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第1章 電弧焊基礎(chǔ)知識1焊接的概念：焊接的概念：通過適當?shù)奈锢砘瘜W過程（加熱或者加壓，或者兩者同時進行，用或不用填充材料）使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。2電弧的概念：電弧是在一定條件下電荷通過電極間氣體空間的一種導電過程，或者說是一種氣體放電現(xiàn)象。三 電弧中帶電粒子的產(chǎn)生：電弧是由兩個電極和它們之間的氣體空間組成。電弧中的帶電粒子主要依靠兩電極之間的氣體電離和電極發(fā)射電子兩個物理過程所產(chǎn)生的，同時也伴隨著解離、激勵、擴散、復合、負離子的產(chǎn)生等過程。四 電離與激勵（一）電離：在一定條件下中性氣體分子或 原子分離為正離子和電子的現(xiàn)象稱為電離。 電離的種類： 1 .熱電離： 2. 電場電離： 3.光電離：（二）電子發(fā)射： 1、熱發(fā)射 金屬表面承受熱作用而產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象。高溫下氣體粒子受熱的作用相互碰撞而產(chǎn)生的電離稱為熱電離。熱陰極： W、C 電極的最高溫度不能超過沸點； 冷陰極： Fe,Cu,Al,Mg等。影響因素：溫度、材質(zhì)、表面形態(tài) 2、電場發(fā)射： 當金屬表面空間存在一定強度的正電場時，金屬內(nèi)的自由電子受此電場靜電庫倫力的作用，當此力達到一定程度時，電子可飛出金屬表面，這種現(xiàn)象稱電場發(fā)射。對低沸點材料，電場發(fā)射對陰極區(qū)提供帶電粒子起重要作用。影響因素：溫度、材質(zhì)、電場大小3、光發(fā)射： 當金屬表面接受光輻射時，也可使金屬表面自由電子能量增加，沖破金屬表面的約束飛到金屬外面來，這種現(xiàn)象稱為光發(fā)射。4、粒子碰撞發(fā)射： 高速運動的粒子（電子或離子）碰撞金屬表面時，將能量傳給金屬表面的自由電子，使其能量增加而跑出金屬表面，這種現(xiàn)象稱為粒子碰撞發(fā)射。（三）.負離子形成 n在一定條件下，有些中性原子或分子能吸附一個電子而形成負離子，形成過程中放出熱量。表征形成負離子的能力，用電子親和能表示。親和能大，電弧氣氛中形成的負離子就多，電弧的導電能力就差。負離子形成一般發(fā)生在電弧的外圍溫度低的區(qū)域，中性原子或分子捕獲運動動能較低的電子。 五、焊接電弧的構(gòu)成及其導電特性陰極區(qū) 10-410-6cm ； 弧柱區(qū) ; 陽極區(qū) 10-210-3cm六陰極區(qū)的導電機構(gòu)1.熱發(fā)射型導電機構(gòu)；2.電場發(fā)射型導電機構(gòu)；3.等離子型導電機構(gòu)七、斑點1.陰極斑點：陰極通過微小的斑點發(fā)射電子，這些斑點上的電流密度很高，稱為陰極斑點。電流密度：5105107A/cm 2。 形成陰極斑點的條件決定了焊接過程中一些現(xiàn)象的產(chǎn)生，即陰極表面上熱發(fā)射性能強的物質(zhì)有吸引電弧的作用；陰極斑點有自動跳向溫度高、熱收射強的物質(zhì)上的性能。如果金屬表面有低逸出功的氧化膜存在時，陰極斑點有自動尋找氧化膜的傾向。 2.陽極斑點： 由于陽極斑點的形成條件之一是金屬的蒸發(fā)，因此金屬表面覆蓋氧化膜時，同陰極斑點的情況相反，陽極斑點則有避開氧化膜而去自動尋找純金屬表面的傾向。 八、電弧力1.電磁力： 當電流在一個導體中流過時，整個電流可看成是由許多平行的電流線組成，這些電流線間將產(chǎn)生相互吸引力，使導體斷面有收縮的傾向，這種收縮現(xiàn)象謂之電磁收縮效應(yīng)，而作用的力稱為電磁收縮力或電磁力。 2.等離子流力：在電弧中由于電弧推力引起高溫氣流的運動所形成的力稱為等離子流力。 等離子流力除影響焊縫形狀外，它還有促進熔滴過渡、攪拌熔池、增加電弧的挺度等作用。3.斑點力：斑點力在一定條件下將阻礙焊條熔化金屬的過渡。4.爆破力： 熔滴短路過渡時由電磁收縮力及液柱小橋氣化爆斷引起，促進短路過渡，但會造成飛濺。5.