焊接方法第一章复习.ppt

本章考察重点: 焊接方法分类 电子发射形式 最小电压原理 电弧稳定性 电弧静特性曲线 电弧挺直性 焊接缺陷 电弧焊方法 —焊条电弧焊(SMAW) —气体保护非熔化极电弧焊 钨极氩弧焊(TIG或GTAW) 等离子弧焊(PAW) —气体保护熔化极电弧焊 熔化极氩弧焊(MIG) CO2电弧焊(或CO2焊) 混合气体保护熔化极电弧焊(MAG) 熔化极等离子弧焊接 —埋弧焊(SAW) —自保护电弧焊(如药芯焊丝焊接) —螺柱焊 电离和阴极电子发射是电弧产生和维持不可缺少的必要条件 阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维持电弧导电的原电子之源。 焊接电弧机理 -电弧中的带电粒子 电子发射的类型 热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射 实际焊接过程中常常是几种发射形式共存 焊接电弧机理 -阴极电子发射 焊接电弧机理 -阴极电子发射 热电子发射(Thermionic Emission) 阴极表面受热，当温度升高时（约3×103K），金属内部的自由电子动能加大，克服吸引力逸出到金属表面而产生的电子发射现象。 热发射强弱受到阴极材料沸点的影响，沸点高的钨或碳做阴极时，电极可以被加热到比较高的温度，通过热发射可以提供足够多的电子。 焊接电弧机理 场致发射(Field Emission) -阴极电子发射 定义：阴极表面空间存在一定强度的正电场时，阴极内部的电子将受到电场力的作用，当力达到一定程度电子就会逸出阴极表面，这种电子发射现象 冷阴极主要是这种发射电子的机理 阴极的热电子借助于外部电场的作用变得容易发射，而场致发射则不同于热电子发射，只要外部电场足够强，即使金属温度是0，电子也可以向外逸出。 冷阴极与热阴极 热阴极：当使用沸点高的材料W或C作电极时，阴极区的带电粒子主要靠热发射提供，这种阴极称为热阴极。 冷阴极：钢、铜、铝、镁等材料作阴极时，由于它们沸点很低，电极加热温度受沸点的限制不可能很高，热发射不能提供足够的带电粒子，此时电场发射起主要作用，这种电极称为冷阴极。 金属 W Fe Al Cu 纯金属 4.54 4.48 4.25 4.36 氧化物 3.92 3.9 3.85 常用金属的逸出功 可见有氧化物时逸出功比较低，所以电子容易从氧化膜逸出，形成阴极斑点。 焊接电弧物理基础 -阴极清理作用 阴极清理作用（氧化膜破碎作用） 惰性气氛中的电弧，母材为阴极，阴极斑点在母材上“扫动”，除去金属表面的氧化膜，露出洁净金属，称作---。 仅限于阴极+不含氧化性气氛的高纯度惰性气体 有色金属的MIG焊，母材为阴极 碰撞电离 电离的形式 热电离：气体粒子受热运动剧烈,发生碰撞形成的电离。 场致电离：两极区带电粒子在电场作用下运动加剧, 与中性粒子碰撞产生的电离。 光电离：中性粒子受光辐射作用产生的电离(次要途径)。 （一）弧柱区的导电特性 (电中性) 弧柱区既是维持电弧持续放电所必需的电子和阳离子之源，也是把电能有效转变为热能的发热体 最小电压原理: 在给定电流和电弧周围的条件（气体介质、温度、压力）一定时，电弧稳定燃烧时，其导电区的半径，应使电弧电场强度具有最小的数值。即电弧具有保持最小能量消耗的特性。 弧柱区E的大小代表电弧导电的难易程度，电导率与弧柱电离度及温度有关 =（E的大小与电弧气体介质有关；E的大小将随弧柱热损失情况而自行调整） 当电弧被周围介质冷却，要求产热增加，依据最小电压原理，电弧自动收缩，减少散热，但断面不能收缩太小，否则电流密度大使E增加过多，结果是，电弧自动调整收缩程度，以最小的E值增加达到能量增加与散热量增大的平衡。 焊接电弧特性 -焊接电弧的静特性 电弧的静特性：电弧燃烧时，两极间稳态的电压和电流关系曲线称为电弧静特性曲线。 电弧静特性曲线是在某一电弧长度数值下，在稳定的保护气流量和电极条件下，改变电弧电流数值，在电弧达到稳定燃烧状态下，所对应的电弧电压曲线 焊接电弧特性 -焊接电弧的静特性 静特性曲线形状 负阻特性 平特性 上升特性 ㈢、焊接电弧的稳定性 电弧稳定性的概念：电弧抵抗外界干扰，力求保持焊接电流沿电极轴向流动的性能。 电磁力是产生电弧刚直性的主要原因。 影响电弧稳定性的因素：电源、药皮（芯）、焊接电流、 磁偏吹、外界因素等 区别