焊接方法及设备-(杨峰)

《焊接方法及设备-(杨峰)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

2021年焊接方法及设备总复习1.焊接电弧的根本特点是什么？P7答：电压低，只有10~50V。电流调节范围大，可从几安～几千安。温度高。发光强。2．解释电极外表导电现象――阴极斑点与阳极斑点？答：电弧燃烧时通常在阴极外表上可以看到一个很小但很亮的斑点，称为印记斑点，它是点子集中发射的地方，电流密度大。通常在阳极外表也可以看到一个很小但很亮的斑点，成为阳极斑点，是集中接收点子的地方，电流密度也很大。3.最小电压原理的内容是什么？可以用来解释什么电弧现象？答：内容：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定的弧长上的电压最小，这意味着电弧总是保持着最小的能耗。利用最小电压原理可以解释电弧过程中的许多现象，如，当外部向电弧吹风时使之强制冷却时，会发现电弧会自动的缩小其断面面积，这正是电弧这一特性决定的。4.什么是焊接电弧的负载特性？P21、24答：焊接电弧的静特性：指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，也称伏—安特性。焊接电弧是非线性负载，即电弧两端的电压与电流之间不成比例的关系。当焊接电流在很大范围内变化时，焊接电弧的静特性曲线是一条呈U型的曲线，故也称U形特性。它包含下降特性、平特性和上升特性。其中，下降特性区电流小，电弧电压随着电流的增加而下降，呈负阻性；平特性区电流中等，电弧电压在变化时可近似地看成不变；上升特性区电流大，电弧电压随着电流的增大而增大，呈正阻性。焊接电弧的动特性：定义：对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系，称为焊接电弧的动特性。它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。当焊接电弧燃烧时，恒定不变的直流电弧不存在动特性问题，只有交流电弧和电流变动的直流电弧〔如脉冲电流、脉动电流、高频电流等〕才存在动特性问题。5．焊接电弧的产热机构？答：〔1〕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、使其动能增大的过程,其宏观表现即为温度上升从而产热;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；散乱运动动能即热运动，表现为热能。2〕产热量：Pc=Ia´Ua主要用于散热损失即对流、幅射、传导。3〕影响因素：不仅取决于电流，但凡影响Ua的因素均影响弧柱的产热。〔2〕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，由三局部组成：电子逸出阴极时消耗能量-I´Uw；电子进入弧柱前被电场〔Ek〕加速得到一局部能量+Ia´Uk；电子进入弧柱时带走的能量：-I´UT〔温度等效电压〕。2〕产热公式：Pk=I´〔Uk-Uw-UT〕3〕作用：用于加热阴极〔3〕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，由三局部

1组成：e被UA加速所得到的能量+eUA；电子带来的逸出功+I´Uw；电子带来的相当于弧柱温度那局部能量+I´Uw。2〕产热公式：PA=I´〔UA+Uw+UT〕3〕作用：用于加热阳极6．焊接电弧中的作用力包括哪些？影响其的因素包括？答：焊接电弧中的作用力：电磁收缩力，等离子流力，斑点压力。影响因素：1〕焊接电流和电弧电压焊接电流增大，电弧力增大，焊接电压升高，电弧力降低。2〕焊丝直径焊接电流相同时，焊丝直径越小，电流密度越大，电弧电磁力越大，同时，造成电弧锥形越明显，等离子流力越大，使总的电弧力越大。3〕电极的极性电极的极性对不同的焊接方法的电弧力影响不同，对于熔化极气体保护焊，当采用直流正接时，焊丝接负，产生的电弧力较小。