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1、焊接方法与设备焊接方法与设备 绪论 基本内容基本内容掌握焊接基本概念、理解焊接本质、特点及分类一、基本概念：基本概念：焊接是通过适当的物理化学方法，使两个分离的固体通过原子间的结合力结合起来的一种连接方法。1)固体结合金属金属金属非金属非金属非金属2)依靠原子间的结合力-焊接本质通过原子间的结合力将两个固体连接起来，对于金属来说，必须产生金属键，也就是说，被连接表面要接近到原子晶格间距。3)要通过一定的物理、化学过程加热：电弧焊、钎焊加压：冷压焊加热+加压：电阻焊、扩散焊放大d要求达到：10nm10m因此：采取必要的措施。d氧化物三、焊接的分类焊接熔化焊：钎焊：压力焊：利用摩擦、扩散和加压等物
2、理作用，克服两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现连接的方法。利用一定的热源，使构件的被连接部位局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一体的方法称为熔焊。采用熔点比母材低的材料作钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点、但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料充满接头间隙，熔化钎料润湿母材表面，冷却后结晶形成冶金结合。加热压力焊钎钎料料加压熔化焊钎焊熔化焊：电弧焊气焊铝热焊电渣焊电子束焊激光焊电阻点焊电阻缝焊根据热源来分类电弧焊：熔化极电弧焊CO2焊埋弧焊 熔化极气体保护焊(GMAW) 钨 极 氩 弧 焊（GTAW）等离子弧焊非熔
3、化极电弧焊螺柱焊手工电弧焊 电弧焊电电源源电极电极工件工件二、二、焊接的特点：焊接的特点：1）焊接可将各个零部件直接连接起来，无需其他附加件，接头强度一般也能达到与母材相同，因此，焊接产品的重量轻、成本低。2）焊接接头是通过原子间的结合力实现的连接，均匀性及整体性好、刚度大，在外力作用下不像机械连接那样产生较大的变形。3）焊接结构具有良好的气密性、水密性，这是其他连接方法无法比拟的。4）可连接不同类型的金属材料、不同形状及尺寸的材料，可使金属结构中材料的分布更合理。5）可将结构复杂的大型构件分解为许多小型零部件分别加工，然后再将这些零部件焊接起来，这样就简化了金属结构的加工工艺、缩短了加工周期
4、。6）焊接是一种“柔性”加工工艺，既适用于大批量生产，又适用于小批量生产。第一章第一章焊接电弧焊接电弧一一基本要求基本要求熟练掌握本章的基本概念，理解并掌握最小电压原理、电弧力。了解电弧各个区域的组成、导电机构、产热机构、交流电弧的特点以及阴极斑点的特点及其对焊接质量的影响。二二基本概念基本概念电弧、气体放电、电离、电子发射、阴极斑点、阳极斑点、刚直性、磁偏吹、电离能、逸出功、电离电压、逸出电压三三难点难点1）最小电压原理2）电弧的导电机构四四重点重点1）电弧、电离、气体放电、刚直性、磁偏吹等一些基本概念。2）电弧力。3）电弧的产热机理。4）阴极斑点的特点。5）最小电压原理。1-11-1 电弧
5、物理基础电弧物理基础一）一）电弧的基本概念电弧的基本概念1、电弧电弧：电弧是一种气体放电气体放电 现象，通过放电将电能转变为热能与机械能。2、气体放电气体放电：两极间的气体被击穿而导电的过程。非自持放电：放电本身不能产生导电所需的带电粒子（A+、e）。自持放电：放电本身能产生导电所需的带电粒子（A+、e）；有暗放电、辉光放电、电弧放电等三种。+-电弧UaIa电弧放电辉光放电暗放电暗放电自持放电非自持放电UI导体导电二）二） 带电粒子的产生过程带电粒子的产生过程产生方式：电离：气体中性原子或分子（A）分离为一价正离子 （ A+ ）和电子（ e ）的过程。 电子发射： 金属表面逸出电子的现象（一）
6、电离与激励1、电离：在一定条件下中性原子分离成A+及e的现象。A A+ + e - Wi电离能：原子或分子电离所需要的能量 单位为ev 或J电子伏：一个电子被1V的电压所加速得到的能量。电离电压：电离能/电子带电量。一次电离：AA+e二次电离：A+A+en次电离：A（n-1）+An+eA+Ae2、 激励：气体原子得到的一定的能量，虽然小于Wi，但可使电子从低能级跃迁到高能级。这种现象叫激励。激励能：所需的最小外加能量叫激励能We。激励能电压：激励能We/e。3、能量传递方式1） 碰撞：粒子间通过相互碰撞而交换能量弹性碰撞：仅发生动能再分配非弹性碰撞：交换的能量势能，从而导致电离或激励。2）光幅
7、射：在光的辐射下，中性粒子直接吸收光量子的能量。AA+A-eAAeh eUi4、电离的分类：1） 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离实质：中性粒子通过与电子碰撞，接收电子能量而电离。 电离度：电离了的粒子数量与电离前离子数量之比。0.1%热解离：在热量的作用下，多原子分子分解为原子。解离能：分子热解离所需要的能量2） 电场作用下的电离：A+、e在电场作用下被加速、与A碰撞使其电离的过程。主要是e的作用：电子获得的能量是A+ 的4倍。3） 光电离：A直接捕捉光量子并吸收其能量而电离。波长越小越易促进光电离，电弧波长包括红外线、紫外线可见光、可使AI、K、Na原子光电离。但不能使Ar、He、Fe
8、等电离。（二）电子发射（二）电子发射1、基本概念1） 电子发射：电子从金属表面逸出的现象。对电弧导电起作用的主要是阴极的发射。2） 逸出功（Ww）：电子发射所需的最小能量。3） 逸出电压：Ww/e物理意义：Ww越小，引弧越容易，电弧稳弧性越好。4）主要影响因素：材料，K、Na之Ww较低。表面状态：有氧化物时，逸出功降低加入杂质，例如，钍、铈及镧等可降低Ww。-2、分类1）热发射：在热量的作用下产生的发射产生条件：阴极温度足够高特点：对阴极有冷却作用，这一点对TIG焊具有重要意义。可提高W极的载流能力。2）电场发射：金属表面的电子在电场力的作用下逸出的现象。特点：对阴极的冷却作用较小。3）光发射
9、：光幅射作用下产生的发射。实际电弧中产生光发射的可能性很小。4）粒子碰撞发射：高速运动的A+碰撞到阴极上导致的发射。库仑力（三）负离子的产生（三）负离子的产生中性离子与电子结合的过程，是一个放热过程，所放出的热被成为电子亲和能。A + e A- + W注意：1）亲和能高的原子易形成A-，但高温下不利于放热反应。2）交流电弧过零时，易形成。3）易在电弧周边形成。4）不利于电弧稳定。（四）扩散与复合扩散：电弧中心处A+、e较多，e易向周边运动。当周边电子浓度达到一定值后，在e吸引下，A+也向周边运动。从而在周边复合A+eA+WiA+A2A+WiA-Ae+A-+AAe三）三）电弧各区域的导电机构电弧
10、各区域的导电机构（一）区域组成（一）区域组成由阴极区、阳极区、弧柱三部分组成。1、阴极区：长度极短、电压较大、E（电场强度）极高2、阳极区：长度也极短、电压较大、E极高3、弧柱区长度基本上等于电弧长度，E较小UAUCUK阳极区阴极区弧柱-+10-5 10-6cm10-2 10-4cm（二）弧柱区的导电机构（二）弧柱区的导电机构所谓导电机构就是指带电粒子产生、运动方式。1、带电粒子的产生1）电离：热电离热电离光电离电场作用的电离2）阴极区注入的电子3）阳极区注入的正离子2、带电离子的运动A+冲向阴极正离子流IA+e冲向阳极电子流IeI=IA+Ie其中：IA+=0.1%IIe=99.9%I3、特点
11、：1）电中性；2）E小、Ua小IA+IeI三）、阴极区的导电机构1、阴极区在导电过程中的作用1)产生弧柱区导电所需要电子流 Ie=0.999I2)接收弧柱区来的正离子流IA+=0.001I2、热发射型1）产生条件：W、C阴极，且电流很大2）带电粒子的产生方式：热发射热阴极：弧柱导电所需要的电子可完全由热发生来产生的阴极。冷阴极：热发射能力不足的阴极。热阴极材料：熔点高的材料冷阴极材料：熔点低的材料。3）特点：无阴极区、无阴极压降Vk3、电场发射型导电机构1)条件： （a）W、C阴极、且I较小（b）AI、Fe、Cu作阴极2)带电离子产生方式（1）场发射（2）场电离（3）热发射（4）碰撞发射+-+
12、-Uk阴极区弧柱区电场发射型导电机构阴极热发射场发射碰撞发射场电离0.999Ic)特点：（1）阴极附近存在正电荷区阴极区（2）fe0.001I（3）阴极区断面收缩（4）阴极表面上产生阴极斑点3）等离子型导电机构A、条件：1）W、C阴极，且I较小：或AI、Fe、Cu阴极；且2）气压较小，UkL1纯ArAr+20%H2UaIa电离电压Ar15.7eVH13.5eVH215.5eV弧长影响物理性能：热分解、导热系数1-21-2焊接电弧的产热及温度分布焊接电弧的产热及温度分布 一）、焊接电弧的产热机构一）、焊接电弧的产热机构（一）弧柱的产热机构电能热能1、 本质：A+、e在电场作用下被加速、使其动能增
13、大的过程。其宏观表现即为温度上升产热由于运动速度，自由程度不同，A+、e得到的能量不同，TA+、Te、TA有可能不同。电子动能：定向运动动能Ie散乱运动动能热运动，表现为热能。2、产热量Pc=IaUa主要用于散热损失对流、幅射、传导。3影响因素不仅取决于电流。凡是影响Ua的因素均影响弧柱的产热。（二）阴极区的产热1本质：产生电子、接受正离子的过程中有能量变化，这些能量的平衡结果就是产热，由三部分组成：1）电子逸出阴极时消耗能量：-IUw2）电子进入弧柱前被电场（Ek）加速得到一部分能量：+IaUk3）电子进入弧柱时带走的能量：-IUT（温度等效电压）2、产热公式Pk=I（Uk-Uw-UT）3、
14、作用： 用于加热阴极（三）阳极区的产热机构1、 本质：接受电子、产生A+过程中伴随的能量转换，由三部分组成：1）e被UA加速所得到的能量：+eUA2）电子带来的逸出功：+IUw3）电子带来的相当于弧柱温度那部分能量+IUw2、产热公式PA=I（UA+Uw+UT）3、作用用于加热阳极二）、焊接电弧的热效率及能量密度二）、焊接电弧的热效率及能量密度（一）电弧总产热Pa=PC+PA+PK=I（UC+UK+UA）=IaUa（二）有效功率、热效率系数1有效功率：用于加热工件和焊丝的功率QE2热效率系数：=QE/Pa3影响的因素：1）焊接方法：TIG焊低、MIG、SAW高2）焊接规范：3）外部条件（三）能
15、量密度1单位有效加热面积上的热功率，单位为w/cm22功率密度越高H/B越大，焊接变形及HAZ越小。气焊电弧焊激光电子束1-10102-104106-107 106-108 三）、电弧的温度分布三）、电弧的温度分布（一）电弧的轴向温度分布影响温度分布的因素：1、功率密度2、电极材料3、高熔点氧化物（二）弧柱温度分布1、轴向1）二电极尺寸相等时，轴向温度分布均匀2）二电极尺寸不等，轴向温度分布不均匀，靠近尺寸较小的一端，温度较高。温度电流密度功率密度2、径向中心轴附近温度高，周边低（三）影响弧柱温度的因素1、电流，IaT2、气体介质：导热系数，热解离T3、电极材料4、拘束度2、径向中心轴附近温度
16、高，周边低（三）影响弧柱温度的因素1、电流，IaT2、气体介质：导热系数，热解离T3、电极材料4、拘束度：越大，电弧温度越高_+-弧柱的温度分布TTrL1-31-3 电弧力及其影响因素电弧力及其影响因素一）、电弧力1、电磁收缩力通过电弧（熔滴）的电流线之间的相互吸引力，对电弧或熔滴起着压缩作用，该力被称为电磁收缩力。1）圆柱形电弧电弧压力电弧推力式中：I-电流，R-电弧半径，K-系数流态导体中电磁收缩力的影响柱形导体中的电磁收缩力流体中压力各个方向相同，因此作用于焊条及工作上的轴向力为：2）锥形电弧压力 锥形电弧中沿轴向存在压力差，导至一轴向推力： 式中：I-电流，Rb-锥形弧柱下底面半径，R
17、a-锥形弧柱上底面半径ALF推焊丝锥形电弧母材2、等离子流力F推引起的高温气体流（等离子流）所形成的力叫等离子流力作用：1）促进熔滴过渡2）导致指状熔深分布：轴线处大，周边小3、斑点力由以下三部分组成,阴极斑点力大于阳极斑点力1）带电粒子撞击力阴：A+撞击大阳：e撞击：小2）蒸发反力阴：T高，力大阳：T低力小3）电磁收缩力阴：大阳：小等离子流力等离子流力的分布FPFF斑Fmg斑点力4、爆破力仅产生于短路过渡中，短路小桥汽化爆断所产生的力5、细熔滴的冲击力仅产生于MIG焊射流过渡，熔滴以很大的加速度冲击熔池，形成冲击力二）、影响因素1、气体介质导热好，易解离的气体，电弧力，特别是斑点力较大。2、
18、电弧电流及电压 电流增大，电弧力增大；电压增大，电弧力减小。3、W极或焊丝直径 直径越小，力越大4、极性：TIG焊时，DCSP大；而MIG焊正好相反。爆破力1-31-3 交流电弧的特点交流电弧的特点 一）、交流电弧电流为50H正弧波的电弧被称为交流电弧。方波交流电弧。1、特点：1）周期性地过0点2）再引燃再引燃电压Ur：再引燃所需的电压。小于引燃烧电压。2、交流电弧的燃烧过程1）纯阻性回路电弧阻性元件，因此a、ia同相位，有熄弧时间te，当te较大时，难以引燃2）感性回路利用电感的续流，蓄能作用，可将te降为0交流电源teU0UaIa纯阻性回路t电源电压电弧电压电弧电流电源电压电弧电压电弧电流
19、交流电源电感性回路3、交流电弧稳定燃烧的条件在回路中串一合适的电感二）、交流电弧的加热及力的特点1、加热Pa不断变化，对工件的加热效果用有效热功率表示。Wa=UaIa-波形修正系数Ua、Ia-电压及电流有效值2、电弧力的特点介于DCSP与DCRP之间，不易导致指状熔深.3、保护在相同的条件下，保护效果较差。1-5刚直性及磁偏吹刚直性及磁偏吹 一）、刚直性所谓刚直性是指电弧作为一柔软的导体抵抗外界干扰，力求保持电流沿轴向流动的能力。电弧的刚直性是由电弧的电磁场决定的，即电磁收缩力决定的。各运动的带电质点均受到指向焊条中心的力，该力使质点保持沿轴线流动。影响刚直性的因素：1）电流越大，刚直性越大；