細熔滴沖擊力： 富Ar氣體射流過渡焊接時，熔化金屬形成連續(xù)細滴沿焊絲軸向高速射向熔池，產(chǎn)生很大的沖擊力，九、電弧自身磁場的作用（一）是產(chǎn)生磁收縮力，促進熔滴過渡，保證一定的熔深，使電弧具有剛直性；影響因素 ：電流大??；氣體介質(zhì) 壓縮程度；電極形狀（二）是在一定條件下，會帶來磁偏吹現(xiàn)象，使電弧不穩(wěn)定，影響焊接過程及焊縫成形。種類導線接線位置引起的磁偏吹（直流）電弧附近的鐵磁物質(zhì)引起的磁偏吹；剩磁引起的磁偏吹；交流電弧的磁偏吹。解決辦法： 以交代直 ；短弧焊；工件消磁、避免周圍鐵磁物質(zhì) ；對于長和大的工件可采用兩邊連接地線的方法；選用厚皮焊條。十、焊絲的熔化速度、熔化系數(shù)及影響因素（一） 熔化速度：單位時間熔化焊絲的重量或長度（m/h；g/h）。（二） 熔化系數(shù)：單位時間內(nèi)通過單位電流時焊絲熔化的重量或長度（m/Ah;g/Ah）。影響因素：焊接電流與電壓 電流極性 保護氣體介質(zhì) 電阻熱十一、熔滴過渡概念：焊絲（條）端頭的金屬在電弧熱作用下被加熱熔化形成熔滴，并在各種力的作用下脫離焊絲（條）進入熔池，稱之為熔滴過渡。十二熔滴上的作用力（一）表面張力 表面張力一方面使熔滴形成縮頸，另一方面是熔滴的主要維持力。 1 與材料成分有關(guān)2 熔滴上有表面活化物質(zhì)時，可以大大降低表面張力系數(shù)3 與氣體介質(zhì)有關(guān) 4 與熔滴溫度有關(guān)（二）重力：作用：平焊（推力）； 立、仰焊（阻力）（三）電磁力 ：當dGdD易過渡; dGI臨 接觸過渡 短路過渡形式的電弧穩(wěn)定，飛濺較小，成形良好，是目前薄板件和全位置焊接生產(chǎn)中常用的焊接方式 。渣壁過渡：形成條件：涂料焊條手弧焊，埋弧焊十四 焊縫和熔池的形狀及尺寸（一）焊縫形狀 焊縫形狀是指焊縫橫截面的形狀，一般以熔深H 、熔寬 B和余高a來表示。（二）焊接條件對焊縫成形影響：1電流主要確定熔深；2.電弧電壓主要確定熔寬；3.焊接速度重要參數(shù)其他因素的影響1.電流種類、極性 熔化極焊直流反接時的H、B大， Pk大 。TIG焊正接時H，B大，PA大 2.焊絲直徑和伸出長度： - 電弧收縮 F-H； B一般情況下，同時需提高UfL-Pm m a 第三章 埋弧焊埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是一種重要的焊接方法，其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點，使其成為壓力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。近年來，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響。從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來看，埋弧焊約占10%左右，且多年來一直變化不大。當焊絲確定以后（通常取決于所焊的鋼種），配套用的焊劑則成為關(guān)鍵材料，它直接影響焊縫金屬的力學性能（特別是塑性及低溫韌性）、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等。焊絲與焊劑的配用重量比為焊絲：焊劑=1.11.6，視焊接接頭類型、所用焊劑種類、焊接規(guī)范參數(shù)而定。與熔煉焊劑相比，燒結(jié)焊劑用量較為節(jié)省，約可少用20%左右。我國采用焊劑量在5萬噸左右波動，其中70%約為熔煉焊劑，余為非熔煉焊劑。歐美工業(yè)發(fā)達國家以非熔煉型焊劑為主，約在80%、90%以上，但仍然有熔煉型焊劑生產(chǎn)銷售，熔煉焊劑這種持久的生產(chǎn)力與其固有的一些特點有關(guān)。近年來，在我國出現(xiàn)了一種鋼筋的新的焊接方法，即豎向鋼筋電弧電渣壓力焊。與以前的鋼筋搭接手工電弧焊法相比，可節(jié)約鋼材15%以上，生產(chǎn)率大大提高，焊接材料消耗費用也有所降低，確有取代后者的發(fā)展趨勢，應(yīng)用日益廣泛。