对于钨极氩弧焊，采用正接时产生的电弧压力大。4〕气体介质不同种类的气体介质热物理性能不同，对电弧力的影响也不同。导热性强的气体或分子是由多原子组成的气体，消耗的热量多，引起电弧的收缩，导致电弧力增加。当电弧空间气体压力增加或气体流量增加时，也会引起电弧收缩，导致电弧增加。5〕钨极端部的几何形状当钨极端部的角度变化时，电弧力也发生变化，当角度为45°时具有最大的电弧压力。6〕电流的脉动当电流以某一规律变化时，电弧力相应地发生变化。低频脉冲焊时，电弧力随电流的变化而变化。对于工频交流钨极氩弧焊，其电弧力低于直流正接时的压力，而高于直流反接时的压力。当脉冲频率增加时，电弧力的变化逐渐滞后于电流的变化。当频率高于几千赫兹时，由于高频效应增加，在平均电流值相同的情况下，随着电流脉冲频率的增加电弧力增大。7.如何解释焊丝的熔化速度？其影响因素包括？〔P37〕答：熔化速度：单位时间内焊丝的熔化长度或熔化质量。1〕焊接电流的影响：电流增大，焊丝的电阻和电阻热增加，熔化速度加快。2〕电弧电压的影响:弧长处于2-8mm时，电压升高，融化速度变慢。3〕焊丝直径的影响：电流一定，焊丝直径越细，电阻热越大，熔化速度越快。4〕焊丝伸出长度的影响：伸出长度越长，电阻热越大，熔化速度越快。5〕焊丝材料的影响：材料不同，电阻率不同，所产生的电阻热不同。6〕气体介质及焊丝极性的影响。8.熔滴过渡时的飞溅及影响因素？〔p52〕答：飞溅：焊接过程中，熔化的金属颗粒或熔渣向周围飞散的现象。原因：1〕气体爆炸引起的飞溅。用涂料焊条焊接及活性气体保护焊时，由于冶金反响在液体内部将产生大量CO气体，气体的析出十分猛烈，犹如爆炸，使液体金属发生粉碎行的熔滴，溅落在焊缝两侧的母材上，成为飞溅。2〕斑点压力引起的飞溅。斑点压力是阻碍熔滴过渡的力，焊条端部的熔滴在斑点压力的作用下，十分不稳定，不断的跳动，有时被顶在焊丝的侧面，甚至使熔滴上挠，最终在重力和斑点压力的共同作用下，脱离焊丝成为飞溅。3〕短路过渡引起的飞溅。CO2气体保护焊采用短路过渡时，在短路的最后阶段，如果还继续增大焊接电流，这时的电磁收缩力使熔滴往上飞起，引起强烈飞溅。

29.试述熔滴过渡时产生飞溅的原因？答：熔滴过度产生飞溅的原因：〔1〕由冶金反响引起的飞溅〔2〕有斑点压力产生的飞溅〔3〕熔滴短路时引起的飞溅〔4〕非轴向熔滴过低造成的飞溅〔5〕焊接参数选择不当引起的飞溅10.为什么用Ar或富Ar气体作为保护气体时，能够产生喷射过渡，而用CO2气体保护焊时，常常出现排斥过渡？答：不同气体介质对电弧电场强度的影响不同。在氩气保护下弧柱电场强度较低，电弧弧根容易扩展，易形成射流过渡，临界电流值较低。当氩气中参加二氧化碳时，随参加二氧化碳的比例增加临界电流值增大。假设二氧化碳的比例超过30%〔体积〕，那么不能形成射流过渡，这是由于二氧化碳气体解离吸热对电弧的冷却作用较强，使电弧收缩，电场强度提高，电弧不易扩散所致。当氩中参加氧气时，如果氧气的比例小于5%〔体积〕，因为氧气使熔滴外表张力降低，减小过渡阻力，故可降低临界电流值。但假设氧气参加量增大，因为氧气的解离吸热使弧柱电场强度提高，电弧收缩不易扩展，使临界电流Ic反而提高。11.什么是短路过渡，它有什么特点？答：由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，在向熔池方向的外表张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中。短路过渡的特点：1〕短路过渡是燃弧、短路交替进行。燃弧时电弧对焊件加热，短路时电弧熄灭，熔池温度降低。因此，调节燃弧时间或熄弧时间即可调节对焊件的热输入，控制母材熔深。2〕短路过渡时所使用的焊接电流〔平均值〕较小，但短路时的峰值电流可达平均电流的几倍，既可防止薄件的焊穿又能保证熔滴顺利过渡，有利于薄板焊接或全位置焊接。3〕短路过渡一般采用细丝〔或细焊条〕，焊接电流密度大，焊接速度快，故对焊件热输入低，而且电弧短，加热集中，可减小焊接热影响区宽度和焊件变形。12.