20、2）拘束度越大，刚直性大3）热解离导热性大刚直性大+-FF自身磁场对刚直性的影响刚直性二）、磁偏吹1、 偏吹：电弧因周围磁力线不对称而偏向一侧的现象.偏向：磁力线疏的一侧2、引起磁偏吹的原因1）导线接法不合适2）铁磁性物质3）交流电弧的磁偏吹较较小原因：（1）涡流，涡流磁场低消原磁场（2）电弧偏吹运动为机械运动，而交流电弧的不均恒磁场以50Hz的频率变化。 +-+-电流+F左F右磁偏吹+-+-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-+第二章第二章 焊丝的加热及熔滴过渡焊丝的加热及熔滴过渡 要求要求1、 熟练掌握焊丝熔化速度、熔化系数、熔敷速度、熔敷
21、效率、熔敷系数、熔滴过渡及飞溅等基本概念。2、 掌握熔滴上受到的各种力及其对过渡的影响；3、 了解熔滴过渡的基本分类，各类熔滴过渡的基本特征；4、 掌握各种焊接方法的熔滴过度特点。5、 了解固有自调节作用。2-12-1焊丝的加热及熔化焊丝的加热及熔化一）、加热热源：一）、加热热源：（一）电弧热极区产热焊丝接阴极时：Pk=I（Uk-Uw-UT）I（Uk-Uw）UT很小，大概只有1V左右。焊丝接阳极时：PA=I（UA+Uw+UT）IUwUA很小，可忽略。讨论：TIG焊：PAPkMIG焊：PkPAPk受多种因素影响，而PA则不。LHLs电源送丝轮导电嘴la（二）干伸长度上的电阻热干伸长度：焊丝伸出导
22、电嘴之外的长度LsPR=I2RS=Ls/S影响因素：1）钢焊丝的PR大，因此干身长度的电阻热之影响较大；铝、铜PR小2）Ls越大，dS越小，则PR越大（三）总热源P=Pa+PR=I（Um+IRs）式中：焊丝接阴极时，Um=（Uk-Uw）焊丝接阳极时，Um=Uw二）、影响熔化速度、熔化系数的因素（一）基本概念熔化速度m：单位时间内焊丝的熔化量。单位：g/scm/s熔化系数m：单位时间内，由单位电流所熔化的焊丝量（长度，重量）单位：g/A.SCm/A.Sm=m/I（二）影响因素1、电流电流越大，熔化速度越大。m=KI（Um+IRs）m=m/I=K（Um+IRs）显然：1）电流1）I增大，m增大2）
23、对于Al焊丝，m几乎与I增大，对于钢焊丝，m随着I的增大而增大。2、电压Ua（La）大时，m与Ua无关Ua（La）较小时，Ua下降时m增大（如I不变则m），使电弧具有保持弧长稳定的能力。固有自调节作用：弧长较短时，m随La下降而增大，使得电弧具有抵抗外界干扰的保持稳定不变的能力，这种能力被成为固有自调节作用。UaIaa铝UaIa钢3、焊丝的极性焊丝接负时，m较大焊丝接正时，m较小4、气体介质焊丝接阳极时：m=KRm=KIUw与气体介质无关焊丝接阴极时：m=KI（Uk-Uw）Uk与气体介质有关，因此气体介质影响熔化速度，例如在Ar中加CO2可使m增大5、电阻热钢焊丝：ds越长，电阻热的影响越大。
24、铝焊丝，电阻热很小，影响不大。2-2 熔滴过渡和飞溅一）、基本概念熔滴过渡：焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔池的过程。飞溅：熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象。二）、熔滴上的作用力（一）表面张力1、焊丝与熔滴间的表面张力F，阻碍过渡，将熔滴保持在焊丝上。F=2Rs式中：为表面张力系数，Rs为焊丝半径。2、短路过渡时，熔滴与工件间的表面张力促进过渡F=2RP影响的因素：1）材料类型，例如，铁的表面张力系数大于铝2）温度，温度上升，表面张力系数降低3）表面活性物质，如钢液中有S或O时，表面张力系数降低。（二）重力熔滴的重力Fg=mg=r熔滴半径，密度FmgFFF表面张力重力作用：作用：1）平焊时促进过
25、渡；2）立焊，仰焊时阻碍过渡。（三）电磁收缩力电流线通过熔滴时的电磁收缩力1） 当Sb（斑点面积）Ss时,电磁线在熔滴中发散,F推向下,促进过渡。（四）斑点力其作用亦与斑点面积有关：1）Sb较大时，促进过渡2）Sb较小时，阻碍过渡熔滴中的电磁收缩力熔滴斑点力蒸发反力及带电粒子撞击力（五）爆破力熔滴爆破时，爆破力指向四面八方，即促进过渡，又导致飞溅（六）等离子流力从焊丝指向工件，总是促进过渡 FP爆破力二）、熔滴过渡的主要形式及特点（一）自由过渡熔滴脱离焊丝，由电弧空间进入熔池。1、滴状过渡1）大滴过渡特点：（1）aD=g（2）轴向（3）dDds2）大滴排斥特点：（1）aD=g（2）非轴向，有飞
26、溅（3）dDds2、细颗粒过渡，出现在CO2焊中特点：（1）aDg（2）非轴向（3）DDg（2）dDds（3）轴向性好（4）一次一滴2）射流特点：（1）aDg（2）dD485、熔合比：母材金属在焊缝中的含量调整熔合比可调整焊缝化学成分，改善性能。一般通过开坡口来实现。二）、影响焊缝形状尺寸的因素（一）焊接电流IaIa增大，H增大，a增大，B基本不变1、IaFa热源下移Hq=IUHH=kmI2、Ia增大，电弧分布半径增大但潜入工件深度大，限制r有效增大，B基本不变。减小。3、Ia，焊丝熔化量增加，B不变，a（二）电弧电压Uaq增加不多，增大，qm减小，因此，B、增大，H、a减小。通常，Ia选定后
27、，Ua也基本上定下来了。总是根据板厚选Ia，再由Ia选定Ua。（三）焊接速度将q/w定义为线能量，即单位长度的焊缝上输入的热量。w增大时，q/w减小，H、B、a等均减小为了促进生产率，应提高w，但为了保证焊透，应同时提高Ia，即采用大电流高速焊，这种方法易引起咬边。通常采用双弧焊或多弧焊来提高焊接速度。（四）电流的种类及极性TIG：PAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRPPAPKBDCSPBACBDCRPHDCSPHACHDCRP（五）电极形状、尺寸、伸出长度MIG焊：ds减小qmH、aBMIG、CO2、SAW等：TIG焊：dwwqmHB变化不大Ls减小qmH、a（六）坡口
28、、间隙用于增大H，调整熔合比，改善结晶条件。坡口、间隙越大，a（七）电极倾角前倾：电弧下液态金属厚，电弧潜入深度小，所以HBa后倾：相反（八）工件倾角下坡焊：重力阻止液金后排，电弧潜入深度减小，HaB易于导致满溢，未焊透等上坡焊：相反。A过大、咬边等缺陷（九）工件材料1、比热容C：C，Vm，则H及B2、密度：则H3、板厚：当H0.6时，无影响（十）焊剂、药皮及气体焊剂：稳弧性差EBH大压力大EH颗粒度小压力大EH气体：导热性高、解离严重 弧柱收缩EH3-3焊缝缺陷焊缝缺陷主要有：气孔、裂纹、夹渣、未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤一）、未焊透熔焊时，接头根部未完全焊透的现象。最易发生在短路过渡C
29、O2焊中。原因：1、Ia太小2、w太大3、坡口尺寸不合适二）、未熔合熔焊时，焊道与焊道间或焊道与母材间未完全熔化结合的部分叫未熔合。原因：1、高速大电流焊2、上坡焊三）、烧穿熔焊时熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象叫烧穿。原因：1、Ia过大2、焊接速度过小3、坡口尺寸过大四）、咬边沿焊趾的母材部位烧熔成凹陷或沟槽的现象叫咬边。原因：1）大电流高速焊2）角焊缝、焊脚过大或Ua过大五）、焊瘤熔焊时熔化金属流淌到焊缝以外未熔合的母材上形成金属瘤的现象叫焊瘤。原因：1、坡口尺寸小2、Ua过小3、干伸长度太大六）、凹坑焊缝表面低于母材表面的部分叫凹坑。原因：1）Ia太大2）坡口尺寸太大七）、塌陷焊缝
30、表面塌陷，背面凸起的现象。原因：1）Ia太大2）焊接速度太小3-3焊缝成型焊缝成型良好焊缝成型的标准：良好焊缝成型的标准：1、无缺陷、无缺陷2、表面过度圆滑、表面过度圆滑基础：首先要保持住熔池基础：首先要保持住熔池一、平面内直缝的焊接一、平面内直缝的焊接1、平焊：最容易成型、平焊：最容易成型薄板用单面单道焊薄板用单面单道焊厚板：单面多道焊、双面多道焊厚板：单面多道焊、双面多道焊最困难的是第一道焊缝：自由成型、强制成型最困难的是第一道焊缝：自由成型、强制成型2、其他位置的焊接、其他位置的焊接问题：熔池易于流淌问题：熔池易于流淌解决方法：强制成型、小电流（脉冲解决方法：强制成型、小电流（脉冲+摆动
31、）摆动）二、曲面焊缝的焊接二、曲面焊缝的焊接环焊缝、螺旋焊缝环焊缝、螺旋焊缝e1、焊头固定：、焊头固定：防止熔池金属的流淌：防止熔池金属的流淌：逆着焊接方向偏移一定位置。逆着焊接方向偏移一定位置。2、全位置焊接、全位置焊接1）分段）分段2）减小线能量，采用脉冲）减小线能量，采用脉冲TIG焊焊第四章 焊条电弧焊 一、基本要求一、基本要求1、了解焊条电弧焊的原理及特点2、掌握常用弧焊电源的类型及对弧焊设备的要求3、了解焊条电弧焊的辅助工具4、掌握焊条电弧焊工艺的特点及工艺参数的选择5、掌握焊条电弧焊的基本操作技术二、重点二、重点1、常用弧焊电源的类型及对弧焊设备的要求2、焊条电弧焊工艺的特点及工艺
32、参数的选择3、焊条电弧焊的基本操作技术4-1焊条电弧焊的原理及特点焊条电弧焊的原理及特点目的与要求：了解焊条电弧焊的原理和特点及其适用范围。目的与要求：了解焊条电弧焊的原理和特点及其适用范围。一、焊条电弧焊的基本原理一、焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊通常用英文简称SMAW（ShieldedMetalArcWelding）表示。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。焊条电弧焊的过程如图所示：气渣联合保护的熔化焊。二、焊条电弧焊的特点二、焊条电弧焊的特点1焊条电弧焊具有以下优点：焊条电弧焊具有以下优点：（1）操作灵活，适应性强。设备简单，不受焊缝空间位置、接头形式及操作场合的限制。（2）
33、对焊接接头的装配要求低。（3）可焊材料广，常用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。2焊条电弧焊具有以下缺点：焊条电弧焊具有以下缺点：（1）生产率低，劳动强度大。（2）焊缝质量依赖性强4-2焊条电弧焊设备及工具焊条电弧焊设备及工具目的与要求：掌握焊条电弧焊设备的种类、性能特点，了解常用目的与要求：掌握焊条电弧焊设备的种类、性能特点，了解常用工具的选与使用。工具的选与使用。弧焊工艺要求焊接电源有如下特点：弧焊工艺要求焊接电源有如下特点：保证引弧容易保证引弧容易保证电弧稳定保证电弧稳定保证焊接规范稳定保证焊接规范稳定具有足够宽的焊接规范调节范围具有足够宽的焊接规范调节范围一、对焊条电弧焊设备的要求（难点）
34、一、对焊条电弧焊设备的要求（难点）1、对外特性形状的要求、对外特性形状的要求陡降的外特性陡降的外特性电源：对负载提供电能的装置电源：对负载提供电能的装置弧焊电源是对焊接电弧提供电能的装置弧焊电源是对焊接电弧提供电能的装置电源外特性：电源内部参数一定的情况下，改变负载时，电源输出的电电源外特性：电源内部参数一定的情况下，改变负载时，电源输出的电压的稳定值压的稳定值UyUy与输出的电流的稳定值与输出的电流的稳定值IyIy之间的关系曲线之间的关系曲线Uy=f(IyUy=f(Iy) )称称为电源的外特性为电源的外特性直流时，直流时，UyUy和和IyIy为平均值，交流电源则为有效值。为平均值，交流电源则
35、为有效值。n n陡降特性稳定，但短路电流小，陡降特性稳定，但短路电流小，不利于引弧，提出外拖特性焊接电不利于引弧，提出外拖特性焊接电源。源。2、对空载电压的要求、对空载电压的要求交流交流5570V直流直流4585Vw规则：在保证引弧容易和电弧稳定的条件下，采用尽可能低的空载电压。w交流弧焊电源：U0=5570Vw直流弧焊电源：U0=4585Vw一般规定空载电压不得超过100V，特殊情况下，要超过100V，必须具有自动防触电装置。w电源空载电压的要求保证引弧容易：引弧时，需要焊条或焊丝与工件接触，因两者之间往往存在锈污等杂质，需要高的空载电压击穿接触面，实现导通；电离在初始阶段需要高的电场。保证
36、电弧稳定燃烧：U0(1.82.25)Uf保证电弧的功率稳定性：2.5U0/Uf1.57经济性：材料多、质量大、效率低保证人身安全。3、对电流调节特性的要求、对电流调节特性的要求w电流比较小，空载电压比较低，调节不理想，主要是小电流时，空载电压低，不易引弧和保证电弧稳定燃烧w空载电压不变，依靠调节陡降程度来调节电流，效果比较好。w空载电压随着电流的增大而减小。4、对动特性要求、对动特性要求（动态响应特性（动态响应特性）w动特性：电弧负载发生变化时，焊接电源输出电压和电流的响应过程。可以用弧焊电源与时间的关系表征，他表明焊接电源对负载的瞬态改变的适应能力。w动特性好：引弧、重新引燃电弧容易、稳定、
37、飞溅少动特性好：引弧、重新引燃电弧容易、稳定、飞溅少二、常用焊条电弧焊机简介（重点）二、常用焊条电弧焊机简介（重点）1、弧焊变压器（交流弧焊机）（、弧焊变压器（交流弧焊机）（BX系列系列）动铁（芯）式动圈（绕组）式抽头式2、直流弧焊发电机、直流弧焊发电机（AX系列）（已淘汰）3、弧焊整流器、弧焊整流器（1）硅弧焊整流器（ZXG系列）降压获得下降外特性特性整流改善控制动特性（2）晶闸管式焊整流器（ZX5系列）4、弧焊逆变器（、弧焊逆变器（ZX7系列）系列）四者的性能特点比较补充：弧焊电源的选择与正确使用三、焊条电弧焊所用工具三、焊条电弧焊所用工具1、电焊钳（、电焊钳（300A、500A）300A
38、和500A两种要求绝缘隔热2、面罩、面罩/护目镜护目镜3、焊条保温筒、焊条保温筒低氢型焊条使用低氢型焊条使用4、焊缝尺、焊缝尺5、渣锤、渣锤6、钢丝刷、钢丝刷7、气铲、角磨机、气铲、角磨机一、焊接接头形式、坡口和焊缝一、焊接接头形式、坡口和焊缝1、接头形式、接头形式对接接头：两焊件端面相对平行的街头。T型接头：一焊件表面与另一焊件面构成直角或近似直角的接头。角接街头：两钢板端面构成大于30度小于135度夹角的接头。搭接街头：两钢板部分重叠构成的接头。4-3焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺目的与要求：了解并掌握焊条电弧焊工艺的内容、工艺参数与措施的制定。目的与要求：了解并掌握焊条电弧焊工艺的内容、工