該方法主要使用熔煉焊劑，它起到維弧、電渣加熱、金屬凝固模體等作用。目前我國熔煉焊劑的五分之一左右用于豎向鋼筋的焊接。我國的錳礦資源比較缺乏，特別是適于生產(chǎn)熔煉焊劑的品位高、磷含量低、鐵含量低的錳礦就更少了。全國僅在廣西、云南、湖南等省有錳礦礦脈，經(jīng)過多年開采，符合生產(chǎn)焊劑的錳礦商品日漸緊張。為取代高錳渣系焊劑，研制、推廣中錳、低錳焊劑已成為客觀需要的緊迫任務(wù)。隨著含適量錳焊絲的生產(chǎn)供應(yīng)的擴大，中錳、低錳渣系焊劑應(yīng)該有廣闊的市場。關(guān)于商品焊劑的技術(shù)性能說明，目前在行業(yè)上的通常作法是，熔煉焊劑給出其化學成分及配一種焊絲的熔敷金屬力學性能，燒結(jié)焊劑只給出其渣系構(gòu)成及配一種焊絲的熔敷金屬力學性能。這似乎實用性不夠。很少有用戶對焊劑的化學成分逐批進行化學成分分析，因為除了分析方法及設(shè)備上的難度外，其結(jié)果與用戶的使用要求之間尚相距甚遠。建議焊劑生產(chǎn)商在產(chǎn)品說明中提供含如下技術(shù)內(nèi)容的信息。首先是焊劑的堿度，可按IIW的推薦公式來計算。在焊接低合金高強度鋼用焊劑的國家標準中，對此亦有說明，參見GB12470，低合金鋼埋弧焊用焊劑。焊劑堿度是標志焊劑冶金性能、工藝性能、電流種類及可焊鋼材等級等的第一位的技術(shù)指標。其次是提供最適合于匹配使用的幾種焊絲熔敷金屬的力學性能，使用戶選材有較大的空間。要特別推薦焊劑生產(chǎn)商提供焊劑的冶金行為圖，即結(jié)構(gòu)鋼用焊劑對合金元素的燒損過渡圖（簡指增硅量、焊絲含錳量中性點百分含量），不銹鋼用焊劑的增碳傾向及鉻含量的燒損過渡圖。這樣，用戶可根據(jù)所選用焊絲的化學成分、焊劑對含金元素的燒損過渡影響，接頭類型及焊接規(guī)范參數(shù)等因素，預測出所焊焊縫金屬的化學成分及力學性能，與其待焊產(chǎn)品的技術(shù)要求作比較，具有直接的參考作用，就目前焊劑業(yè)生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力而言，完成這樣的工作確實有一定的難度，建議他們與科研單位、大型用戶合作，形成能反映本企業(yè)焊劑產(chǎn)品特點、技術(shù)內(nèi)容含量高的產(chǎn)品說明書。進一步說，科研單位可開發(fā)出這樣的軟件，供用戶使用或補充已有的焊接技術(shù)計算機專家系統(tǒng)。一 定義 埋弧焊是 電弧在焊劑層下燃燒 ，焊絲自動送進的電弧焊方法。 優(yōu)點: 1） 生產(chǎn)效率高 2 ）焊縫質(zhì)量高(氣、渣聯(lián)合保護） 3）勞動條件好（無弧光輻射，自動化操作） 4 )適合于焊黑色金屬和不易氧化的金屬；厚板;長縫；平焊縫 缺點二 焊劑的分類1按制造方式分： 1）熔煉焊劑 熔煉溫度1500 1600 2） 燒結(jié)焊劑 3） 粘結(jié)焊劑； 2按熔渣堿度分 1）酸性 工藝性能好，交直流兩用，焊縫韌性低 2）中性 性能介于酸堿性之間3） 堿性 反之； 3化學成分分類： 1） MnO（無、低、中、高） 2）SiO2（低、中、高） 3）CaF2（低、中、高）三 常用埋弧焊技術(shù):1 焊前準備1）.坡口設(shè)計及加工：14mm，可不開坡口 ；1422mm，開“V”坡口 ；2250mm，開“X”坡口。 ；另還有“U”、雙面“U”形，因加工較難故用得較少。 坡口加工：用刨邊機或氣割 2） 焊前清理 焊縫20毫米內(nèi)的銹斑、油污、氧化皮清理干凈四 常見缺陷及防止辦法： 1.成形缺陷 熔寬不均勻、余高大、咬邊、未焊透、燒穿、熔池流淌2.冶金缺陷 : 1)氣孔 2)裂縫 3)夾渣第四章 熔化極氣體保護電弧焊一、熔化極氣體保護焊原理二依據(jù)焊絲結(jié)構(gòu)分類：1 實芯焊絲氣體保護焊 2 藥芯焊絲電弧焊;依據(jù)保護氣體分類：1)惰性氣體保護焊 2）混合氣體保護焊 3 CO2氣體保護焊三、氣體選擇遵循的原則:1 對焊縫性能無害原則 2 改善工藝及焊縫質(zhì)量原則 3 提高工藝技術(shù)水平原則四 熔滴過渡類型的選擇 ：1 MIG焊常用的熔滴過渡形式主要有連續(xù)射流過渡（包括射流過渡、亞射流過渡和旋轉(zhuǎn)射流過渡） 、脈沖射流過渡和短路過渡。 