焊接电弧物理(高级焊接讲义)ppt课件.ppt

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1、焊接电弧物理2004硕士生学位基础课1电弧焊中的保护气作用向电弧空间提供气体介质起到保护作用，包括保护电弧、保护电极、保护被焊件（焊接区整体），避免上述部分受到大气的侵蚀。使用保护气的方法TIG焊（GTAW）、MIG焊、CO2电弧焊、（活性）混合气体保护电弧焊（以上3种统称GMAW）、等离子弧焊（PAW）、手工焊条电弧焊。2电弧焊中的保护气种类与纯度3电弧焊中的保护气种类与纯度4电弧焊中的保护气种类与纯度5电弧焊中的保护气保护气的分解－解离保护气多原子气体（有两个以上原子组成的气体分子）在热的作用下将分解为单原子气体。解离能6电弧焊中

2、的保护气保护气的分解－解离解离度与温度之间的关系解离是吸热反应7电弧焊中的保护气气体在金属中的溶解溶解的气体在水中仍然以原来的分子状态N2、O2存在。通过界面上的反应以原子形态N溶解到钢水中。钢水中氮元素的含量与气相中氮原子分压的平方根成比例。起因于气体原子附着在金属表面后向金属内部扩散，侵入到金属原子间以及产生置换，或者是形成化合物。8电弧焊中的保护气9电弧焊中的保护气10电弧焊中的保护气高温液态金属对气体的溶解是不可避免对焊缝的机械性能就会产生影响是产生气孔及非金属夹杂物等焊接缺陷的原因要想完全排除有害气体向熔化金属中的熔入是不可

3、能的。大气的卷入、焊丝和母材表面附着的水分、或者母材及焊丝中含有气体11电弧焊中的保护气气孔产生的条件是焊接金属的凝固速度大于气泡的上浮速度气孔中的气体组成与气源的关联性较强。铝合金MIG焊中气孔内部的气体大多是氢，这主要是由于母材及焊丝中含有一定量的氢，此外也可能来源于材料表面附着的氢以及从大气混入的水分。低碳钢及高强钢中的气孔内部以一氧化碳(CO)和氮的成分居多。CO的情况主要是由于钢中的碳元素与氧元素产生化学反应生成的气体形成了气孔。氮的情况与铝合金焊接中氢的情况类似，主要是由于固液相溶解度的差异。不锈钢MIG焊接中的气孔内以氩

4、气即保护气成分的含量居多。12电弧焊中的保护气Ar+HeHe电弧温度高，母材热输入量大。Ar中电弧燃烧非常稳定，进行熔化极焊接时焊丝金属容易呈轴向射流过渡，飞溅极小。13电弧焊中的保护气Ar+He铝合金Ar+He混合气体可改善焊缝熔深、减少气孔和提高焊接生产率。He的加入量视板厚而定，板越厚加入的He应越多。板厚10mm~20mm时加入50%的He板厚大于20mm后则加入(75~90)%的He铜及铜合金好处是改善焊缝金属的润湿性，提高焊缝质量He占的比例一般为(50~75)%。14电弧焊中的保护气Ar+He钛、锆等金属改善熔深和焊缝金

5、属的润湿性Ar与He的比例通常为75:25适用脉冲电弧、短路电弧、射流电弧镍基合金焊缝金属的润湿性及焊接熔深加入的He约为(15~20)%15电弧焊中的保护气Ar+H2镍及其合金混合气体的还原性可以抑制和消除焊缝中的CO气孔H2含量必须低于6%16电弧焊中的保护气Ar+N2铜及铜合金电弧的温度比纯Ar时高从冶金性质上讲，通常氮弧焊只在焊接脱氧铜时使用其混合比Ar/N2为80/2017电弧焊中的保护气Ar+O2含O2量较低，为(1~5)%，用于焊接不锈钢等高合金钢及级别较高的高强钢；含O2量较高，可达20%，用于焊接低碳钢及低合金结构钢

6、。纯Ar焊接不锈钢的问题：(1)液体金属的粘度及表面张力大，易产生气孔。焊缝金属的润湿性差，焊缝两侧容易形成咬边等缺陷。(2)电弧阴极斑点不稳定，产生阴极斑点漂移现象。电弧根部的不稳定，会引起焊缝熔深和焊缝成形的不规则。18电弧焊中的保护气Ar+O2不超过2%来焊接不锈钢焊接碳素钢及低合金结构钢可以达到20%较高的生产率外，抗气孔性能比加20%CO2及纯CO2都好，焊缝韧性也有所提高。高强钢的窄间隙垂直焊（立焊），可减少焊缝金属产生树枝状晶间裂纹的倾向。19电弧焊中的保护气Ar+CO2广泛用于焊接碳钢和低合金钢通常为(70~80)/(

7、30~20)，即可用于喷射过渡，也可用于短路过渡和脉冲过渡焊接。短路过渡电弧进行垂直焊和仰焊时，Ar和CO2的比例最好为50/50，这样有利于控制熔池。焊缝金属冲击韧性好及工艺效果好，特别是飞溅比纯CO2焊小得多须使用含有脱氧元素的焊丝20电弧焊中的保护气Ar+CO2+O280%Ar+15%CO2+5%O2混合气对于焊接低碳钢、低合金钢是最佳的21电弧焊中的保护气保护气气流22电弧焊中的保护气保护气气流气体流量喷嘴至工件距离焊接速度和侧向风焊接接头形式23电弧焊的熔化现象电弧焊接在维持电弧放电稳定性的同时，根据需要对电弧中的熔化现象控

8、制是很重要的。电弧焊的最终目的是利用电弧加热和熔化工件；本章对电弧焊方法中基本和共同的事项进行讨论；24母材的熔化热和温度分布电弧产热借助于传导、辐射、电子能量、极区能量、熔滴、等离子气流等传入母材。电弧焊输入到母材中的