39、艺参数与措施的制定。2、坡口：焊透、坡口：焊透调熔合比调熔合比3、焊缝的空间位置、焊缝的空间位置其表示法参见GB/T324-1988二、焊接工艺参数及选择（重点、难点）二、焊接工艺参数及选择（重点、难点）焊接工艺参数的内容；、U、V1、焊条直径：2.0、3.2、4.0mm 选择依据：板厚、位置、层数、接头形式（原则：能大则大效率高）三、焊条电弧焊的基本操作技术三、焊条电弧焊的基本操作技术1.引弧引弧(1)划擦法-先将焊条对准焊件，再将焊条像划火柴似的在焊件表面轻轻划擦，引燃电弧，然后迅速将焊条提起2-4mm，并使之稳定燃烧，(2)直击法-将焊条末端对准焊件，然后手腕下弯，使焊条轻微碰一下焊件，
40、再迅速将焊条提起24mm，引燃电弧后手腕放平，使电弧保持稳定燃烧。这种引弧方法不会使焊件表面划伤，又不受焊件表面大小、形状的限制,所以是在生产中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟练程度。2运条运条运条是焊接过程中最重要的环节，它直接影响焊缝的外表成形和内在质量。电弧引燃后，一般情况下焊条有三个基本运动：朝熔池方向逐渐送进沿焊接方向逐渐移动横向摆动常用的运条方法：(1)直线形运条法(2)直线往复运条法(3)锯齿形运条法(4)月牙形运条法(5)三角形运条法(6)圆圈形运条法3焊缝收尾焊缝收尾焊缝收尾时，为了不出现尾坑，焊条应停止向前移动，而采用划圈收尾法或反复断弧法等自下而上地慢慢拉断电
41、弧，以保证焊缝尾部成形良好。(1)划圈收尾法-焊条移至焊道的终点时，利用手腕的动作做圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧。该方法适用于厚板焊接，用于薄板焊接会有烧穿危险。(2)反复断弧法-焊条移至焊道终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。该方法适用于薄板及大电流焊接，但不适用于碱性焊条，否则会产生气孔。(3)转移收尾法-焊条移到焊缝终点时，在弧坑处稍作停留，将电弧慢慢拉长，引导焊缝边缘的母材坡口内。适用于碱性焊条，在焊条的更换，临时停弧时常用。第五章第五章 埋弧焊埋弧焊一、基本要求一、基本要求1、了解埋弧焊特点及应用2、熟练掌握埋弧焊的治金特点3、掌握自动焊的焊接焊接参数自动调节原
42、理及方法4、了解埋弧焊焊机的分类及基本原理5、熟练掌握埋弧焊工艺三、重点三、重点1、埋弧焊的治金特点3、自动焊的焊接焊接参数自动调节原理及方法4、埋弧焊焊机的分类及基本原理5、掌握埋弧焊工艺基本原理基本原理5-1埋弧焊的特点及应用埋弧焊的特点及应用一）、埋弧焊的特点一）、埋弧焊的特点焊剂下燃烧，依靠熔渣保护，效果好。1、优点1）生产率高，因为：a）电流密度大，b）大2）焊缝质量好，因为：a）熔渣的保护效果好，b）焊接参数稳定；3）劳动条件好劳动强度低，无弧光辐射。2、缺点a)仅用于平焊b)不能焊Al、Ti等活泼金属c)只能焊长焊缝d)只适于厚板E大、电流小时电弧不稳二）、应用二）、应用1、适用
43、的材料低碳钢，HSLA，st-st，耐热钢，Cu等。2、部门造船、锅炉、压力容器、机车等5-2埋弧焊的冶金特埋弧焊的冶金特点一）、焊剂、焊丝及其配合一）、焊剂、焊丝及其配合（一）焊剂1、作用： 1）保护2）稳弧3）冶金、脱氧及合金化2、要求： 1）良好的冶金性能2）良好的工艺性能a）稳定燃烧b）易脱渣c）成形好3、焊剂的分类及常用焊剂1）按制造方法分类：a）熔炼焊剂b）非熔炼：烧结、陶质2）按成分分类MnO：无锰焊剂MnO30%SiO2：低硅焊剂SiO230%CaF2：低氟焊剂CaF230%焊剂牌号焊剂XYZX-表示MnO含量，1-无锰、2-低锰、3-中锰、4-高锰Y-表示CaF2、SiO2含
44、量，1、2、3表示低F（1-低Si、2-中Si、4-高Si），4、5、6表示中F（4-低Si、5-中Si、6-高Si），7、8表示高F（7-低Si、8-中Si）焊剂431高锰高硅低氟焊剂（二）焊丝一般用焊接用钢丝，与焊条钢芯相同d=1.66mm对于低碳钢：H08MnH08MnA（三）焊剂和焊丝的选用合适匹配，才能保证焊缝化学成分，保证性能。低碳钢：高锰高硅焊剂+H08Mn或H08MnA低锰或五锰焊剂+H08MnA或H10Mn2HSLA中锰中硅焊剂低锰中硅焊剂+与母材等强度的焊丝耐热钢不锈钢中硅焊剂或低硅焊剂+与母材成分相当的焊丝 二）、埋弧焊的冶金反应冶金反应指熔渣与液金及气体之间的反应。以低
45、碳钢为例讨论冶金反应。选用H08MnA及焊剂431。1、Si、Mn还原反应（SiO2）+2Fe=2（FeO）+Si+G（MnO）+Fe=（FeO）+Mn+GG0，即反应为吸热反应FeO大部分进入渣Si、Mn进入熔池，合金化Si镇静熔池、Mn抵消S的不利作用。1）反应方向熔池前部，焊丝端部熔滴，过渡中的熔滴这三个区域均向右进行，反应程度依次加强；熔池尾部温度低，反应向左进行总反应结果为还原，因为：a）尾部存在时间短。b）温度低、速度快。c）熔池中FeO很少。2）影响因素焊剂成分焊剂中SiO2量增大，Si（过渡的Si量）增大，Mn降低焊剂中MnO量增大，Mn（过渡的Mn量）增大。（SiO2）+2M
46、n=Si+2（MnO）焊丝中的Si、Mn含量焊丝中Si含量增大，Si减小，Mn增大焊丝中Mn含量增大，Mn减少，Si增大焊剂碱度碱度增大，自由态MnO含量增大，Mn碱度增大，自由态SiO2含量减小，Si焊接规范a）Ia：Ia，熔渣量减少，SiMnb）Ua：Ua，熔渣量增大，SiMn22、碳的烧损埋弧焊焊接区内为弱氧化性，C被氧化C+O=COC+FeO=Fe+CO2C+（SiO2）=Si+2COCO逸出时对熔池有搅拌作用，有利于H折出影响因素： 焊丝母材中的含碳量Si抑制烧损，镇静熔池3、杂质S、P的限制严格限制焊剂中S、P含量。S热裂纹，由共晶Fe+FeSP降低低温韧性4、去除熔池中的Ha)工
47、艺措施：去除油污、水分、铁锈。b)冶金措施结合成HF利用CaF2CaF2=CaF+F2CaF2+2SiO2=2CaSiO3+SiF4SiF4=SiF+3FF+H=HF结合成羟基OH利用MnO、MgO、SiO2等MnO+H=Mn+OHMgO+H=Mg+OHSiO2+H=Si+OHCO2+H=CO+OH埋弧焊冶金反应的一般特点：埋弧焊冶金反应的一般特点：1、熔池存在时间长，冶金反映充分，气孔、夹渣少。2、空气不易侵入焊接区域，焊缝中的含氮量低，只有0.002%左右。3、焊缝化学成分稳定。5-35-3埋弧焊设备及的自动调节系统埋弧焊设备及的自动调节系统一、设备(一）组成电源、送丝机构、行走机构、焊剂
48、输送及回收装置、程序控制系统。1、电源直流、交流电源。如果焊剂中含有较高的CaF2，则应采用直流电源。空载电压为70-80V.额定电流：500-2000A外特性：送丝机构为等速送丝机构时，选择平特性电源送丝机构为均匀（弧压反馈）送丝机构时，选择陡降特性电源。2、送丝机构：由送丝电动机、传动机构、送丝轮、校直轮等组成。有两类：等速送丝机构和均匀（弧压反馈）送丝机构。细丝：等速送丝机构粗丝：均匀（弧压反馈）送丝机构。3、行走机构由驱动电动机、传动机构、其他机械装置组成。电动机需要恒速控制，以保证焊接速度不变。4、程序控制系统控制各个部分按照预定顺序进入工作状态。（二）分类1、按照用途通用：平板对接
49、、角接等，一般有焊接小车专用：特定的焊接结构。2、按照送丝方式：等速送丝式和均匀（弧压反馈）送丝式。3、按照电极形状：丝极、带极和板极4、按行走机构：小车式、龙门式、悬臂梁式等5、按焊丝数量：单丝、双丝及多丝埋弧焊机。二焊接参数自动调节自动焊：引弧、焊接、熄弧均自动实现的焊接方法自动焊的基本特征：1）自动送丝、自动抽丝送丝电机拖动滚轮自动抽丝。2）电弧自动行走小行电机拖动。3）焊接参数自动调节Ia、Ua、W一一焊接速度的自动调节焊接速度的自动调节利用电机拖动焊接小车、胎夹具或工件来进行焊接，焊接速度直接由拖动电机决定，因此焊接速度的自动调节问题就是电机转速自动调节问题。自动弧焊机一般采用直流拖
50、动系统。引起电机转速波动的主要因素是电网电压波动及拖动负载的波动。为了克服这两个干扰因素，维持转速恒定，通常采用转子调压式控制方法。采用电枢电压负反馈电势负反馈电枢电流正反馈测速发电机负反馈等进行控制。二二焊接电流及电弧电压的自动调节焊接电流及电弧电压的自动调节（一）影响Ia、Ua的因素Ia、Ua由静态工作点决定，即由电弧静特性与电源外特性决定。凡影响这两个特性曲线的因素，均影响Ia、Ua1、电弧静特性影响因素1）弧长波动：a）送丝速度波动b）焊距工件间距变化2）弧柱气氛变化，E变化2、电源外特性的影响因素1)网压波动2)元件的性能变化以上因素中弧长变化影响最大，原因：1）la本身很短，10m
51、m左右；2）易发生波动；3）E较大。因此Ia、Ua恒值控制转化为弧长的恒值控制问题。弧长的自动调节方式有两种：等速送丝调节系统的自身调节及均匀送丝系统的电弧。IOU弧长的自动调节方式有两种：等速送丝调节系统的自身调节均匀送丝系统的电弧电压反馈调节。三、电弧自身调节（等速送丝系统）三、电弧自身调节（等速送丝系统）焊丝以恒定的速度送进，弧长波动时，熔化速度发生变化，依靠熔化速度的变化调节弧长，使其恢复到原来的长度。电弧稳定燃烧时满足的条件：m（熔化速度）= f（送丝速度），弧长保持不变导电嘴离开工件的距离不变一）等速送丝系统的静特性一）等速送丝系统的静特性m=kiIkuUki熔化速度随电流的变化系
52、数，影响因素：电流、焊丝电阻率、伸出长度、焊丝直径ku熔化速度随电压的变化系数；影响因素：弧长，电场强度。电弧稳定时：m=f则有：等速送丝系统的静特性方程等速送丝系统的静特性曲线，又叫等熔化曲线、C曲线。熔化速度（送丝速度）与电流及电压之间的关系下图所示。在不同的弧长范围，熔化速度与电流及电压的关系不同，其调节原理也由所不同。mAUIBCIOU影响因素：影响因素：1、弧长：长弧时，垂直于电流轴短弧时，ku较大，不能忽略不计。熔化速度随着弧长的缩短而增大。2、送丝速度增大，曲线右移；3、焊丝直径减小、干伸长度增大，ki增大，曲线左移动。二）弧长调节原理二）弧长调节原理弧长减小时电弧静特性曲线下移
53、，电弧的工作点由稳态的O0变为瞬态工作点O1，焊接电流增大，焊丝熔化速度加快，从而使弧长逐渐增大，回到原来的数值。显然，这种调节的灵敏度取决于单位弧长变化所引起的焊丝熔化速度变化量，该变化量越大，灵敏度越大。O0O1O0O0三）调节精度1、弧长波动引起的误差导电嘴离工件的距离H不变时：调节误差为0导电嘴离工件的距离H变化时：有调节误差，误差取决于H的变化量及电源外特性。IIUUC曲线曲线新新C曲线曲线电弧静电弧静特性特性电源外电源外特性特性lsls干伸长 A: 8 mmB: 35 mmBA2、网压波动引起的误差O0O陡陡O缓缓O0O陡陡O缓缓UIIU长弧时，网压波动主要引起电压误差，配缓降特性
54、的电源引起的误差较小。短弧时，网压波动主要引起电流误差，配陡降特性的电源引起的误差较小。四）调节灵敏度四）调节灵敏度即调节速度速度、调节时间。弧长波动是通过熔化速度来调节的，因此调节速度取决于熔化速度的变化量。1)长弧（AB段）时，熔化速度仅与电弧电流有关：m=kiIm=kiI。ki,越大，灵敏度越高。ki随焊丝直径的增大而减小，焊丝直径较粗时，电弧自身调节灵敏度很小，因此弧长自动调节仅适用于细丝，不适用于粗丝。单位弧长发生波动时引起的I。采用平特性或缓降特性的电源时，同样的弧长波动引起的I较大，调节灵敏度较大，因此，弧长较大时，等速送丝系统通常匹配平特性或缓降特性电源。IOU I缓降缓降 I
55、陡降陡降弧柱的电场强度：E越大，单位弧长波动引起的I越大，灵敏度越高。2）弧长较短（BC段）时，熔化速度与电弧电流及电弧电压均有关：m=kiIkuUku为熔化速度随电压变化的系数，弧长波动引起的熔化速度变化量：m=kiI-kuU，由于弧长较短时，ku非常大，因此，即使采用恒流特性的电源（I=0），弧长波动时仍能引起足够大的m，具有足够大的灵敏度。而且，采用恒流特性电源时具有很好的焊接工艺性能，因此短弧时，等速送丝系统通常恒流特性电源弧柱的电场强度：E越大，单位弧长波动引起的U越大，灵敏度越高。匹配恒流特性电源。在这种情况下，熔化速度的变化是由弧长波动本身引起的，对电源的外特性无任何要求，因此这
56、种调节作用称为固有自调节作用。它是自调节作用的一种特殊形式。值得指出的是：钢焊丝的等熔化曲线没有BC段，因此没有固有自调节作用。只有以铝焊丝作电极的气体保护电弧才有自调节作用，铝焊丝MIG焊的亚射流过渡正是采用了这种调节作用。埋弧焊电弧没有这种固有自调节作用。五、电流电压的调节五、电流电压的调节 fmax通过调节送丝速度来调节电流调节外特性来调节电压。IU fmin四、弧压反馈调节四、弧压反馈调节焊丝较粗时，电弧自调节灵敏度很低，不能保证弧长稳定。此时应采用弧压反馈调节系统。这种调节方式通过弧压反馈来控制送丝速度，利用送丝速度作为调节量来调节弧长。一）弧压反馈调节器利用电弧电压反馈信号控制送丝
57、速度。实现该功能的装置为弧压反馈调节器。送丝速度f与电弧电压的关系为：f=k（Ua-Ug）其中k为弧压反馈器的灵敏度，Ua为电弧电压。Ug为给定电压。Ud=k(Ua-Ud)二）弧压反馈调节系统的静特性方程f=mk(Ua-Ug)=kiIakuUa弧压反馈送丝系统的静特性方程讨论：1）当k足够大时，tg=0，弧压反馈系统静特性曲线接近于平行于电流轴的直线。2）增大Ug时，弧压反馈系统静特性曲线向上移动。3）d减小或干伸长度增大时，ki增大。tg增大。三）调节过程、精度及灵敏度1、调节过程送丝速度增大，单位时间内送出的焊丝长度大于熔化的焊丝长度，从而迫使弧长逐渐缩短，恢复到原来的长度。反之，如果弧长
