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1、焊接物理,主讲教师：黄健康,1、焊接结合技术的发展历程 2、电弧焊方法的分类与特点 3、焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用,绪言,焊接：焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程(国家标准) 。焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程(维基百科) 。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域（熔池），熔池冷却凝固後便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。普通焊接与硬钎焊（brazing）和软钎焊（soldering）的区别在於软钎焊通过融化熔点较低（低於工件本身的熔点）的焊料来形成
2、连接，无需加热熔化工件本身。,焊接的定义,金属连接的历史可以追溯到数千年前，早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的兩河文明已開始使用软钎焊技術，主要见于金银器的制作工艺。前340年，在制造重达5.4吨的印度德里铁柱时，人们就采用了焊接技术。,焊接发展历史,1、1800年，汉弗里戴维爵士发现了电弧； 2、1885俄国人发明了炭弧焊，炭电极做阳极； 3、俄国科学家尼库莱斯拉夫耶诺夫与美国科学家CL哥芬发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型； 4、1907发明了焊条；,5、1886年，电阻焊； 6、1930年以后，钨极与氦气组合发展出TIG焊； 7、1945年前后发展出GMAW；
3、 8、1957年，电子束焊； 9、1960年，激光焊；,电弧焊方法的分类与特点,1、焊条焊接法，又称手工电弧焊（Shielded metal arc welding，SMAW）在焊接材料和消耗性的焊条之间， 通过施加高电压来形成电弧，焊条的芯 部分通常由钢制成，外层包覆有一层助 焊劑。在焊接过程中，助焊剂燃烧产生 二氧化碳，保护焊缝区免受氧化和污染。 电极芯则直接充当填充材料，不需要另 外添加焊料。,1、焊条焊接法，又称手工电弧焊（Shielded metal arc welding，SMAW）,焊条药皮的主要作用： 1、有利于电弧放电的产生，并且能够提高电弧的稳定性； 2、产生气体和形成熔渣
4、，隔离空气，保护电弧、熔滴及焊缝金属； 3、提高熔渣-金属反应使金属还原（脱氧），精炼焊缝金属； 4、根据需要对焊缝金属添加合金元素； 5、熔渣覆在焊接金属表面，焊缝表面形状规整。,2、钨极氩弧焊（Gas tungsten arc welding，GTAW） 或称钨-惰性气体（TIG焊）焊接（有时误称为氦弧焊）。它采用非消耗性的钨电极，惰性或半惰性的保护气体，以及额外的焊料。这种工艺拥有稳定的电弧和较高的焊接质量，特别适用于焊接板料，但这一工艺对操作者的要求较高，焊接速度相对较低。,3、等离子弧焊（Plasma arc welding，PAW），它采用钨电极和等离子气体来生成电弧。等离子弧焊的
5、电弧相对于钨极气体保护电弧焊更集中，使对等离子弧焊的横向控制显得尤为重要，因此这一技术对机械系统的要求较高。由于其电流较稳定，该方法与钨极气体保护电弧焊相比，焊深更大，焊接速度更快。它能够焊接钨极气体保护电弧焊所能焊接的几乎所有金属，唯一不能焊接的是镁。不锈钢自动焊接是等离子弧焊的重要应用。,3、等离子弧焊A、小电流等离子弧焊微束等离子焊接是一种小电流(通常小于30A)熔人型焊接工艺，为了保持小电流时电弧的稳定，一般采用小孔径压缩喷嘴(0612mm)及联合型电弧。即焊接时存在两个电弧，一个是燃烧于电极与喷嘴之间的非转移弧，另一个为燃烧于电极与焊件之间的转移弧，前者起着引弧和维弧作用，使转移弧在
6、电流小至05A时仍非常稳定，后者用于熔化工件。在产生普通等离子弧的基础上采取提高电弧稳定性措施，进一步加强电弧的压缩作用，减小电流和气流，缩小电弧室的尺寸。这样，就使微小的等离子焊枪喷嘴喷射出小的等离子弧焰流，如同缝纫机针一般细小。与钨极氩弧焊相比，微束等离子弧焊接的优点是： a可焊更薄的金属，最小可焊厚度为001mm b弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并能保持柱状特征，巳焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。,3、等离子弧焊B、小孔焊接法通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，与激光或电子束焊接一样，它能够在材料上形成充分的熔深。焊接时，随着焊接熔池的流动，金属
7、穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道。单道焊时，该过程可用于焊接较厚的材料（厚度不超过10mm的不锈钢） 等离子切割,4、气体保护金属极焊接方法（gas metal arc welding，GMAW），利用在连续给送的填充金属（熔化极）和工件之间建立的电弧加热金属而获得金属结合。电弧和熔融的熔池完全有外部供应的气体或气体混合物保护。包括MIG焊（惰性气体保护金属极电弧焊）、MAG焊（熔化极活性其他保护电弧焊）、CO2焊。某些分类也把CO2焊归类于MAG焊。,4、气体保护金属极焊接方法（gas metal arc welding，GMAW） A、MIG，Metal Inert Gas，铝，阴极清理 B、MAG，Metal Active Gas，钢，效率高,5、埋弧焊方法(submerged arc welding,SAW),是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。,6、自保护电弧焊方法(Self Shielded Arc Welding),7、螺柱焊方法（Arc Stud Welding）,焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用,焊丝熔化,电弧,熔池,力 温度 流动 电 磁,物理规律,
