电弧焊焊接方法与设备使用.ppt

一、焊接电弧的物理基础 （一）电弧及其电场强度分布 电弧:一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。 　1、焊丝的热源 　电弧热（主）+电阻热（次） + + + - + + - - 电流 + F左 F右 接线位置引起的磁偏吹 + + + + - - + - + + + + - + + - - 电流 + F左 F右 磁性物质引起的磁偏吹 - - - - + + 工件两端同时接地线，以消除不对称；或使用交流电源。 尽可能在周围无铁磁物质处焊接。 5、其它： 电弧太长，电弧摆动，飞溅大；焊接处有异物；强风、气流； 焊丝端部的熔化金属以滴状受各种力经电弧空间进入熔池的过程。 焊丝形成的熔滴作为填充金属与熔化的母材共同形成焊缝，因此，焊丝的加热熔化及熔滴的过渡过程将对焊接过程和焊缝质量产生直接的影响。 熔滴过渡 熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象----飞溅。 第二节 焊丝的熔化与熔滴过渡 一、焊丝的加热和熔化特性 熔化极电弧焊：焊丝的熔化主要依靠阴极区或阳极区的产热及焊丝伸出长度上的电阻热。弧柱区产热对于焊丝的加热熔化作用较小。 非熔化极电弧焊：主要靠弧柱区产热熔化焊丝。 （1）电弧热 阴极区：Pk=IUk-IUw-IUT 阳极区：Pa=IUa+IUw+IUT 当弧柱温度为6000K左右，UT＜1V；当电流密度较大， Ua≈0，故： 阴极区：Pk≈IUk-IUw= I（Uk-Uw） 焊丝接负时：焊丝的加热与熔化取决于（Uk-Uw）。很多因素影响阴极电子发射，即影响的Uk大小。 阳极区：Pa≈IUw 焊丝接正时：主要取决于材料逸出功和电流的大小。 熔化极气体保护焊时，焊丝材料作为冷阴极材料，UkUw ，则PkPa。所以，同种材料，相同电流的作用下，焊丝作为阴极的产热将比焊丝作为阳极时产热多。因为散热条件相近，所以焊丝接负时比焊丝接正时熔化快。 LH Ls 电源 送丝轮 导电嘴 la （2）电阻热 在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度，用Ls表示）有焊接电流通过，所产生的电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速度。特别是焊丝比较细和焊丝的电阻系数比较大时（如不锈钢），这种影响更加明显。 PR=I2Rs Rs=ρLs/S 电阻热与伸出长度部分的电阻以及通过的I有关。 熔化极气体保护焊时，通常伸出长度Ls=10~30mm，对于导电良好的铝和铜等金属，PR与Pa或PK相比很小，可忽略不计；而对于钢和钛等材料，电阻率高。 PR与Pa或PK相比很大，不可忽略。 用于加热和熔化焊丝的总热量P是单位时间内电弧热和电阻热提供的能量。 材料不同，则电阻率不同，相应的电阻就会不同，相同伸出长度，相同电流条件下，电阻热也不同。 P=Pa（k）+PR 区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念： 熔敷速度(kg/h) 熔敷系数(g/A?h) 熔敷效率(%) 飞溅率(%) 　 损失系数(%) 2、焊丝的熔化特性 焊丝的熔化速度Vm：单位时间内，焊丝的熔化量。单位： (mm/min kg/h) 焊丝的熔化特性：焊丝的Vm和I之间的关系。其主要与焊丝材料及焊丝直径有关。 单位时间内，由单位电流所熔化的焊丝量（长度，重量），叫：熔化系数?m，单位：g/A·S cm/A·S ?m= Vm /I 材料不同：电阻率、熔化系数不同 伸出长度：电阻不同 焊丝直径：电阻不同、导热能力不同 二、熔滴上的作用力 是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。 1、重力 2、表面张力 3、电弧力（其包含几项力在内） 4、熔滴爆破力 5、电弧的气体吹送力 1、重力：当焊丝直径较大而I较小时，在平焊位置的情况下，使熔滴脱离焊丝的力主要是重力。 Fg=mg=4/3 πr3 ρg 重力大于表面张力时，熔滴就要脱离焊丝。 立焊和仰焊时，重力阻碍熔滴过渡。 对熔滴过渡的影响因焊接位置的不同而不同！ 表面张力系数 与材料成分、温度、气体介质等因素有关 焊丝半径 2、表面张力 在焊条端头上主要保持熔滴的主要作用力。 Fσ=2πRσ 平焊时，阻碍熔滴过渡，因此只要能使Fσ减小的措施，都有利于平焊时的熔滴过渡。 使用小直径焊丝或者表面张力小的焊丝就能达到减小表面张力的目的。 在液滴上有少量的表面活性物质时，可以降低σ 。 在液态钢中，最大的表面活化物质是O和S，纯铁被氧饱和后，表面张力系数由1220×10-3N/m变为1030