58、变短，电弧电压减小，送丝速度减小（甚至回抽），单位时间内送出的焊丝长度小于熔化的焊丝长度，弧长逐渐变长，回到原来的长度。O0O1f1=k(U1-Ug)m01）弧长波动引起的误差导电嘴离工件的距离H不变时：调节误差为0导电嘴离工件的距离H变化时：有调节误差，但是由于粗丝时的ki较小而k较大，tg基本接近为零，因此误差很小。O0O1O0O0O陡陡O缓缓IU2）网压波动主要引起电流误差，配陡降特性的电源引起的误差较小。因此，弧压反馈送丝系统一般配陡降外特性电源。3、调节灵敏度、调节灵敏度显然，弧压反馈灵敏度取决于单位弧长变化量所引起的送丝速度变化量，而送丝速度的变化量可用下式表示：f=kUa1）弧压
59、反馈深度k越大，弧压反馈调节的灵敏度越大；2）电弧电场强度越大时，同样的弧长波动引起Ua的越大，调节灵敏度就越高。3）采用陡降特性的电源时，同样的弧长波动引起的Ua比也缓降特性电源引起的Ua大，调节灵敏度较高。因此，弧压反馈调节系统通常采用陡降特性的电源。四）电流电压的调节四）电流电压的调节IUUgmaxUgmin电流：通过调节外特性电流：通过调节外特性电压：通过调节电压：通过调节Ug5-4埋弧焊设备埋弧焊设备一、埋弧焊设备的组成一、埋弧焊设备的组成埋弧焊设备电源送丝机构：向焊接区送丝，维持电弧弧长的稳定行走机构：拖动电弧或工件行走导电嘴：将电流导向焊丝。偏心式、夹瓦式及滚轮式焊剂输送装置及回
60、收装置二、埋弧焊设备的分类1、按照用途来分类通用埋弧焊机：小车式，用于对接、角接及环焊缝专用埋弧焊机：专用焊接结构。2、按送丝方式：等速送丝：适用于细丝，配平特性或缓降特性的电源弧压反馈送丝式：适用于粗丝，配陡降特性的电源3、按照送丝机构小车式门架子式悬臂梁式4、按焊丝数量单丝焊机双丝焊机多丝焊机5、按照电极的形状丝极埋弧焊带极埋弧焊5-5埋弧焊工艺埋弧焊工艺埋弧焊工艺包括：焊前准备选择与母材匹配的焊丝与焊剂选择正确的焊接工艺参数及热处理规范等（一）焊前准备焊前准备包括：1、坡口加工板厚小于14mm1222mm大于22mm坡口不开坡口V或U形坡口双V或双U形坡口加工方法：坡口可用刨边机、车床、
61、气割机等设备加工。2、待焊部位的清理将坡口及坡口两侧2050mm区域内的铁锈、氧化皮、油污、水分清理干净。油污、水分清理方法：一般用氧-乙炔火焰烘烤铁锈、氧化皮清理方法：砂布、钢丝刷、砂轮机打磨。喷砂、抛丸。3、焊接材料的清理极烘干 焊丝焊丝：一般有防锈铜镀层。使用前去除掉焊丝表面的油及其它污物，以防止氢气孔。 焊剂焊剂：使用前应按要求烘干。酸性焊剂：250C下烘干，保温12小时。高氟焊剂：必须在300C400C下烘干，保温2小时。烘干后应立即使用。3、焊件的装配装配要求：间隙均匀、高低平整且不错边。此外，还应注意以下几点：（1） 定位焊缝采用手工电弧焊或气体保护焊进行焊接，定位焊缝原则上应与
62、母材等强应与母材等强，长度一般应大于30mm。（2） 直缝两端加装引弧板与熄弧板，焊后再割掉，其目的是使焊件上的焊缝截面尺寸保持稳定，并去掉引弧和收弧位置处出现的缺陷。（二）、焊接工艺参数的选择（二）、焊接工艺参数的选择包括：焊接电流、电弧电压、电流的种类及极性、焊接速度等。1焊接电流焊接电流是决定焊缝熔深的主要因素。焊接电流与熔深间成正比关系：H=kmIkm为电流系数，决定于电流种类、极性及焊丝直径等。因此，焊接电流应根据熔深要求首先选定。焊接电流过大：HAZ宽度大，易产生过热组织，接头韧性降低；电流过大还易导致咬边、焊瘤或烧穿等缺陷。焊接电流过小：易产生未熔合、未焊透、夹渣等缺陷。生产率低
63、，2电流种类与极性DCRP：熔敷速度稍低，熔深较大。焊接时一般情况下 都采用直流反接。DCSP：熔敷速度比反接高30%50%，但熔深较浅，熔 合比小。特别适合于堆焊堆焊。母材的热裂纹倾向较大时，为了防止热裂，也可采用直流正接。AC：采用交流进行焊接时，熔深处于直流正接与直流反接之间。3电弧电压主要影响熔宽，对熔深的影响很小。为保证电弧的稳定燃烧及合适的焊缝成形系数，电弧电压应与焊接电流保持适当的关系。焊接电流增大时，应适应提高电弧电压。电弧电压还影响熔敷金属的化学成分。电弧电压增大，焊剂的熔化量增加，过渡到熔敷金属中的合金元素会增加。4焊接速度焊接速度对熔深及熔宽均有明显的影响。焊接速度增大时
64、，熔深、熔宽均减小。因此，为了保证焊透，提高焊接速度时，应同时增大焊接电流及电压。但电流过大、焊速过高时易引起咬边等缺陷。因此焊接速度不能过高。5焊丝直径及干伸长度电流一定时，焊丝直径越细，熔深越大，焊缝成形系数减小。然而对于一定的焊丝直径，使用的电流范围不宜过大，否则将使焊丝因电阻热过大而发红，影响焊丝的性能及焊接过程的稳定性。（三）成型工艺（三）成型工艺1、平板对接、平板对接平板对接时可采用单面焊双面成形，也可采用双面焊。1）单面焊双面成形适于厚度为20mm以下的工件，一般不开坡口，留较大间隙。强制成型：强制成型：利用铜衬垫、焊剂垫承托熔池。优点：优点：不用反转工件，一次将工件焊好，焊接生
65、产率较高。缺缺点点：焊接热输入大，焊缝及热影响区晶粒粗大，接头韧性很差。板厚越大，该问题越严重。2）双面焊）双面焊（1）悬空焊接法）悬空焊接法工艺要点：a） 工件背面不加衬垫，不需要任何辅助设备和装置。b）严格控制间隙，以防止液态金属从间隙中流失或烧穿；一般不留间隙或间隙1mm。c）焊接正面的工艺参数应较小，熔深小于焊件厚度的一半；d）翻转工件后再焊反面，为保证焊透，适当增大焊接电流，保证熔深达到焊件厚度的60%70%。（2）焊剂垫法：）焊剂垫法：采用焊剂垫承托熔池工艺要点：a）焊前应根据工件厚度预留一定间隙或开坡口，以保证焊剂充分进入到间隙中。b）焊正面焊缝时，工艺参数必须保证使熔深大于工件
66、厚度的60%70%。气压式自重式3）焊反面前应首先挑焊根，采用与正面相同的规范或稍小的规范进行焊接。4）工件下面的焊剂在整个焊缝长度上与工件紧密贴合，并且压力均匀。若背面的焊剂过松，会引起漏渣或液态金属下淌。（3）临时工艺垫板法：特点与焊接垫法类似。焊接反面前，需去除临时工艺垫板并挑焊根后再进行焊接。bh焊剂铜衬垫临时工艺衬垫2角接焊缝的焊接角接焊缝的焊接角接焊缝有两种焊接方法：斜角焊：两个工件中有一个位于水平位置，而熔池不在水平位置。船形焊：熔池位于水平位置。前者具有较好的工艺性能，因此，应尽可能利用该方法。1）、船形焊）、船形焊焊丝处于竖直位置，熔池处于水平位置，最有利于焊缝成形，不易产生
67、咬边或满溢等缺陷。焊脚相等时，两个工件与垂直位置成45。要求：（1） 将间隙尺寸控制在1.5mm以下，否则易出现烧穿或焊漏现象。如果无法控制间隙，则应采用适当的防漏措施。（2） 电弧电压不宜太高，以免产生咬边。船形焊工艺方案2）、斜角焊）、斜角焊工件不能反转至船形位置时，才采用斜角焊法。这种方法的优点是对间隙不敏感，缺点是对单道焊焊脚及焊丝位置要求很严格。该方法的工艺要求如下：（1） 单道焊焊脚不得大于8mm，以防止咬边。当要求焊脚大于8mm时，应采用多层焊或多层多道焊。（2） 焊丝偏角应适当，一般应在2030之间，否则易产生咬边及腹板未焊合缺陷。（3） 电弧电压不宜太高，以防熔渣流溢。20-
68、3003环缝的焊接环缝的焊接锅炉及压力容器上的筒节与筒节以及筒节与封头间的对接环缝。焊接时焊头固定，通过筒体在滚轮架上转动来完成整条焊缝的焊接。一般采用双面焊。由于在焊接过程中熔池的位置不断发生变化，为了防止熔池金属的流溢，保证焊缝成形，焊丝应偏离通过圆筒中心的垂直面一段距离，这个距离叫偏移量，一般用e表示。偏移量应与旋转方向相反，其大小应能保证使熔池在旋转到水平位置时凝固成焊缝，以反之溶池金属流溢。偏移量的大小取决于：工件的直径工件转速工件厚度有关工件的直径越大，焊接速度越大，偏移量也应越大。应注意的是，对厚壁圆筒形工件进行多层焊时，虽然滚轮架的速度不变，但随着焊缝厚度的增加，焊内环缝时焊速
69、逐层减小，因此应逐层减小偏移量；焊外环缝时，焊速逐层递增，因此应逐层加大偏移量。5 5-6、特种埋弧焊一、多丝埋弧焊一、多丝埋弧焊利用多根焊丝、多个电弧进行焊接的一种方法。1、特点焊接速度高焊接质量好2、分类根据所用焊丝的数量可分为：双丝埋弧焊多丝埋弧焊，目前最多用到14根焊丝应用最广泛的是双丝埋弧焊。双丝埋弧焊时一般采用两个独立电源，有时也采用一个电源。根据焊丝排列方式纵列即沿焊接方向纵向顺序排列横列克服坡口的不均匀性，提高焊缝质量一般采用纵列，两个焊丝间的距离在10mm30mm之间时，两个电弧形成一个熔池、一个气泡，大于该范围时，形成两个熔池，两个气泡。导前电弧：采用较大的电流及较小的电压
70、，目的在于保证足够的熔深。后续电弧：采用较小的电流及较大的电压，目的在于使焊缝具有适当的熔宽，改善焊缝成形，防止焊接缺陷（咬边、未熔合等）。纵列双弧两个电弧的间距较大时，形成两个熔池。适合于单面焊双面成型工艺。二、带极埋弧焊二、带极埋弧焊利用矩形截面钢带代替圆截面焊丝作电极。焊接时弧根沿带极的宽度方向快速往返运动，均匀加热带极。这种方法最初用于埋弧堆焊，后来也用于焊接。（一）带极埋弧焊的特点（一）带极埋弧焊的特点1）熔敷速度大，效率高圆截面焊丝：电流很大时，焊缝熔深增大、焊缝的形状系数减小，易导至裂纹、咬边等。带极：电弧的加热宽度增大，采用更大焊接电流，焊缝的形状系数也较高。2）熔深浅、稀释率
71、低，特别适合于堆焊。3）易于控制焊缝成形熔化金属的过渡方向与电极宽度方向成直角。电极偏转一个较小角度，焊道就可产生较大移位。因此可方便地控制焊道的形状和熔深。带极堆焊示意图熔化带极金属的流动方向（二）带极埋弧焊工艺（二）带极埋弧焊工艺除了电流、电压外，影响因素还有：带极厚度宽度干伸长度带极宽度越大，熔深越小，熔宽越大。带极厚度增大时，熔深增大，熔宽减小。堆焊时，可通过焊接线能量来调节熔深，但由于线能量太小时，电弧不稳定，因此仅靠降低线能量来减小熔深并不是很有效。焊剂的成分焊剂的成分对带极的熔化速度、焊缝的几何形状及成分具有重要的影响。实验证明，当焊剂中的氧化铁氧化铁含量降低时，带极的熔化速度增
72、大，熔深减小。三、窄间隙埋弧焊三、窄间隙埋弧焊窄间隙焊接是指利用窄间隙代替V形、双V形、U型或双U型等坡口进行焊接的一种的方法。窄间隙自动埋弧焊（SAW-NG）坡口角度一般为01，坡口宽度为2030mm。窄间隙焊接的分类窄间隙埋弧焊（SAW-NG）窄间隙熔化极气体保护焊（GMAW-NG）窄间隙钨极气体保护焊（GTAW-NG）等（一）SAW-NG的特点1）由于采用窄间隙，焊接厚板接头时无需采用U型或双U型坡口，因而大大节省了填充金属。2）在窄而深的坡口中进行多层焊，热输入较低，因而减小了残余应力及工件变形，同时可防止再热裂纹。3）由于采用了多层焊，后续焊道对前一焊道具有很好的回火作用，加之每层的
73、厚度较薄，因此，焊缝金属晶粒细小，韧性好。4）与窄间隙气体保护焊相比，窄间隙埋弧焊的焊丝较粗，对跟踪控制系统的精度要求较低，因此不易产生未焊透及夹渣等缺陷。（二）SAW-NG的技术要点1、每层焊道侧壁均要求完全焊透，因此焊丝端部与侧壁之间应保持适当的距离，并且焊丝伸出长度也应适当。这就要求焊机应配有横向及高度方向的跟踪系统，以保证焊丝的精确定位。2、由于SAW-NG是在很窄的间隙中进行多层焊，因此脱渣是一个重要问题，一般要求焊剂须有良好的脱渣性。3、焊接过程中，如发现缺陷，应及时利用合适的方法磨掉，并进行修补。（三）SAW-NG工艺1、坡口：一般开01的坡口。坡口的关键尺寸是坡口宽度。选择时考
74、虑因素：焊件的厚度焊丝直径焊剂的脱渣难易程度,以及焊件的结晶裂纹敏感性。焊件厚度越大，或焊丝直径越大，或脱渣越难，或结晶裂纹敏感性越大，则坡口宽度应适当增大。而且要求坡口宽度具有良好的精度。在焊缝全长范围内，坡口宽度的误差应不超过3mm，否则将很难保证焊缝质量。窄间隙埋弧焊工艺有3种方案，如下图。窄间隙埋弧焊工艺方案ABC1） 图a：每层一道焊缝，适用于70150mm厚的工件。特点：省时省料、容易产生热裂纹容易产生热裂纹。工艺要点：必须严格控制坡口精度必须严格控制焊接工艺参数。当焊接含碳量较高的钢材时，应该采用较低的焊接电流和速度，从而获得较大的成形系数，减小裂纹倾向。2）图b：每层两道焊缝，
75、适用于150300mm厚的工件，特点：易焊透，焊渣易清除，工艺参数允许范围大。而且由于线能量小，焊缝具有良好的韧性。2）图c）：每层三道焊缝，适用于板厚300mm的工件。2、焊丝焊丝直径通常根据板厚来选择，板厚小，选择的焊丝直径也应较小。3、电弧电压一般取25V35V，若小于25V，焊缝上凸严重；若大于35V，易产生咬边及夹渣，且清渣困难。4、焊丝与间隙侧壁（丝-壁）的间距是影响焊缝质量和性能的一项重要参数，决定了侧壁熔深、热影响区尺寸的大小。通常，最佳的丝-壁间距等于所用焊丝的直径，允许偏差为0.5mm。第六章第六章 钨极氩弧焊钨极氩弧焊基本原理一、基本要求一、基本要求1、了解钨极氩弧焊的特
76、点及应用2、了解气体保护的特点及钨极氩弧焊焊枪的结构特点3、掌握钨极氩弧焊几种主要工艺的特点及工艺参数的选择原则4、掌握脉冲钨极氩弧焊的工艺特点5、掌握钨极氩弧焊的引弧方式及特点6、了解交流钨极氩弧焊易出现的问题及解决方法三、重点三、重点1、钨极氩弧焊的工艺特点及工艺参数的选择原则3、脉冲钨极氩弧焊的工艺特点4、钨极氩弧焊的引弧方式6-1钨极气体保护焊的特点及应用钨极气体保护焊的特点及应用一）一）钨极气体保护焊的特点钨极气体保护焊的特点（一）特点1、TIG焊具有以下优点：1)焊接过程稳定氩气是单原子分子、不分解、热导率很小，因此，电弧的热量损失少，电弧一旦引燃，就能够稳定燃烧；钨棒本身不会产生
77、熔滴过渡，弧长变化较少，也有助于电弧的稳定燃烧。2)焊接质量好氩气是一种惰性气体，它既不溶于液态金属，又不与金属起任何化学反应；而且氩的原子量较大，有利于形成良好的气流隔离层，有效地阻止氧、氮等侵入焊缝金属。3)适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面成形工艺用几安培的小电流，钨极氩弧仍能稳定燃烧，而且热量相对较集中，因此可焊接0.3毫米的薄板；4)焊接过程易于实现自动化TIG焊的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，是理想的自动化乃至机器人化的焊接方法。5）焊缝区无熔渣，焊工可清除地看到熔池和焊缝成形过程。2、TIG焊具有以下缺点：1)抗风能力差TIG焊利用气体进行保护，抗侧