焊接工艺参数对焊缝成形的影响。答：1〕焊接电流：在其他条件一定的情况下，随着电弧焊焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。2〕电弧电压：在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加；熔深略有减小而熔宽增大，焊缝余高减小。3〕焊接速度：在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减少，从而焊缝熔宽、余高和熔深都减小。13.焊缝引弧处存在的主要问题及产生原因是什么？答：14.埋弧焊的主要优缺点？答：埋弧焊的优点有：1、生产效率高。埋弧焊使用的焊接电流可大到1000A以上，因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都比拟

3大。2、焊接质量好。一方面由于埋弧焊的焊接参数通过电弧自动调节系统的调节能保持稳定，对焊工操作技术要求不高，因而焊缝成型好，成分稳定；另一方面也与采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。3、劳动条件好。埋弧焊自动焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操作。4、节约金属及电能。对于20~50mm厚以下的焊件可以不开坡口进行焊接，这既可以节约由于加工坡口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝的填充量大大减少。同时，由于焊剂的保护，金属的烧损和飞溅也大大减少。由于埋弧焊的电弧热量能得到充分的利用，单位长度焊缝上所消耗的电能也大大降低。埋弧焊的缺点：1、焊接适用的位置受到限制。由于采用颗粒状的焊剂进行焊接，因此一般只适用平焊位置〔俯位〕的焊接，对于其他位置，那么需要采用特殊的装置以保证焊剂对焊缝区的覆盖。2、焊接厚度受到限制。由于埋弧焊时，当焊接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差，因此不适于焊接厚度小于1mm以下的薄板。3、对焊件坡口加工与装配要求较严。因为埋弧焊不能直接观察电弧与坡口的相对位置，故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用焊缝自动跟踪装置，才能保证不偏焊。15.试述埋弧焊机的主要功能及分类？答：埋弧焊机是核心局部、有机械系统、焊接电源和控制系统三局部组成。机械系统的作用是使焊丝不断地向电弧区给送，使焊接电弧沿焊缝移动，以及在电弧前方不断地铺撒焊剂等；焊接电源的作用是为焊接电弧提供电能，以及提供埋弧焊工艺所需要的电气特性，如外特性、动特性等，同时参与焊接参数的调节；控制系统的作用是实现包括引弧、送丝、移动电弧、停止移动电弧和熄弧等在内的程序自动控制，并进行焊接参数调节和保持在焊接过程中稳定，是电弧稳定燃烧。埋弧焊设备分类：1〕按用途分通用焊接设备和专用焊接设备，2)按电源分交流和直流，3〕按行走机构分焊车式、悬挂式、车床式、悬臂式及门架式，4〕按送丝方式分等速送丝式和变速送丝式，5〕按焊丝数量和截面形状分单丝、双丝、多丝和带状电极等设备。16.试述CO2焊的特点及应用？答：〔1〕优点：CO2焊是一种高效节能的焊接方法；用粗丝〔焊丝直径≥〕焊接时可以使用较大的电流，实现射滴过渡方式；用细丝〔焊丝直径〕焊接时可以使用较小的电流，实现短路过渡方式；CO2焊是一种低氢型焊接方法，焊缝含氢量极低抗锈能力强，所以焊接低合金钢时不易产生裂纹，同时也不易产生氢气孔；焊接所使用的气体和焊丝价格廉价，焊接设备在国内已定型生产，为该方法的应用提供了有利的条件；CO2焊是一种明弧焊接方法焊接时便于监视和控制电弧和熔池，有利于实现焊接过程的机械化和自动化，用半自动焊焊接曲线焊缝和空间位置焊缝十分方便。