2 射流過渡主要用于中厚板和大厚板的水平對接及水平角接；脈沖射流過渡除可用于上述情況外，還可用于全位置焊接； 3 短路過渡一般用于薄板及全位置焊接五、焊縫起皺及解決辦法 ：1 定義 在增大電流時，當陰極斑點在弧坑集中，引起電弧力劇增，從而將高溫熔化金屬由弧坑排擠到工件表面，形成未熔合和氧化 、氮化。這種過程引起的焊縫表面焊接質(zhì)量問題總稱為焊縫起皺。2 解決辦法：1） 減小焊接電流，減小電弧力 2） 壓低電弧，減小陰極斑點的活動區(qū) 3） 加強氣體保護，防止弧坑金屬與工件表面金屬氧化、氮化六 熔滴過渡類型1亞射流過渡的特點：短弧，碟狀電弧，“啪啪”聲，熔滴過渡頻率減小，熔滴尺寸增大。2 鋁焊絲亞射流過渡重要特性：焊絲熔化系數(shù)隨可見弧長的縮短而增大 。七 熔化極混合氣體保護焊1、He比Ar 熱導率高，電弧電壓高，價格高 Ar+He電弧溫度提高，射流射滴，改善焊縫成形，提高焊縫致密度，尤其適于焊鋁及其合金，銅及其合金和熱敏感性強的高導熱材料。2、Ar+O2 Ar+15%O2焊不銹鋼、高合金鋼，克服陰極漂移，射流過渡，指狀熔深。Ar+20%O2焊普低鋼，提高電弧溫度，改善指狀熔深3 Ar+CO2 Ar+30%CO2 ：焊碳鋼、普低鋼，沖擊韌性好，工藝性能好，克服了純Ar陰極漂移、氣孔、咬邊、焊縫成形不良、指狀熔深等問題 。4 Ar+CO2+O2 Ar+15%CO2+5%O2：焊低碳鋼、低合金鋼，最佳的焊縫成形，接頭質(zhì)量，熔滴過渡和電弧的穩(wěn)定性。5 Ar+N2 Ar+20%N2提高電弧功率，價廉，質(zhì)量不如Ar+He 存在飛濺、成形稍差。焊銅及其合金 。6 Ar+H2 焊Ni及其合金Ar+0,I=0）; 2、 焊接 （ FFw，0,I=Iw ） 3 、維持（ F0 ,I=0 ） 4、休止（ F0,I=0七 對焊特點與形式特點：效率高、易于實現(xiàn)自動焊形式：電阻對焊 閃光對焊 滾對焊 八 閃光對焊 特點；應(yīng)用 連續(xù)閃光對焊焊接循環(huán)由閃光、頂鍛、保持、休止等程序組成。預熱閃光對焊則在其焊接循環(huán)中上設(shè)有預熱程序第九章 金屬焊接性基礎(chǔ)一、金屬焊接性的定義： 金屬材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預定服役要求的能力 1 金屬的焊接性能包括兩方面的內(nèi)容：工藝性能；使用性能。工藝性能 ：工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)、無缺陷的焊接接頭的能力。包括熱焊接性和冶金焊接性兩方面。 1） 熱焊接性是指焊接熱過程對焊接熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度，它用于評定被焊金屬對熱作用的敏感性。2）冶金焊接性是指冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度，它包括合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)、氫、氧、氮的溶解，對氣孔、夾雜、裂紋等缺陷的敏感性。使用性能： 使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足各種使用性能的程度，其中包括常規(guī)的力學性能，低溫韌性，高溫蠕變，疲勞性能，持久強度，以及抗腐蝕性和耐磨性等。2、 影響焊接性的因素 1. 材料因素 母材、焊接材料 2. 工藝因素 焊接方法、焊接工藝參數(shù)和焊后熱處理等 3 . 設(shè)計因素 結(jié)構(gòu)形式、接頭形式、接口斷面的過渡、焊縫的位置，以及某些部位焊縫的集中程度造成多向應(yīng)力的狀態(tài)等 4. 服役條件 工作溫度、受載類別和工作環(huán)境等。三鋼焊接性判據(jù) ： 1 碳當量法 2 冷裂紋敏感指數(shù)（Pc）。四、常用焊接性試驗方法 ： （一） 斜Y形坡口焊接裂紋試驗法主要用于評定母材金屬焊接熱影響區(qū)