78、向风的能力较差。侧向风较小时，可降低喷嘴至工件的距离，同时增大保护气体的流量；侧向风较大时，必须采取防风措施。2)对工件清理要求较高由于采用惰性气体进行保护，无冶金脱氧或去氢作用，为了避免气孔、裂纹等缺陷，焊前必须严格去除工件上的油污、铁锈等。3)生产率低由于钨极的载流能力有限，致使TIG焊的熔透能力较低，焊接速度小，焊接生产率低。6-2钨极氩弧焊的焊接材料钨极氩弧焊的焊接材料钨极气体保护焊的焊接材料主要有：保护气体、填充金属和电极材料等一、保护气体一、保护气体一）选用的气体一）选用的气体TIG焊一般采用氩气、氦气、氩氦混合气体或氩氢混合气体作为保护气体。氩气应用最多的气体，电弧稳定 ，引弧特
79、性好、焊缝成形好氦气热 传 导 性 能 比 氩 气 好 ,能 实 现 更 快 的 焊 接 速 度 , 焊铝时气孔更少；熔深和熔宽增加二）气体保护效果取决与流体流态和流量1、气体的流态层流： 管子中的气体呈层状或束流状运动，各个质点的运动方向均沿着轴向，相互之间不干扰或混杂。紊流：气体在管内流动时，气体质点之间相互干扰或混杂，内部有许多旋涡。流态取决于雷诺系数d管子直径p气体速度-流体的粘滞系数R小于或等于2300时为层流（R2300时为紊流）。即使满足上述条件管子两端不是纯层流。离开两端（40-50）d才能变为层流（二）焊枪中喷出的气体流态喷出的气体之流态决定了保护效果，由于焊枪不可能做得很长
80、，因此不可能为全部层流。只有近壁部分层流。改进措施：1）焊枪结构中加节流装置，减小喷嘴入口气流的紊乱程度，建立起较厚的层流。2）改善喷嘴内气流通道的形状。（二）焊枪的结构作用： 导通电流提供保护气体固定钨极1、气体镇静室从焊枪的进气口导喷嘴入口：使进入焊枪的气体沿径向均匀化。2、节流装置铜网或金属孔板，使气体的流速变低，紊乱程度降低，便于建立较厚的层流。3、喷嘴形状及尺寸影响大圆柱形最后，收敛形稍差。喷嘴长度：内壁光滑、出口边缘成直角。二）、电极材料二）、电极材料TIG焊电极的作用是导通电流、引燃电弧并维持电弧稳定燃烧。要求：1）由于焊接过程中要求电极不熔化，因此电极必须具有高的熔点，钨的熔点
81、为3380C以上，可满足要求。损耗：正常-氧化、蒸发异常：短路时，特别是与熔池短路时2）电流容量大：即一定直径的钨极允许通过的最大电流。允许过的电流是有限的，过大则钨极熔化。形成熔球，电弧漂移。2）引弧及稳弧性能好，还要求电极具有较低的逸出功、较大的许用电流、较小的引燃电压。铝铝钨钨钍钨钍钨(+ThO2)铈钨铈钨(CeO)3.95eV4.31-5.162.631.36纯钨的逸出电压较大，引弧性能不好，但由于可达到很高的纯钨的逸出电压较大，引弧性能不好，但由于可达到很高的温度，稳弧好。温度，稳弧好。纯钨WP:直流焊时引弧相对较差,易形成光滑的球端，电流负载能力低、寿命短钍钨WT:引弧非常容易,更
82、高的负载能力，但稍带放射性铈钨WC:性能优于钍钨：无放射性；寿命长；载流能力大（高5-8%）；阴极电压低、电弧稳定。镧钨WL:比钍钨或铈钨有更长的使用寿命，但引弧性能不好。三）钨极形状三）钨极形状小电流：锥形，电弧易于引燃，电弧集中，熔深大。小电流：锥形，电弧易于引燃，电弧集中，熔深大。大电流：锥台形大电流：锥台形交流：球形交流：球形DC 小电流 DC大电流ACdp=(1/31/4)dwdwl =(24)dw三）、填充金属三）、填充金属采用TIG焊焊接厚板时，需要开V形坡口，并添加必要的填充金属。填充金属的主要作用是填满坡口，并调整焊缝成分，改善焊缝性能。目前我国尚无专用TIG焊丝标准，一般选
83、用熔化极气体保护焊用焊丝或焊接用钢丝。选用原则：低碳钢及低合金高强度钢：一般按照等强度原则选择焊接用钢丝；铜、铝、不锈钢：一般按照等成分原则选择熔化极气体保护焊焊丝。焊接异种钢时：如果两种钢的组织不同，则选用焊丝时应考虑抗裂性及碳的扩散问题；如果两种钢的组织相同，而机械性能不同，则最好选用成分介于两者之间的焊丝。2386-3电流种类及极性电流种类及极性DC -DC+AC一、直流正接一、直流正接工件接正极，钨棒接负极特点：1）电流容量大由于钨极（通常为铈钨极或钍钨极）的电子逸出功较小，电子热发射能力强，对电极有冷却作用，因此，较小直径的钨棒就可承载较大的电流。2）与直流反接相比，在同样的焊接电流
84、下，直流正接可采用较小直径的钨棒，这样就使电流密度增大，从而提高了电弧稳定性，3）在工件上形成窄而深的熔池。4）无破碎工件氧化膜的作用。实际生产中这种接法广泛用于除铝、镁及其合金以外的其它金属的焊接。二、直流反极性接法二、直流反极性接法工件接负极，钨接正极性1）电弧具有“阴极清理作用”，能去除工件表面的氧化膜。实际生产中，这种接法仅用于焊接铝、镁及其合金的薄板。2）钨极的载流能力较小，同样电流需使用较大直径的钨极。电弧不够稳定。3）电子从工件的熔池表面产生，经过电弧加速撞向电极，使钨极易因过热而烧损。DC- 正极性接法 100A DC反接法 100A交流 100A三、交流三、交流TIG焊焊交流
85、TIG焊机分为正弦波交流及方波交流两种。1交流TIG焊的特点交流TIG焊的焊接电弧的极性发生周期性变化， 因此，工艺上兼有直流正接及直流反接的特点。1）负半波时，氩弧对工件产生阴极雾化作用；2）在交流正半波时，电弧的热量主要集中于工件上，不但使钨极得以冷却，还使焊缝得到足够的熔深。交流TIG焊广泛用于铝、镁及其合金的焊接，但交流TIG焊存在电弧不稳及直流分量等问题，因此在焊接设备上应采取专门的措施予以解决。2432、直流分量1）产生原因钨极与工件的熔点不同；逸出功不同；几何尺寸相差很大。使交流TIG焊正负半波的电导率、电弧电压、再引燃电压存在很大的差别。因此，正负半波电流不对称，从而导致直流分
86、量。2）危害直流分量既影响焊缝成形，降低阴极雾化作用恶化设备的工作条件，变压器铁芯易饱和，降低功率因数，是电弧电流的形状偏离正弦，降低电弧的热效率系数。u0uaI3）通常配置消除直流分量的装置。1）正弦波交流TIG焊机通常通过在焊接主回路串接大容量无极性电容器的方法来消除直流分量，该方法既可完全消除直流分量，又不额外损耗能量。2）方波交流TIG焊机可通过调节正负半波的极性比（D=tSP/（tSP+tRP）来消除直流分量，当I+t+=I-t-时，直流分量为零。15%+极85%+极85%-极15%-极交流平衡调节的作用3、稳弧装置1）正弦波交流电弧正弦波交流电弧的电流、电压过零时速度较慢，电源电压
87、达到再引燃电压所需要的时间较长，因此存在较长的熄弧时间；特别是从正半波向负半波转变时，由于母材发射电子的能力很弱，电弧的重新引燃特别困难，所以正弦波交流TIG焊机必须采取稳弧措施。在焊接回路中串接一高压脉冲发生器在焊接回路中加高频振荡器稳弧脉冲一般施加在电流极性发生变化的瞬间。2）方波交流电弧方波交流电弧的电压及电流过零时，电流及电压的变化在瞬间内完成因此在较低的电压下（2040 V）就可使电弧再引燃，基本上无熄弧时间，电弧稳定性很好。所以，方波交流TIG焊机无需任何稳弧措施。t-t+I+I-tI6-2钨极气体保护焊设备钨极气体保护焊设备一、设备的分类一、设备的分类TIG焊机的分类方法有多种。
88、按操作方式分类:手工TIG焊机和自动TIG焊机两种。按所用电源类型分类:直流TIG焊机、交流TIG焊机及脉冲TIG焊机三种。此外还有交直流两用TIG焊机；按引弧方式分类，可分为接触引弧式和非接触引弧式TIG焊机两种。二、钨极气体保护焊设备的组成TIG焊机通常由弧焊电源、控制箱、焊炬、水冷系统及供气系统组成。自动TIG焊机还配有行走小车、焊丝送进机构等。（一）电源外特性：陡降外特性或垂直外特性，主要是为了得到稳定的焊接电流。电源空载电压：70V以下（二）控制箱及引弧装置1控制箱控制箱中主要安装焊接时序控制电路。控制提前送气、滞后停气、引弧、电流通断、电流衰减、冷却水流通断等。对于自动焊机，还要控
89、制小车行走机构行走及送丝机构送丝。2引弧装置TIG焊的引弧方式有：接触引弧及非接触引弧两种。1）非接触引弧（1）大电流TIG焊机一般不采用接触引弧。因为短路电流使钨极熔化、烧损，易使液态钨进入熔池中，造成焊缝夹钨，影响焊缝力学性能。（2）常用的非接触引弧方式有两种：高频振荡器引弧当高频振荡器接通时，其输出端可输出频率为150260kHz、电压为3000V左右的高频电压，该电压施加在钨极和工件上，击穿两极间的气隙，引燃电弧。通常将高频振荡器串接在焊接回路中。高频振荡器及其接法高频振荡器及其接法升压变压器升压变压器T1火花放电器火花放电器P：0.1 1.0mm振荡电容振荡电容Ck自耦变压器自耦变压
90、器T2门壳开关门壳开关K：只有低频部分：只有低频部分盖住后才能接通盖住后才能接通保护电容保护电容CfP其输出端可输出频率为150260kHz、电压为3000V左右的高频电压，该电压施加在钨极和工件上，击穿两极间的气隙。振荡消耗能量，只能维持半个周期的1/52/3的时间，经过这么长的时间后，火花放电器停止放电恢复绝缘，如果不能引燃电弧，那么重复振荡过程。255高频对周边电子仪器影响高压脉冲引弧在引弧时，高压脉冲发生器将20003000V的高压脉冲施加到钨极和工件上，击穿气隙引燃电弧。常用于交流TIG焊机上。需要通过控制高压脉冲相位，使之叠加在反极性半波中空载电压最大的相位处，以有利于电弧的引燃。
91、高压脉冲引弧装置也广泛用作交流TIG焊的稳弧装置，不过稳弧时，高压脉冲应施加在正半波向负半波转变的相位处。稳稳弧弧引引弧弧257 稳弧：稳弧：为什么要稳弧？为什么要稳弧？高压脉冲高频振荡器一般不用，因为难以保证相位关系。2)接触引弧接触引弧是通过接触-回抽过程实现的。引弧时首先使钨极与工件接触，此时，短路电流被控制在较低的水平上（通常小于5A），预热但不熔化钨极；钨极回抽后，在很短的时间内（几微秒）将电流切换为所需要的大电流，将电弧引然。该方法仅适用于直流正接的直流氩弧焊机。其最大的优点是避开了高频电及高压脉冲的干扰，可用于计算机控制的焊接设备或焊接机器人中。电电源源采样采样电流切换：电流切换
92、：短路：小电流短路：小电流提升：大电流提升：大电流（三）焊炬焊炬又叫焊枪，是TIG焊机的关键组成部件之一。1焊炬的作用TIG焊炬又称TIG焊枪，其主要作用是：1）夹持钨极；2）传导焊接电流；3）向焊接区输出保护气体。（四）气路和水路1气路系统TIG焊机的气路系统由气瓶、减压阀、流量计、软管及气阀等组成。气瓶盛放氩气或氦气。减压阀将瓶中的高压气体压力降低至焊接所需要的压力。流量计用于控制气体的流量。电磁气阀用于控制气流的关断。6-4钨极气体保护焊工艺钨极气体保护焊工艺一）、焊前准备一）、焊前准备（一）接头及坡口（一）接头及坡口形式形式1、TIG焊常用的接头形式：对接、搭接、角接、卷边对接等。2、
93、坡口加工原则：板厚小于3mm时，可开I形坡口；板厚在312mm时，可开V或Y形坡口。（二）焊前清理（二）焊前清理1、原则氩气、氦气均是惰性气体，焊接过程中不与液态金属发生任何化学反应，因此TIG焊无去氢、脱氧作用。为了保证焊接质量，必须去除焊接接头附近的氧化膜、油脂及水分。2、清理方法：机械清理： 采用钢丝刷、刮刀、砂布、喷砂或喷丸等化学清理： 依靠化学反应去除工件及焊丝表面的氧化膜及油污。特别适合于铝合金、钛合金、镁合金母材及焊丝的焊前处理。化学机械清理二、工艺参数的选择原则二、工艺参数的选择原则（一）电流的种类及极性不同的电流种类及极性具有不同的工艺特点，适用于不同材料的焊接。（二）电流大
94、小（二）电流大小焊接电流的大小决定熔深，因此，在选定了电流的种类及极性后，要根据板厚来选择电流的大小，此外还要适当考虑接头的形式、焊接位置等的影响。（三）焊接速度（三）焊接速度焊接速度影响焊接线能量，因此影响熔深及熔宽。通常根据板厚来选择焊接速度，而且为了保证获得良好的焊缝成形，焊接速度应与焊接电流、预热温度及保护气流量适当匹配。焊接速度太快时，易出现未焊透、咬边等缺陷；而焊接速度太慢时会出现焊缝太宽、烧穿等缺陷。（四）钨极的直径及端部形状（四）钨极的直径及端部形状钨极的直径及形状是重要的TIG焊接参数之一。通常根据电流的种类、极性及大小来选择。钨极直径的选择原则是，在保证钨极许用电流大于所用
95、焊接电流的前提下，尽量选用直径较小的钨极。钨极的许用电流决定于钨极直径、电流的种类及极性。钨极直径越大，其许用电流越大。直流正接时，钨极载流能力最大，直流反接时载流能力最小，交流时载流能力居于直流正接与反接之间。交流焊时，电流的波形对载流能力也具有重要的影响。电极的端部形状对焊接过程稳定性及焊缝成形具有重要影响，通常应根据电流的种类、极性及大小来选择。脉冲TIG焊时，由于在基值电流期间钨极受到冷却，所以直径相同的钨极之许用电流值明显提高。DCSP、大电流小电流交流大电流（五）喷嘴孔径及氩气流量（五）喷嘴孔径及氩气流量喷嘴孔径越大，保护区越大，但太大时，熔池及电弧的可观察性变差。对于一定的喷嘴孔
96、径，保护气流量有一个合适的范围，流量太小时，气体挺度差，保护效果不好；流量太大时，气流层中出现紊流，空气易卷入，保护效果也不好。喷嘴孔径及氩气流量通常根据电流的种类、极性及大小来选择。(六六)钨极伸出长度钨极伸出长度通常将露在喷嘴外面的钨极长度叫做钨极的伸出长度。伸出长度过大时，钨极易过热，且保护效果差；而伸出长度太小时，喷嘴易过热。因此钨极伸出长度必须保持一适当的值。对接焊时，钨极的伸出长度一般保持在5mm6mm。（七）喷嘴离工件的距离（七）喷嘴离工件的距离喷嘴离工件的距离要与钨极伸出长度相匹配。一般应控制在8mm14mm之间。距离过小时，影响工人的视线，且易导致钨极与熔池的接触，使焊缝夹钨
97、并降低钨极寿命；距离过大时，保护效果差，电弧不稳定。钨极伸出长度5mm6mm喷嘴离工件的距离8mm14mm6-5脉冲钨极氩弧焊脉冲钨极氩弧焊脉冲TIG焊的焊接电流是脉冲直流或脉冲交流。焊接电流参数有：基值电流Ib、脉冲电流Ip、脉冲持续时间tp、脉冲间歇时间tb、脉冲频率f、脉冲幅比F（=Ip/Ib）和脉冲宽比K（=tp/tb）。分类：低频（0.110Hz）中频（10500Hz）高频（1030kHz）一）、低频脉冲钨极氩弧焊的工艺特点及应用一）、低频脉冲钨极氩弧焊的工艺特点及应用脉冲钨极氩弧焊具有如下特点1）焊缝由焊点组成脉冲电流持续期间：焊件上形成点状熔池；脉冲电流停歇期间：维弧，熔池金属凝
