔滴作為填充金屬與熔化的母材共同形成焊縫，因此，焊絲的加熱熔化及熔滴的過渡過程將對焊接過程和焊縫質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。2023/1/28 127楊建國楊建國焊絲的熔化與熔滴過渡n 焊絲的加熱與熔化特性n 熔滴上的作用力n 熔滴過渡的主要形式及特點(diǎn)2023/1/28 128楊建國楊建國焊絲的熔化與熔滴過渡焊絲的加熱與熔化特性n 熔化極電弧焊：焊絲的熔化主要依靠陰極區(qū)或者陽極區(qū)產(chǎn)生的熱量以及焊絲伸出長度上的