1过程设备焊接基础

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1、1.过程设备用焊接方法与工艺焊接是锅炉和压力容器等过程设备制造中的基本加工方法，对可靠性貝有直接影响。有关焊接的理论与知识范围很广，本章重点介绍过程设备制造中主耍应用的焊接方法及其相关问题。根据焊接过程的特点，金属的焊接分为熔化焊与加压焊两人类。每一类又包括许多不同的焊接方法。压力容器等过程设备制造屮，主要釆用熔化焊。特别是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊等，是ri前广泛应用的焊接方法，其基本原理与应用对比如表i-i所示。表i-i过程设备用熔化炸焊接方法基本原理与应用W接方法DR理用途下工电凤那"Hl电斤堆化焊条和甩材.形成焊储的一斡炸应用龙皿广臣

2、.可焊按务种仪咒电iiiW利用屯洗通过熔渣产生的电甩热来焙化金属，它的加益范憎大.对皿的焊件腕一次炸成适于焊按大劲和职的工件«体保护炸永用筑代.包牡.二氣化0L怒代1?保护炸按焙池.MfZ与空代綁兒的炸慢方汰川于令金明.W.铝、40彳i色金冈的烬电汎化焊卅下燃烧.州扯成盘以旳.质肚好适用于长焊徒、深f?焊旌的烬rtb生产净高代体在电％內电»/5>W处熾收给效应和戲收妳效应产生度大的高温热源•可烬接不*1怡离熾的及右色佥大多数熔化焊都是以电弧为热源进行焊接的。因此电弧和电源的特性是焊接过程稳定进行的关键因素。1.1焊接电弧与焊接电源手工电弧焊、埋弧焊、气

3、体保护焊等常用焊接方法，都是以电弧为热源进行焊接的。了解和掌握焊接电弧和电源的特点有助于更好地运用这些焊接方法。1.1.1焊接电弧的温度分布与磁偏吹电弧是各种焊接方法中用来加热金属的热源，焊接电弧是在加冇一定电压的电极与工件z间的一种强而侑力的气体放电现象。当气体被加热到高温时，产生了人最带电荷的离子和电子，这样便能传导电流，即把电能转化为热能和光能。电极可以是鹄极、碳棒或焊条，-般手工电弧焊都使用焊条。电弧引燃后，弧柱中充满了高温电离气体，发出大量的热与光，电弧的热量与焊接电流和电压的乘积成正比。电流越人，电弧产生的总热量就越人。一般说来，电弧热量在阳

4、极产生较多，约占•电弧总热量的43%左右；阴极区因放出人量电子而消耗一点的能量，故产住的热量较少，约占36%左右；其余21%左右是在弧柱屮产生。但在一般电弧焊接过程屮，弧柱的热量不能用于对焊条或工件的直接加热，大部分散失在电弧周围或飞溅的金属滴中。焊条和母材的熔化主要是靠阳极（正极）区或阴极（负极）区所产牛的热量，弧柱区的辐射热属次要地位。电弧屮阳极和阴极的温度因电极材料（主要是电极熔点）不同而有所不同。用钢焊条焊接钢材时阳极温度约为2600K,电弧中心温度最高可达6000K以上。图1-1用交流电焊机埠接时的正接与反接（a）正接（b）反接l.r［流电焊机

5、2.焊钳3.焊条4•工件由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，以及其它一些原因,故川直流电焊机焊接时有两种不同的接法，正接或反接。如图1—1所示，正接是将工件接到正极，焊条（或电极）接到负极，此时对工件加热较多，焊缝熔深大一些；反接是将工件接到负极，焊条（或电极）接到正极，此时焊条加热较多，熔化速度较快。如杲连接时使用的是交流电焊机，因电流每秒钟正负变换达一百次，所以两极加热一样，温度均在2500K左右，不存在正接或反接问题。由于电弧是电离气体构成的软性导体，所以受到外力作用时易发生偏摆。电弧偏离电极轴线的现象称为电弧的偏吹。电弧偏吹常使电弧燃烧

6、不稳定，影响焊缝成型和焊接质量。电弧受侧向气流T•扰、焊条药皮厚度不均或局部脱落均会引起电弧偏吹。采用宜流电源时，因焊接电流和电压产生的磁场作用引起的电弧偏吹，称为磁偏吹。导线接线位置或电弧附近有铁磁体等都会引起磁偏吹，如图1—2a、b所示。焊接电流越大，磁偏吹越严垂。交流悍接时，由于交流电在工件中产生涡流，其磁通与焊接电流的磁通方向相反，二者互相抵消，因而交流焊接时磁偏吹很小。焊接操作时将焊条向图1—2c所示方向倾斜或压低电弧，均可减小偏吹程度。1.1.2焊接电弧的静特性与弧焊电源的外特性(1)电弧静特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定

7、燃烧时，焊接电流与电弧电压的变化关系称为电弧静特性或伏一安特性,图卜-3电孤的静特性曲线表示它们之间关系的曲线为电弧的静特性Illi线。如图1—3所示，电弧的静特性呈U形，ab段电流很小，电弧电阻随电流的增加而减小，电弧电压随电流的增加而下降，是下降特性段。焊接方法不同时，其电弧静特性也可能不同。手T电弧焊、钩极氮弧焊和埋弧焊电弧静特性相当于图中的abc段。其中be段是正常焊接段，电弧电压与焊接电流的人小无关，加人电流只是增加对电极材料的加热和熔化，这时的电弧电压取决于电极材料、弧柱屮心气体的成分和电弧氏度，在电流变化时电弧电压基木不变，是平特性段。cd

8、是上升特性段，此时维持电弧所需要的电弧电压随焊接电流的增加而增大。熔化极氮弧焊和