98、固；焊缝由一系列焊点组成IptptptbtbIb为了获得连续、气密的焊缝，两个脉冲焊点之间必须有一定的相互重叠，这要求脉冲频率f与焊接速度w之间必须满足下式： 2)小电流电弧稳定、挺度好小电流的TIG焊易飘弧，而脉冲TIG焊的电弧挺度好，稳定性好。特别适于薄板焊接。（最小电流可到0.1A，薄至0.025mm）式中Ld相临两焊点的最大允许间距，mm；f脉冲频率，Hz；w焊接速度，mmmin-1。3）电弧线能量低焊透同样厚度的工件所需的平均电流比一般TIG焊低20%左右，从而减小了线能量，这有利于缩小热影响区及焊接变形。4）适用于不加衬垫的单面焊双面成形及全位置焊接焊接熔池凝固速度快，熔池存在时间
99、短，所以既能保证一定熔深，又不易产生过热、流淌或烧穿现象。5）焊缝质量好脉冲TIG焊缝由焊点相互重叠而成，后续焊点的热循环，对前一焊点具有热处理作用；同时，由于脉冲电流对点状熔池具有强烈的搅拌作用，且熔池的冷却速度快，高温停留时间短，因此焊缝金属组织细密，树枝状晶不明显。这些都使得焊缝性能得以改善。2中频TIG焊频率范围为10500Hz，其特点是小电流下电弧非常稳定，且电弧力不象高频TIG焊那样高，因此是手工焊接0.5mm以下薄板的理想设备。3高频TIG焊频率范围为1020kHz。工艺特点是：1)电磁收缩效应增加，电弧刚性增大，高速焊时可避免因阳极斑点的粘着作用而造成的焊道弯曲或不连续现象；2
100、）电弧压力大，电弧熔透能力增大；3）电弧收缩程度高，热影响区小4)熔池受到超声波振动，其流动性增加，焊缝的物理冶金性能得以改善，有利于焊缝质量的提高；因此，这种设备特别适用于薄板的高速自动焊。三）、脉冲钨极氩弧焊工艺参数的选择三）、脉冲钨极氩弧焊工艺参数的选择1脉冲电流Ip及脉冲持续时间tp脉冲电流与脉冲持续时间之积Iptp被称为通电量，通电量决定了焊缝的形状尺寸，特别是熔深，因此，应首先根据被焊材料及板厚选择合适的脉冲电流及脉冲电流持续时间。焊接厚度低于0.25mm的板时，应适当降低脉冲电流值并相应地延长脉冲持续时间。焊接厚度大于4mm的板时，应适当增大脉冲电流值并相应地缩短脉冲持续时间。2
101、基值电流Ib基值电流的主要作用是维持电弧的稳定燃烧，因此在保证电弧稳定的条件下，尽量选择较低的基值电流，以突出脉冲TIG焊的特点。但在焊接冷裂倾向较大的材料时，应将基值电流选得稍高一些，以防止火口裂纹。基值电流一般为脉冲电流的20%50%。3脉冲间歇时间tb脉冲间歇时间对焊缝的形状尺寸影响较小。但过长时会显著降低热输入，形成不连续焊道。4脉冲幅比F=Ip/Ib及脉冲宽比K=tp/T脉冲宽比越小，脉冲焊特征越明显。但太小时熔透能力降低，电弧稳定性差，且易产生咬边。因此，脉冲宽比一般取20%80%，空间位置焊接时或焊接热裂倾向较大的材料时应选得小一些，平焊时应选得大一些。脉冲幅比越大，脉冲焊特征越
102、明显。但过大时，焊缝两侧易出现咬边；空间位置焊接时或焊接热裂倾向较大的材料时，脉冲幅比选得大一些，平焊时选得小一些。5焊接速度低频脉冲TIG焊时，焊接速度与脉冲频率间要满足式（1），以保证形成连续致密的焊缝6-6 热丝TIG焊一、原理及设备二、工艺特点一、优点?同冷丝氩弧焊比更高的熔敷率(提高60%)更高的焊接速度(提高100%)降低了母材稀释率(可降低60%)?同埋弧焊比不需要焊剂可见的焊接熔池不需繁杂的焊前准备?同手工电焊比不需更换焊条不需清渣更高的熔敷率?同熔化极气保焊比更好的焊接质量适用的材料更广无飞溅焊接熔敷率填充焊丝:Alloy625-IG1.2堆焊熔敷率应用范围?材料的焊接?表面
103、堆焊适用的材料?碳钢?不锈钢?镍合金?双相或多相钢?铝?钨铬钴合金硬面堆焊第七章 熔化极惰性气体焊 一、基本要求一、基本要求1、了解熔化极氩弧焊的特点及应用2、掌握熔化极氩弧焊的熔滴过渡特点3掌握熔化极氩弧焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则4、掌握脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点5、掌握气体选用原则6、了解熔化极氩弧焊设备特点二、重点二、重点1、熔化极氩弧焊的工艺特点及工艺参数的选择原则3、脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点4、混合气体的选择原则利用气体进行保护，利用焊丝作为电极，根据保护气体的种类可分为：MIGAr作保护气体Ar+He作保护气体MAGAr+O2作保护气体Ar+CO2作保护气体Ar+O2C
104、O2作保护气体7-1MIG/MAG焊的特点焊的特点一）、熔化极氩弧焊的工艺特点一）、熔化极氩弧焊的工艺特点1、优点1)适用范围广MIG焊可焊接铝及铝合金、钛及钛合金、铜及铜合金以及不锈钢的焊接，MAG焊可焊接低碳钢，焊接薄板又可焊接中等厚度和大厚度的板材。2)生产率较高、焊接变形小使用焊丝作电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG焊小。3)焊接过程易于实现自动化熔化极氩弧焊的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，因此容易实现自动化。4）对氧化膜不敏感 熔化极氩弧焊一般采用直流反接，焊接铝及铝合金时具有很强的阴极雾化作用，因此焊前几乎
105、无需去除氧化膜。二）、熔化极惰性气体保护焊的应用二）、熔化极惰性气体保护焊的应用可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。可用于平焊、横焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄为1mm，最大厚度不受限制。7-2MIG焊的熔滴过渡焊的熔滴过渡根据所用焊丝及焊接规范的不同，熔化极氩弧焊有五种熔滴过渡方式：短路过渡、大滴过渡、射流过渡、亚射流过渡及脉冲射流过渡。射流大滴短路大滴短路亚射流射滴ABC钢钢铝铝一）短路过渡一）短路过渡1、条件：采用细丝，并配以小电流及小电压进行焊接时。这种过渡工艺通常产生一体积小、凝固速度快的熔池，因此适合于薄板、全位置焊接。
106、1234二）大滴过渡二）大滴过渡1）条件：（1）电弧电压较高；且2）焊接电流较小的情况下。2）特点（1） 熔滴尺寸较大（直径大于焊丝直径）；（2） 以重力加速度过渡；（3） 电弧不稳定，易出现熔合不良、未焊透、余高过大三）喷射过渡三）喷射过渡1条件1）电弧电压较高2）焊接电流较大2、特点1）熔滴尺寸细小（直径小于焊丝直径）2）过渡加速度远大于重力加速度的加速度3）沿焊丝轴线向熔池过渡4）焊接不同的材料时，喷射过渡的形态是不同的低碳钢、低合金钢及不锈钢焊接时的喷射过渡呈束流状，这种喷射过渡又称为射流过渡；铝及铝合金焊接时的喷射过渡呈滴状过渡，这种过渡称为射滴过渡。3、临界电流由大滴过渡向喷射过渡
107、转变的最小电流称为喷射过渡临界电流。临界电流的影响因素：电弧气氛：焊丝种类:Al、钢焊丝直径：越细，临界电流越小。但这种过渡易于导致指状熔深。为了避免指状熔深，焊接生产中通常通过采用混合气体进行焊接。FFPFPFF斑Fmg大滴射滴射流四）亚射流过渡四）亚射流过渡亚射流过渡是介于短路过渡与射流过渡之间的一种过渡形式，是铝及铝合金焊接中特有的一种熔滴过渡方式。1、产生条件：弧长较短，电弧电压较小（BC段）。由于弧长较短，尺寸细小的熔滴在即将以射滴形式过渡到熔池中时，发生短路，然后在电磁收缩力的作用下完成过渡。2、特点1） 电弧具有很强的固有自调节作用，采用等速送丝机配恒流特性的电源即可保持弧长稳定
108、，焊缝外形及熔深非常均匀。2）熔深呈碗形，可避免指状熔深。3）电弧呈蝴蝶形状，阴极雾化作用强。一）、熔化极氩弧焊设备的分类一）、熔化极氩弧焊设备的分类（一）按操作方式分类1、半自动熔化极氩弧焊设备是指焊丝自动送进、焊炬由人工操纵的熔化极氩弧焊设备。2、自动熔化极氩弧焊设备是指焊丝送进、焊炬行走均能够自动进行的熔化极氩弧焊设备。（二）按所用的电源分类直流脉冲（三）按送丝方式分类熔化极氩弧焊可分为等速送丝式均匀送丝式（少见）7-3熔化极氩弧焊设备熔化极氩弧焊设备二）、熔化极氩弧焊设备的组成二）、熔化极氩弧焊设备的组成通常由弧焊电源、控制箱、送丝机构、焊炬、水冷系统及供气系统组成。自动熔化极氩弧焊设
109、备还配有行走小车或悬臂梁等，而送丝机构及焊炬均安装在小车上或悬臂梁的机头上。（一）熔化极氩弧焊电源（一）熔化极氩弧焊电源1、利用细焊丝（直径小于1.6mm）焊接时，采用平特性或缓降特性的电源，配以等速送丝式送丝机。2、利用亚射流过渡工艺焊接铝及铝合金时，一般采用恒流特性的电源，配以等速送丝的送丝机构，依靠电弧的固有自调节作用来保证弧长的稳定。3、采用粗焊丝（直径大于2.0mm）进行熔化极氩弧焊焊接时，电弧的自调节作用很弱。为了保证弧长自动调节采用弧压反馈送丝机配陡降特性电源。（二）控制箱（二）控制箱控制焊丝的自动送进、提前送气、滞后停气、引弧、电流通断、电流衰减、冷却水流的通断及焊丝的送进等。
110、对于自动焊机，还要控制小车行走机构。（三）气路和水路（三）气路和水路气路系统由气瓶、减压阀、流量计、软管及气阀组成。利用混合气体进行焊接时，要求利用一配比器，利用配比器可方便地调整混合气体的配比。水路系统用于冷却焊炬及电缆，通常水路中设有水压开关，当水压太低或断水时，水压开关将使焊机停止工作。（四）焊炬（四）焊炬1、组成：主要由导电嘴、喷嘴、焊枪体、帽罩及冷却水套等组成。2、作用：送丝、导通电流、向焊接区输送保护气体等。（五）送丝机（五）送丝机1、送丝机的分类根据速度调节方式，送丝机构分为等速送丝和均匀（弧压反馈）送丝两种。根据送丝滚轮与送丝软管的相对位置，送丝机构可分为：1）推丝式送丝滚轮位
111、于送丝软管之后，为一种应用最广泛的送丝机构，其特点是结构简单、焊枪轻便。但焊丝阻力较大，因此主要使用于送丝距离小于3m的场合下。2）拉丝式拉丝式送丝机构的送丝滚轮和送丝电动机均安装在焊枪上，其特点是送丝稳定、可靠，但焊枪的重量增加，加重了焊工的劳动强度。3）推拉丝式推拉丝式送丝机构同时采用推丝电机及拉丝电机，推丝电机提供主要动力，拉丝电机的作用是将送丝软管内的焊丝拉直，送丝距离可达15m左右，但机构较复杂，目前应用较少。送丝软管：弹簧钢丝绕制，适用各种钢等的焊接四氟乙烯或尼龙，适用于铝及铝合金等的焊接。7-4熔化极氩弧焊工艺熔化极氩弧焊工艺一）、工艺参数的选择一）、工艺参数的选择（一）保护气体
112、（一）保护气体MIG/MAG焊采用的气体以氩气为主。但采用纯氩气时会产生以下问题：（1）易导致指状熔深；（2）焊接低碳钢及低合金钢时，液态金属的粘度高、表面张力大，易导致气孔、咬边等缺陷；（3）焊接低碳钢、低合金钢时，电弧阴极斑点不稳定，易于导致熔深及焊缝成形不均匀。因此，熔化极氩弧焊一般不使用纯氩气体进行焊接，通常根据所焊接的材料采用适当比例的混合气体。1、铝及其合金1）气体：Ar+(20%90%)He或 Ar+(10%75%)He特点：1）电弧稳定，飞溅小，2）温度高，熔透能力大，焊缝成形好；3）随着氦含量的增大，飞溅增大。2）气体：Ar+2%CO2特点：1）可简化焊前清理工作，电弧稳定，
113、飞溅小，2）抗气孔能力强，焊缝力学性能好2、不锈钢及高强度钢1）：气体：Ar+（1-5%）O2或Ar+（1%2%）CO2特点：1）提高熔池的氧化性，降低焊缝金属的含氢量，2）克服指状熔深问题及阴极飘移现象，可有效防止气孔、咬边等缺陷。利用后者时，焊缝可能会增碳。3、碳钢及低合金钢1、气体：Ar+(1%5%)O2或Ar+20%CO2特点：特点：1）提高熔池的氧化性，2）克服阴极飘移及指状熔深现象，改善焊缝成形；3）可有效防止氮气孔及氢气孔，提高焊缝的塑性及抗冷裂能力。2、气体：Ar+15%CO2+5%O2特点：特点：1）飞溅小，电弧稳定，成形好，2）有良好的焊接质量，焊缝断面形状及熔深较理想。4
114、、铜及其合金1）气体：Ar+20%N2特点：1）可形成稳定的喷射过渡；2）电弧温度比纯氩电弧的温度高，热功率提高，可降低预热温度，但飞溅较大，焊缝表面较粗糙但飞溅较大，焊缝表面较粗糙2）气体：Ar+(50%70%)He特点：提高焊缝金属的润湿性、热功率提高，可降低预热温度3、镍及其合金气体：Ar+H2（6%）。防止CO气孔。提高电弧温度。利用TIG焊焊接不锈钢时也可利用4-8%的氢气。（二）焊丝1焊丝的种类及成分碳钢、低合金钢：强度相当的焊丝铝、高合金钢：采用与母材成分相近的焊丝。2焊丝直径焊丝直径根据工件的厚度、施焊位置来选择，薄板焊接及空间位置的焊接通常采用细丝（直径1.6mm），平焊位置
115、的大厚度板及大厚度板焊接通常采用粗丝。（三）焊接电流种类种类：熔化极氩弧焊通常采用直流反接。其优点是，过渡稳定，熔透能力大且阴极雾化效应大。大小大小：焊接电流是最重要的焊接工艺参数。实际焊接过程中，应根据工件厚度、焊接位置来选择焊接电流。利用等速送丝式焊机焊接时，焊接电流的是通过送丝速度来调节的。（五）电弧电压电弧电压主要影响熔宽，对熔深的影响很小。电弧电压应根据电流的大小、保护气体的成分、被焊材料的种类、熔滴过渡方式等进行选择。（六）焊接速度在热输入不变的条件下，焊接速度过大，熔宽、熔深减小，甚至产生咬边、未熔合、未焊透等缺陷。如果焊接速度过慢。不但直接影响了生产率，而且还可能导致烧穿、焊接
116、变形过大等缺陷。自动熔化极氩弧焊的焊接速度一般为25150mh-1；半自动熔化极氩弧焊的焊接速度一般为560mh-1。（七）焊丝干伸长度焊丝的干伸长度影响焊丝的预热，因此对焊接过程及焊缝质量具有显著影响。其他条件不变而干伸长度过长时，等熔化曲线左移，焊接电流减小，易导致未焊透、未熔合等缺陷；干伸长度过短时，易导致喷嘴堵塞及烧损。干伸长度一般根据焊接电流的大小、焊丝直径及焊丝电阻率来选择。焊丝直径/mmH08Mn2SiH06Cr19Ni9Ti0.8612591.07136111.2815712（八）气体流量与TIG焊相同（九）喷嘴至工件的距离与TIG焊类似电流大小/A20020025035050
