【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力、斑點(diǎn)力等 2023/3/17 83 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 電磁收縮力 ? 電磁力：電流流經(jīng)距離不遠(yuǎn)的兩根平行導(dǎo)線時(shí)，電流同向相吸，異向相斥。他的大小與流過(guò)的電流大小成正比，與兩根導(dǎo)線之間的距離成反比。 2023/3/17 84 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)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。 2023/3/17 85 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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。 ? 產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)的力稱為電磁收縮力。 2023/3/17 86 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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)。 ? 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 2023/3/17 87 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(duì)熔池形成的壓力 ? 結(jié)果：碗狀熔深焊縫形狀。 ? 電磁攪拌（細(xì)化晶粒，排出氣體及熔渣） 2023/3/17 88 楊建國(guó) 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 2023/3/17 89 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 等離子流力：高溫氣流的高速運(yùn)動(dòng)，持續(xù)的沖向焊件，對(duì)熔池形成附加壓力。也稱為電磁動(dòng)壓力。 ? 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。 ? 電弧中心線上等離子流力最大。 ? 電流越大，中心線上的動(dòng)應(yīng)力幅值越大，分布區(qū)域越小。 2023/3/17 90 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(guò)渡工藝時(shí) ， 這種電弧的動(dòng)壓力較為顯著 。 ? 結(jié)果：指狀熔深 。 ? 增加電弧挺度 ， 促進(jìn)過(guò)渡 ， 增大熔深 ， 攪拌 2023/3/17 91 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 斑點(diǎn)力：電極上形成斑點(diǎn)時(shí)，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(duì)斑點(diǎn)產(chǎn)生的壓力，稱為 ~，或斑點(diǎn)壓力。 2023/3/17 92 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 陰極斑點(diǎn)力大于陽(yáng)極斑點(diǎn)力 ? 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 2023/3/17 93 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 斑點(diǎn)力阻礙熔滴過(guò)渡 ? 利用陽(yáng)極斑點(diǎn)壓力小的特點(diǎn)，直流焊接時(shí)，采用 直流反接 ? 利于熔滴過(guò)渡，減小飛濺 2023/3/17 94 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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 2023/3/17 95 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 電流和電壓的影響 2023/3/17 96 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 焊絲直徑的影響 ? 焊絲越細(xì)，電流密度越大，造成電弧錐形越明顯。 2023/3/17 97 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 極性的影響 陰極收縮嚴(yán)重 斑點(diǎn)力作用，熔滴尺寸不同 2023/3/17 98 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 氣體介質(zhì)的影響 ? 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) 。 ? 氣體流量及電弧空間壓力增強(qiáng) ， 也會(huì)引起電弧收縮 。 2023/3/17 99 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 鎢極端部幾何形狀 2023/3/17 100 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 焊接電弧的穩(wěn)定性 ? 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 ? 意義：是保證焊接質(zhì)量的一個(gè)重要因素 ? 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 2023/3/17 101 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 焊接電源的影響： ? 電弧的靜特性：電弧燃燒時(shí)，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。 ? 電弧靜特性曲線是在某一電弧長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的電弧電壓曲線 2023/3/17 102 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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 2023/3/17 103 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(chǎng)推動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)；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(huì)形成比較強(qiáng)的陰極電壓降 。 2023/3/17 104 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 電流增加時(shí) ， 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(shí)電極溫度提高 ， 陰極 熱發(fā)射能力增強(qiáng) ， 陰極電壓降低； 陽(yáng)極 蒸發(fā)加劇 ， 陽(yáng)極電壓降低 。 ? 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(dòng)等量的電荷不需要更強(qiáng)的電場(chǎng) 。 2023/3/17 105 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 對(duì)于 弧柱區(qū) ，主要從弧柱產(chǎn)熱和散熱的平衡的角度考慮： ? 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?chē)臒崃繐p失隨之增加 2倍 ，而弧柱內(nèi)的熱量卻增加 4倍 ， 這時(shí)如果電弧電壓仍然保持不變 ， 那么就違背了最小電壓原理 。 2023/3/17 106 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(dòng)對(duì)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(dòng)的維持一定的數(shù)值 ，保證產(chǎn)熱和散熱的平衡 。 2023/3/17 107 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(chǎng)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(guò)相對(duì)比較小的截面，需要更高的電場(chǎng)。 2023/3/17 108 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(lái) ， 還受到電弧形態(tài)和電極的條件的影響 。 ? GTA焊接的靜特性一般可以明顯的表現(xiàn)出 3個(gè)區(qū)段特性 2023/3/17 109 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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 。 2023/3/17 110 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(méi)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。 2023/3/17 111 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 焊接電弧動(dòng)特性：焊接電流隨時(shí)間以一定的形勢(shì)變化時(shí)，電弧電壓的表現(xiàn)，反映的是電弧導(dǎo)電性能對(duì)電流變化的響應(yīng)能力。 2023/3/17 112 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 直流電弧的動(dòng)特性：采用一定形式的變動(dòng)電流進(jìn)行焊接時(shí)，電流電壓的關(guān)系曲線。恒定直流電弧沒(méi)有動(dòng)特性問(wèn)題。 2023/3/17 113 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 交流電弧動(dòng)特性 2023/3/17 114 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 電源種類(lèi)對(duì)電弧穩(wěn)定性的影響（交流、直流） ? 空載電壓對(duì)電弧穩(wěn)定性的影響 2023/3/17 115 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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 2023/3/17 116 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(zhǎng)增加 2023/3/17 117 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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(dòng)的性能，這種性能是電弧自身磁場(chǎng)決定的。 ? 電磁力是產(chǎn)生電弧剛直性的主要原因。 2023/3/17 118 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 磁偏吹：實(shí)際焊接過(guò)程中 ， 由于受到很多因素的影響 ， 電弧周?chē)帕€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 。 ? 結(jié)果：影響焊接質(zhì)量 2023/3/17 119 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 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 2023/3/17 120 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 導(dǎo)線接線位置引起的磁偏吹 2023/3/17 121 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 平行電弧間的磁偏吹 2023/3/17 122 楊建國(guó) 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 2023/3/17 123 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 電弧處于工件端部時(shí)產(chǎn)生的磁偏吹 2023/3/17 124 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 減少磁偏吹的措施 –可能時(shí)采用交流電源代替直流電源 –盡量采用短弧進(jìn)行焊接 –對(duì)于長(zhǎng)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?chē)F磁性物質(zhì)的影響 –用厚藥皮焊條代替薄藥皮焊條 2023/3/17 125 楊建國(guó) 焊接電弧的工藝特性 ? 其他影響穩(wěn)定性的因素： –表面清潔狀態(tài) –氣流 2023/3/17 126 楊建國(guó) 焊絲的熔化與熔滴過(guò)渡 ? 熔滴過(guò)渡 ? 定義：電弧焊時(shí)，焊絲的末端在電弧的高溫作用下加熱熔化，形成熔滴通過(guò)電弧空間向熔池轉(zhuǎn)移的過(guò)程，稱為 ~ ? 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(guò)渡過(guò)程將對(duì)焊接過(guò)程和焊縫質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。 2023/3/17 127 楊建國(guó) 焊絲的熔化與熔滴過(guò)渡 ? 焊絲的加熱與熔化特性 ? 熔滴上的作用力 ? 熔滴過(guò)渡的主要形式及特點(diǎn) 2023/3/17 128 楊建國(guó) 焊絲的熔化與