117、0喷嘴高度/mm1518152020257-5熔化极脉冲氩弧焊一)、熔化极脉冲氩弧焊的特点熔化极脉冲氩弧焊具有如下优点：1）焊接参数的调节范围增大可在平均电流小于临界电流的条件下获得射流过渡，因此，即能在高至几百安培，又能在低至几十安培的范围内获得稳定的射流过渡。因此，利用射流过渡工艺，熔化极脉冲氩弧焊既可焊薄板，又可焊厚板。2）可有效地控制线能量 通过调节脉冲参数可在保证焊透的条件下，将焊接线能量控制在较低的水平，从而减小了焊接热影响区及工件的变形。这对于热敏感材料的焊接是十分有利的。3）有利于实现全位置焊接 利用熔化极脉冲氩弧焊可在较小的线能量下实现喷射过渡，熔池的体积小，冷却速度快，因此
118、，熔池易于保持，不易流淌。而且焊接过程稳定，飞溅小，焊缝成形好。4）焊缝质量好脉冲电弧对熔池具有强烈的搅拌作用，可改善熔池的结晶条件及冶金性能，有助于消除焊接缺陷，提高焊缝质量。三)、熔化极脉冲氩弧焊工艺（一）熔化极脉冲氩弧焊的熔滴过渡熔化极脉冲氩弧焊有三种过渡形式：一个脉冲过渡一滴（简称一脉一滴）；一个脉冲过渡多滴（简称一脉多滴）多个脉冲过渡一滴（多脉一滴）。熔滴过渡方式主要决定于脉冲电流及脉冲持续时间。三种过渡方式中，一脉一滴的工艺性能最好，多脉一滴是工艺性能最差的一种过渡形式。然而，一脉一滴的工艺范围很窄，焊接过程中难以保证，因此，目前主要采用的是一脉多滴及一脉一滴的混合方式。脉冲电流参
119、数与熔滴过渡形式的关系（二）焊接工艺参数的选择原则1脉冲电流Ip及脉冲持续时间tp脉冲电流与脉冲持续时间决定了熔滴过渡方式，这两个参数要适当配合，使（Ip，tp）点应位下图中一脉一滴临界曲线之上。脉冲电流还影响熔深，在平均电流一定的条件下，脉冲电流越大，熔深越大。选择时，应综合考虑母材类型、板厚、焊接位置及熔滴过渡要求，首先选择平均电流、脉冲电流及脉冲持续时间。2基值电流Ib基值电流的主要作用是维持电弧的稳定燃烧，同时预热焊丝及工件。在保证电弧稳定的条件下，尽量选择较低的基值电流，以突出脉冲TIG焊的特点。3、脉冲频率一般在几十至几百的范围内，频率过低，焊丝易插入熔池。焊接过程不稳定，而频率过
120、高则失去了脉冲焊的特点。脉冲频率通常根据焊接电流的大小来选择，电流较大时，脉冲频率应选得较大一些；焊接电流较小时，频率应选得小一些。4脉冲频率及脉冲宽比脉宽比越小，脉冲焊的特征越明显，而脉宽比过小则易导致电弧不稳定，因此，脉宽比一般取25%50%。全位置焊接、薄板及热敏感材料的焊接均要求脉宽比小一些。第八章 二氧化碳气体保护焊一、基本要求1、了解二氧化碳气体保护焊的特点及应用2、掌握二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡特点3掌握二氧化碳气体焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则4、掌握二氧化碳气体焊的冶金特点5、掌握防止飞溅的措施二、重点1、短路过渡对电源动特性的要求2、二氧化碳气体保护焊向熔滴中施加合
121、金元素的方式。3、飞溅的预防措施8-1二氧化碳气体保护焊的特点（一）二氧化碳气体保护焊有如下工艺优点：1、焊接成本低CO2气体及CO2焊焊丝价格便宜，焊接能耗低，因此，二氧化碳气体保护焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工电弧焊的30%50%；2、焊缝质量好二氧化碳气体保护焊抗锈能力强，对油污不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好；3、生产效率高二氧化碳气体保护焊的电弧集中，熔透能力强，熔敷速度快，且焊后无需进行清渣处理，因此生产效率高；半自动二氧化碳焊的效率比手工电弧焊高12倍，自动二氧化碳焊比手工电弧焊高25倍；4、适用范围广适用于各种位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接；5、便于实
122、现自动化二氧化碳焊是明弧焊，便于监视及控制，而且焊后无需清渣，有利于实现焊接过程机械化及自动化（二）二氧化碳气体保护焊有如下缺点：1、焊缝成形较粗糙，飞溅较大。2、劳动条件较差二氧化碳焊弧光强度及紫外线强度分别为手工电弧焊的23倍和2040倍，而且操作环境中CO2的含量较大，对工人的健康不利。二氧化碳焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，还用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。目前，这种方法已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业中。二氧化碳焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，还用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。目前，这种方法已广泛用于机车车
123、辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业中。 8-2二氧化碳焊的冶金特点 （一）二氧化碳电弧的氧化性在电弧热量作用下，二氧化碳发生分解，放出氧气：2CO22CO+O2氧气又进一步分解为氧原子：O22O因此，二氧化碳电弧具有很强的氧化性，使铁及合金元素（Si、Mn、Cr、Ni、Ti、C等）发生氧化。1、氧化反应的不利后果：1）合金元素大量烧损；2）C与O反应，生成CO气体，易于导致气孔。2、措施：必须采用必要的措施进行脱氧在焊丝中加入适量的脱氧剂，脱氧剂与O的亲和力比Fe及C强，因此可阻止Fe、C等与O发生不利的反应。脱氧剂在完成脱氧任务之余，所剩余的量作为合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝
124、机械性能的作用。二氧化碳焊丝一般采用Si、Mn联合脱氧，有些焊丝中还加少量的Ti。（二）二氧化碳焊的气孔问题1一氧化碳气孔一氧化碳气孔产生的主要原因是以下反应：FeO+C=Fe+CO该反应通常发生于熔池尾部，此处的液态金属温度接近结晶温度，反应很强烈且CO没有时间析出，因此，CO易残留于熔池中形成气孔。只要选择的焊丝正确，焊丝中的脱氧元素就会抑制FeO生成，产生CO气孔的可能性很小。2氢气孔二氧化碳电弧中有大量的氧原子，氧原子可与焊接区的氢结合成不溶于熔池的羟基，因此二氧化碳焊对氢气孔不敏感。只要是二氧化碳气体中的水分含量不超过规定值，工件及焊丝上的铁锈及油污不很严重，一般不会产生氢气孔。3氮
125、气孔这是二氧化碳焊焊缝中出现几率最大的一种气孔。这种气孔主要是由侵入焊接区的空气引起的。只要保证良好的保护效果，这种气孔一般也不会产生。8-3二氧化碳焊的熔滴过渡特点熔滴过渡方式主要有：大滴排斥过渡、短路过渡、细颗粒过渡及混合过渡（短路过渡+颗粒过渡）等三种。由于大滴排斥过渡的飞溅大、电弧不稳定，因此实际焊接生产中一般不用，通常采用短路过渡及细颗粒过渡进行焊接。（一）短路过渡1、产生条件采用细丝，并配以小电流及小电压进行焊接时，熔滴过渡为短路过渡。2、特点1）通常产生一体积小、凝固速度快的熔池，因此适合于薄板焊接及全位置焊接。2）熔滴与熔池间短路后，在表面张力及电磁收缩力的作用下形成缩径小桥，
126、短路缩径小桥在不断增大的短路电流作用下汽化爆断，将熔滴推向熔池，完成过渡。有飞溅。3、短路过渡对电源的动特性具有如下的要求：（1）熔滴与熔池短路时，电弧熄灭，过渡完成后，电弧又重新引燃。为了保证电弧能够顺利引燃，要求电源的空载电压上升速度要快。（2）短路小桥的位置及爆断时间、爆破能量直接决定了飞溅的大小，当短路小桥产生在焊丝与熔滴之间，爆破能量较小且能够及时爆断时，飞溅较小。而短路小桥的位置及爆断时间、爆破能量可通过在焊接回路中加一适当的电感来调节。短路过渡（二）细颗粒过渡细颗粒过渡出现在电弧电压较高、焊接电流较大的情况下。其特点是，电弧基本上潜入工件表面之下，熔池较深，熔滴以较小的尺寸、较大
127、的速度沿轴向过渡到熔池中。由于没有短路过程，对电源的动特性没有特殊要求。这种过渡主要用于中等厚度及大厚度板材的水平位置焊接。焊接方向焊接方向8-4二氧化碳焊设备二氧化碳焊设备一、二氧化碳焊设备的组成一、二氧化碳焊设备的组成二氧化碳焊设备由弧焊电源、控制箱、送丝机构、焊炬及供气系统组成。（一）电源（一）电源与MIG/MAG焊电源相同。（二）控制系统（二）控制系统控制各个部件按照一定的时间顺序进入/退出工作状态。1、引弧：1）爆裂引弧：适用于细丝，其基本过程是：首先使焊丝与工件短路，在较大的短路电流的作用下，焊丝与工件的接触部位发生爆断，引燃电弧。2）慢送丝引弧适用于粗丝，基本方法及原理与爆裂引弧
128、类似，其不同点是通过缓慢送丝使焊丝与工件接触，以保证引弧的可靠性。回抽引弧主要用于埋弧焊，焊前首先使焊丝与工件接触，焊机启动后，焊丝回抽将电弧引燃。2、熄弧方式1）焊丝返烧熄弧反烧熄弧时，先停止送丝，电弧继续燃烧，弧长逐渐增大，经过一定时间后切断电源，电弧熄灭，停止焊接。2）电流衰减熄弧首先使焊接电流及送丝速度衰减，填满弧坑后，再停止送丝并切断电源。（三）气路和水路（三）气路和水路1、气路系统、气路系统除了气瓶、减压阀、流量计、软管及气阀以外，二氧化碳焊机的气路系统还需安装预热器及干燥器。1、预热器：用于防止二氧化碳中的水分在钢瓶出气口处或减压阀中结冰而堵塞气路。焊接过程中钢瓶内的液态二氧化碳
129、不断气化，气化过程中要吸收大量的热，而且钢瓶中的高压二氧化碳经过减压阀减压后，气体温度也会下降；气体流量越大，温度下降越明显。因此，气体流量较大时（大于10Lmin-1），在减压阀之前必须安装加热器通常采用电热式加热器，其结构比较简单，只需将套有绝缘瓷管的加热电阻丝套在通二氧化碳气体的紫铜管上即可。2、干燥器用于减少焊缝中的含氢量。一般市售的二氧化碳气体中含有一定量的水分，因此需在气路中安装干燥器，以去除水分，减少焊缝中的含氢量。干燥器有两种：高压干燥器和低压干燥器。高压干燥器安装在减压阀前，低压干燥器安装在减压阀之后。一般情况下，只需安装高压干燥器。如果对焊缝质量的要求不高，也可不加干燥器。
130、2、水路系统、水路系统水路系统通以冷却水，用于冷却焊炬及电缆。通常水路中设有水压开关，当水压太低或断水时，水压开关将断开控制系统电源，使焊机停止工作，保护焊炬不被损坏。气路系统8-4二氧化碳气体保护焊工艺二氧化碳气体保护焊工艺一）、二氧化碳气体保护焊工艺参数的选择一）、二氧化碳气体保护焊工艺参数的选择（一）焊丝直径（一）焊丝直径1、短路过渡CO2焊一般采用细丝，以提高过渡频率，稳定焊接电弧。通常采用的焊丝直径有0.8mm、1.2mm及1.6mm三种。2、细颗粒过渡CO2焊采用的焊丝直径一般大于1.2mm，通常采用的焊丝直径有1.6、2.0、3.0和4.0等四种。（二）焊接电流及电弧电压1、 短
131、路过渡电弧电压是最重要的焊接参数，因为它直接决定了熔滴过渡的稳定性及飞溅大小，影响焊缝成形及焊接接头的质量。对于一定的焊丝直径，有一最佳电弧电压范围，电弧电压小于该范围的下限时，短路小桥不易断开，易导致固体短路（未熔化的焊丝直接穿过熔池金属与未熔化的工件短路），导致很大的飞溅，甚至导致固体焊丝飞溅；电弧电压大于该范围的上限时，易产生大滴排斥过渡，飞溅很大，电弧不稳。短路过渡CO2焊通常采用直流反接。采用直流反接时，电弧稳定，飞溅小，熔深大。但在堆焊及焊补铸件时，应采用直流正接，这是因为，正接时焊丝为阴极，阴极产热大，焊丝熔化速度快，生产率高。电流的大小要与电弧电压相匹配。表7-1给出了三种直径
132、焊丝的最佳短路过渡焊接规范。焊丝直径/mm0.81.21.6电弧电压/V181920焊接电流/A100110120135140180表7-1 短路过渡的电流值及电弧电压范围。焊丝直径/mm电流下限值/A电弧电压/V1.640034452.05003.06504.07502、细颗粒过渡、细颗粒过渡细颗粒过渡CO2焊也采用直流反接。根据被焊材料及板厚选择焊接电流，然后根据焊接电流、焊丝直径选择电弧电压，焊接电流越大，焊丝直径越小，选择的电弧电压也应越大。但电弧电压也不得太高，否则飞溅将显著增大。表7-2给出了细颗粒过渡的最低电流值及电弧电压范围。（三）焊接速度（三）焊接速度焊接速度与焊接电流适当配
133、合才能得到良好焊缝成形。焊接速度过大：熔宽、熔深减小，甚至产生咬边、未熔合、未焊透等缺陷。焊接速度过慢：降低生产率，导致烧穿、焊接变形过大等缺陷。半自动短路CO2保护焊的焊接速度一般为5mh-160mh-1。（四）焊接回路电感（四）焊接回路电感1、短路过渡、短路过渡作用：1）控制短路电流上升速度及短路电流峰值。短路过渡CO2焊要求具有合适的短路电流上升速度，从而将缩径小桥控制在焊丝与熔滴之间，以保证爆破力将大部分熔滴金属过渡到熔池中，同时还要求具有合适的短路电流峰值，以使爆破能量适中，不至于产生很大的细颗粒飞溅。不同的焊丝直径要求不同的短路电流上升速度，焊丝越细，熔化速度越大，短路过渡频率越大
134、，要求的短路电流上升速度就较大。短路电流上升速度（di/dt）决定于回路电感：di/dt=(U0iR)/L式中U0电源空载电压；i瞬时电流R焊接回路中的电阻L焊接回路中的电感因此，焊接回路中应串接适当的电感。2、细颗粒过渡对于细颗粒过渡CO2焊，回路电感对抑制飞溅的作用不大，一般不要求在焊接回路中加电感元件。（五）焊丝干伸长度1、短路过渡：焊丝很细，焊丝干伸长度对熔滴过渡、电弧的稳定性及焊缝成形均具有很大的影响。干伸长度过大，电阻热增大，焊丝容易因过热而熔断，导致严重飞溅及电弧不稳。此外，干伸长度过大时，焊接电流降低，电弧的熔透能力下降，易导致未焊透。干伸长度过小，喷嘴离工件的距离很小，飞溅金
135、属颗粒易堵塞喷嘴。干伸长度一般应控制在5mm15mm内。2、细颗粒过渡焊丝较粗，焊丝干伸长度对熔滴过渡、电弧的稳定性及焊缝成形的影响不大。但由于飞溅较大，喷嘴易于堵塞，因此，干伸长度应选得大一些，一般应控制在10mm20mm内。（六）气体流量保护气体的流量一般根据电流的大小、焊接速度、干伸长度等来选择。这些参数越大，气体流量也应适当加大。但也不能太大，以免产生紊流，使空气卷入焊接区，降低保护效果。短路过渡：保护气体流量一般为5Lmin-115Lmin-1。细颗粒过渡：所用焊接电流比短路过渡大，焊接速度也大，因此采用的保护气体流量也应适当增大，一般为10Lmin-120Lmin-1。（七）喷嘴至
136、工件的距离短路过渡CO2焊时，喷嘴至工件的距离应尽量取得适当小一些，以保证良好的保护效果及稳定的过渡，但也不能过小。这是因为该距离过小时，飞溅颗粒易堵塞喷嘴，阻挡焊工的视线。喷嘴至工件的距离一般应取焊丝直径的12倍左右。（八）焊丝位置及焊接方向CO2焊一般采用左焊法，而右焊法也有其优点，在某些情况下具有良好的工艺性能，表1-5-22对各种接头的左焊法及右焊法进行了比较9。左焊法时焊枪的后倾角度保持为1020，倾角过大时，焊缝宽度增大而熔深变浅，而且还易产生大量的飞溅。右焊法时焊枪前倾1020，过大时余高增大，易产生咬边。药芯焊丝药芯焊丝8-5 飞溅的原因及预防飞溅的措施飞溅的原因及预防飞溅的措
137、施一）产生飞溅的原因一）产生飞溅的原因本质原因是由于二氧化碳电弧收缩性强，熔滴受力复杂，易使熔滴的运动轨迹偏离电弧的轴线。1、短路过渡是的爆破力；2、大滴滴落过渡时的斑点力偏离焊丝轴线；3、细颗粒过渡时的气泡爆破力；4、串弧引起的飞溅。二）防止飞溅的措施：二）防止飞溅的措施：1、在气体中加入少量氩气；2、对于短路过渡电弧焊，在焊接回路中加入一个适当的电感；3、对于短路过渡电弧焊，采用电流波形控制法。4、采用活化焊丝或药芯焊丝。第九章第九章 等离子弧焊接等离子弧焊接一、基本要求一、基本要求1、掌握等离子弧的产生原理及特点2、了解等离子弧发生器的结构3掌握等离子弧焊接的几种主要的工艺形式及特点三、
138、重点三、重点1、等离子弧的热源特点、等离子弧的静特性；2、等离子弧的焊接工艺参数的选择；9-1第一节第一节等离子弧焊接特点等离子弧焊接特点一）、等离子弧的形成一）、等离子弧的形成等离子弧是一种被压缩的钨极氩弧，具有很高的能量密度、温度及电弧力。等离子弧是通过三种压缩作用获得的：1)机械压缩水冷铜喷嘴孔径限制弧柱截面积的自由扩大，这种拘束作用就是机械压缩；2)热压缩喷嘴中的冷却水使喷嘴内壁附近形成一层冷气膜，进一步减小了弧柱的有效导电面积，从而进一步提高了电弧弧柱的能量密度及温度，这种依靠水冷使弧柱温度及能量密度进一步提高的作用就是热压缩；3)电磁压缩 由于以上两种压缩效应，使得电弧电流密度增大
139、，电弧电流自身磁场产生的电磁收缩力增大，使电弧受到进一步的压缩，这就是电磁压缩。二）、等离子弧的类型二）、等离子弧的类型（一）非转移型电弧非转移型电弧燃烧在钨极与喷嘴之间，焊接时电源正极接水冷铜喷嘴，负极接钨极，工件不接到焊接回路上；依靠高速喷出的等离子气将电弧带出，这种电弧适用于焊接或切割较薄的金属及非金属。（二）转移型电弧转移型电弧直接燃烧在钨极与工件之间，焊接时首先引燃钨极与喷嘴间的非转移弧，然后将电弧转移到钨极与工件之间；在工作状态下，喷嘴不接到焊接回路中。这种电弧用于焊接较厚的金属。（三）联合型电弧转移弧及非转移弧同时存在的电弧为联合型电弧。混合型电弧在很小的电流下就能保持稳定，因此
140、特别适合于薄板及超薄板的焊接。非转移转移联合等离子焊与氩弧焊的比较等离子焊与氩弧焊的比较:通过水冷喷嘴压缩电弧电弧集中热影响区小通过水冷喷嘴压缩电弧电弧集中热影响区小3-10mm的板不用开坡口可以焊的板不用开坡口可以焊接穿空效应接穿空效应焊接速度快焊接速度快焊件变形小焊件变形小焊缝成型美观焊缝成型美观单面焊接无需打底单面焊接无需打底不需复杂的焊前准备不需复杂的焊前准备三）、等离子弧焊的特点及应用三）、等离子弧焊的特点及应用（一）特点（一）特点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电弧焊相比，等离子电弧具有下列优点：1)熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透8
141、10mm厚的不锈钢板；2)焊缝质量对弧长的变化不敏感，这是由于电弧的形态接近圆柱形，且挺直度好，弧长变化对加热斑点面积的影响很小，易获得均匀的焊缝形状；3)钨极缩在水冷铜喷嘴内部，不会与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象；4)等离子电弧的电离度较高，电流较小时仍很稳定，可焊接微型精密零件；5)可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。等离子弧焊的缺点是：1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；2)焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很低；3)焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高。（二）应用（二）应用可用钨极氩弧焊焊接的金属，比如不锈钢、铝及铝合金、
142、钛及钛合金、镍、铜、蒙耐尔合金等，均可用等离子弧焊焊接。这种焊接方法可用于航天、航空、核能、电子、造船及其它工业部门中。9-2等离子弧生器等离子弧生器一、分类：等离子弧焊枪、割枪、喷枪。二、组成主要由电极、电极夹头、压缩喷嘴、中间绝缘体、上枪体、下枪体及冷却套等组成。最关键的部件为喷嘴及电极。1、喷嘴如图1-7-4所示。分类按喷嘴孔道的数量，可分为单孔型和三孔型两种。三孔型喷嘴除了中心主孔外，主孔左右还有两个小孔。从这两个小孔中喷出的等离子气对等离子弧有一附加压缩作用，使等离子弧的截面变为椭圆形。当椭圆的长轴平行于焊接方向时，可显著提高焊接速度，减小焊接热影响区的宽度。按孔道的形状，可分为圆柱
143、型及收敛扩散型等两种。通常采用圆柱形压缩孔道，而收敛扩散型压缩孔道有利于电弧的稳定。最重要的喷嘴形状参数为压缩孔径及压缩孔道长度。1)喷嘴孔径dn2)dn决定了等离子弧的直径及能量密度。通常应根据焊接电流大小及等离子气种类及流量来选择。直径越小，对电弧的压缩作用越大，但太小时，等离子弧的稳定性下降，甚至导致双弧现象，烧坏喷嘴。2) 喷嘴孔道长度l0在一定的压缩孔径下，l0越长，对等离子弧的压缩作用越强，但l0太大时，等离子弧不稳定。通常要求孔道比l0 /dn在一定的范围之内，3)锥角 对等离子弧的压缩角影响不大，30180范围内均可，但最好与电极的端部形状配合，保证将阳极斑点稳定在电极的顶端。
144、喷嘴类型2、电极等离子弧焊接一般采用钍钨极或铈钨极，有时也采用锆钨极或锆电极。钨极一般需要进行水冷，小电流时采用间接水冷方式，钨极为棒状电极；大电流时，采用直接水冷，钨极为镶嵌式结构。棒状电极端头一般磨成尖锥形或尖锥平台形，电流较大时还可磨成球形，以减少烧损。与TIG焊不同，等离子焊时，钨极一般内缩到压缩喷嘴之内，从喷嘴外表面至钨极尖端的距离被称为内缩长度lr。为了保证电弧稳定，不产生双弧，钨极应与喷嘴保持同心，而且钨极的内缩长度lr要合适（lr=l00.2mm）。9-3双弧及其防止措施双弧及其防止措施一）双弧一）双弧正常条件下，转移型电弧在钨极与工件之间产生，在某些异常情况下，会产生一个与正
145、常电弧并联的燃烧在钨极喷嘴以及喷嘴-工件之间的串弧，这种现象叫双弧。二）双弧产生的原因及防止措施二）双弧产生的原因及防止措施序号原因措施1在电流一定的条件下，喷嘴孔径太小或压缩孔道的长度过大应匹配正确规格的喷嘴2等离子气体的流量过小应适当增大等离子气体的流量3钨极轴线与喷嘴轴线之间的偏差过大；使钨极轴线与喷嘴轴线对正4金属飞溅物堵塞喷嘴清理喷嘴5电源的外特性不正确选择陡降外特性的电源9-4离子弧焊接工艺离子弧焊接工艺一）、等离子弧焊的基本方法一）、等离子弧焊的基本方法有三种方法：穿孔型、熔入型及微束等离子弧焊。（一）穿孔型等离子弧焊采用较大的焊接电流及等离子流，使等离子弧具有较大的能量密度及等
146、离子流力，工件完全熔透并在等离子流力的作用下形成一个贯穿工件的小孔，而熔化金属被排挤在小孔周围。随着等离子弧在焊接方向移动，熔化金属沿电弧周围熔池壁向熔池后方移动并结晶成焊缝，而小孔随着等离子弧向前移动。适用于单面焊双面成形，并且也只能进行单面焊双面成形。焊接较薄的工件时，可不开坡口、不加垫板、不加填充金属，一次实现双面成形。小孔的产生依赖于等离子弧的能量密度，板厚越大，要求的能量密度越大，对于厚度更大的板材，穿孔型等离子弧焊只能进行第一道焊缝的焊接。穿孔型材料不锈钢钛及钛合金镍及镍合金低合金钢低碳钢焊接厚度限值/mm812678表表8-1（二）（二）熔入型等离子弧焊接熔入型等离子弧焊接采用较
147、小的等离子气流量，等离子流力小，电弧穿透能力低。特点特点只能熔化工件，形不成小孔，与TIG焊相似。适用于薄板、多层焊的盖面焊及角焊缝的焊接。（三）（三）微束等离子弧焊接微束等离子弧焊接一种小电流（通常小于一种小电流（通常小于30A）熔入型焊接工艺。）熔入型焊接工艺。设备特点：设备特点：小孔径压缩喷嘴（0.6mm1.2mm）联合型电弧。非转移弧起着引弧和维弧作用，使转移弧在电流小至0.5A时仍非常稳定。工艺特点：工艺特点：1)可焊更薄的金属，最小可焊厚度为0.01mm;2)弧长在很大的范围内变化时，也不会断弧，并且电弧保持柱状；3)焊接速度快、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小。二）、二）、焊接工艺
148、及参数焊接工艺及参数（一）（一）接头及坡口形式接头及坡口形式接头形式根据板厚来选择，厚度在0.05mm1.6mm之间时，通常采用图1-7-8中的接头形式2，利用微束等离子弧进行焊接。板厚大于1.6mm而小于表8-1中的板材时，通常不开坡口，利用穿孔法进行焊接。板厚大于表8-1中的限值时，需要开V形或U形坡口，进行多层焊。与TIG焊相比，可采用较大的坡口角度及钝边。钝边的最大允许值等于穿孔法的最大焊接厚度。第一层用穿孔法进行焊接，其他各层用熔入法或其他焊接方法焊接。（二）焊接电流（二）焊接电流焊接电流总是根据板厚或熔透要求来选定。焊接电流增大，等离子弧穿透能力增大。但电流过大会引起双弧，损伤喷嘴
149、并破坏焊接过程的稳定性，而且，熔池金属会因小孔直径过大而坠落。因此，在喷嘴结构确定后，为了获得稳定的小孔焊接过程，焊接电流只能在某一个合适的范围内选择，而且这个范围与离子气的流量有关。（三）等离子气（三）等离子气等离子气及保护气体通常根据被焊金属及电流大小来选择。大电流等离子弧焊接时，等离子气及保护气体通常采用相同的气体，否则电弧的稳定性将变差。表8-2列出了大电流等离子弧焊焊接各种金属时所采用的典型气体。小电流等离子弧焊接通常采用纯氩气作等离子气。这是因为氩气的电离电压较低，可保证电弧引燃容易。金属厚度/mm焊接技术穿孔法熔透法碳钢（铝镇静钢）3.2Ar25%Ar+75%He低合金钢3.2A
150、r25%Ar+75%He不锈钢3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He3.2Ar或95%Ar+5%H225%Ar+75%He活性金属6.4Ar+（50%70%）He25%Ar+75%He离子气流量直接决定了等离子流力和熔透能力。等离子气的流量越大，熔透能力越大。但等离子气流量过大会使小孔直径过大而不能保证焊缝成形。因此，应根据喷嘴直径、等离子气的种类、焊接电流及焊接速度选择适当的离子气流量。利用熔入法焊接时，应适当降低等离子气流量，以减小等离子流力。（四）焊接速度（四）焊接速度焊接速度应根据等离子气流量及焊接电流来选择。其它条件一定时，如果焊速增大，焊接热输入减小，小孔直径随之减
151、小，直至消失。如果焊速太低，母材过热，熔池金属容易坠落。因此，焊接速度、离子气流量及焊接电流等这三个工艺参数应相互匹配。（五）喷嘴离工件的距离（五）喷嘴离工件的距离距离过大，熔透能力降低；距离过小则造成喷嘴堵塞。一般取38mm。和钨极氩弧焊相比，喷嘴距离变化对焊接质量的影响不太敏感。（六）保护气体流量（六）保护气体流量保护气体流量应根据焊接电流及等离子气流量来选择。在一定的离子气流量下，保护气体流量太大会导致气流的紊乱，影响电弧稳定性和保护效果。而保护气流量太小，保护效果也不好，因此，保护气体流量应与等离子气流量保持适当的比例。小孔型焊接保护气体流量一般在1530L/min范围内。金属厚度/m
152、m焊接工艺穿孔法熔透法铝1.6HeHe碳钢（铝镇静钢）1.6Ar或25%Ar+75%HeAr或25%Ar+75%He低合金钢1.625%Ar+75%He或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2不锈钢所有厚度Ar，25%Ar+75%He或Ar+（1%5%）H2Ar，He或Ar+（1%5%）H2（五）引弧及收弧（五）引弧及收弧利用穿孔法焊接厚板时，引弧及熄弧处容易产生气孔、下凹等缺陷。对于直缝，采用引弧板及熄弧板来，先在引弧板上形成小孔，然后再过渡到工件上去；最后将小孔闭合在熄弧板上。但环缝无法用引弧板及熄弧板，必须采用焊接电流、离子气流量递增控制法在工件上起弧，利用电流和离子气
153、流量衰减法来闭合小孔。三）、三）、焊接缺陷焊接缺陷等离子弧焊的常见缺陷如表8-4所示表8-4常见缺陷及消除措施缺陷类型产生原因预防措施单侧咬边1.焊炬偏向焊缝一侧2.电极与喷嘴不同心3.两铺助孔编斜4.接头错边量太大5.磁偏吹1改正焊炬对中位置2调整同心度3调整辅助孔位置4加填充丝5改变地线位置两侧咬边1.焊接速度太快2.焊接电流太小1降低焊接速度2加大焊接电流气孔1.焊前清理不当2.焊丝不干净3.焊接电流太小4.填充丝送进太快5.焊接速度太快1除净焊接区的油锈及污物2清洗焊丝3加大焊接电流4降低送丝速度5降低焊接速度热裂纹1.焊材或母材含硫量太高2.焊缝熔深、熔宽较大，熔池太长3工件刚度太大1选用含硫低的焊丝2调整焊接工艺参数3预热、缓冷第十章 其他先进焊接方法w了解内容