缺乏：焊接过程中金属飞溅较多，焊缝外形较为粗糙特别是当焊接参数匹配不当时就更严重；不能焊接易氧化金属材料，也不适于在有风的环境施焊；焊接过程弧光较强，尤其是采用大电流焊接时电弧的弧光辐射较强，故要特别重视对操作人员的劳动保护；设备比拟复杂，需要专业队伍进行维修。〔2〕应用：CO2焊在机车车辆制造、汽车制造、船舶制造、金属结构及机械制造等方面应用十分普遍，既可采用小电流短路过渡方式焊接薄板，也可以用大电流自由过渡方式焊接厚板。从焊接接头的形式来看，CO2焊可以进行对焊、角焊等方式的焊接，可以平焊、立焊、仰焊。CO2焊处不适于焊接容易氧化的有色金属及其合金外，可以焊接碳钢和合金结构钢构件，甚至用于焊接不锈钢。17.试述CO2焊的熔滴过渡？答：CO2焊的熔滴过渡和自由过渡〔包括滴状过渡、喷射过渡等〕两种方式。①小电流低电压焊接时，短路过渡是熔滴在未脱离焊丝之前就与熔池接触形成金属液态过桥，在其表白张力及其它力共同作用下向熔池过渡的过程。②当采用中等电流、电弧电压较高时，熔滴呈变化形态的排斥过渡。此时，电弧较长，熔滴呈粗滴状。③

4当焊接电流、电压介于上述两种情况之间时，易产生短路过渡和滴状过渡都存在的混合过渡。两者比例因参数匹配而异，飞溅较大，但电弧加热效率高。④当采用大电流焊接且弧压较高时，熔滴呈细滴的非轴状过渡，焊接熔深大，飞溅小，称为细滴过渡，适合焊接较厚的工件。⑤在粗丝〔直径3~5mm〕大电流CO2焊接时，电弧对熔池产生较大压力并使之出现凹坑，电弧可潜在凹坑内燃烧，这样可压低电弧，将长弧时的射滴过渡转变为潜弧的射流过渡。18.飞溅的主要形式有哪些？引起飞溅的原因及控制措施答：〔1〕冶金反响引起的飞溅CO2气体具有强烈的氧化性，焊接时熔滴和熔池中的碳元素被氧化生成CO气体。在电弧高温作用下其体积急速膨胀，CO气体压力逐渐增大，最终会突破液态熔滴和熔池外表的约束力而形成爆破，从而产生大量细粒的飞溅。措施：采用含有脱氧元素的焊丝。1）斑点压力引起的飞溅当用直流正接时，正离子飞向焊丝末端的熔滴，机械冲击力大，因而造成大颗粒飞溅。措施：采用直流反接。2）熔滴短路时引起的飞溅当熔滴与熔池接触形成短路时，短路电流强烈产热，并产生强烈的电磁收缩作用，使液体过桥颈缩。在短路时，过桥过热爆炸产生飞溅。措施：在焊接回路中串入适宜的电感。3）非轴向熔滴过渡造成的飞溅这是在粗粒过渡时由电弧斥力引起的。熔滴在斑点压力和弧柱气流共同作用下，被推向焊丝末端的一边，并抛到熔池外面，使熔滴形成颗粒飞溅。4）焊接参数选择不当引起的飞溅焊接电流电弧电压电感值等选择不当造成的飞溅。措施：正确选择焊接参数。19.试述CO2焊产生气孔的原因及预防措施？答：CO2焊焊缝金属中的气孔主要有一氧化碳气孔、氮气孔、氢气孔。CO气孔：在金属结晶过程中，由于剧烈的冶金反响，FeO与C发生反响：FeO+C=Fe+CO。由于这时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成气孔。预防措施：焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的反响，有效地防止CO气孔的产生。氮气孔：氮气的来源由于保护效果不良，空气侵入焊接区所致。预防措施：增强气体的保护效果，防止空气的侵入。另外，选用含有固氮元素〔如Ti和Al〕的焊丝，也有助于防止产生氮气孔。氢气孔：电弧区的氢主要来自焊丝、工件外表的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。预防措施：焊前适当去除工件和焊丝外表的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。20.CO2焊短路过渡焊接工艺参数对短路过渡过程稳定性的影响？答：短路过渡焊接时的主要工艺参数有：电弧电压、焊接电流、焊接回路电感、焊接速度、气体流量以及焊丝的伸出长度等。a:电弧电压及焊接电流在一定的焊丝直径及焊接电流下，电弧电压假设过低，电弧引燃困难，焊接过程不稳定。电弧电压过高，那么由短路过渡转变为大颗粒的长弧过渡，焊接过程也不稳定，只有焊接电流和电弧电压匹配的较适宜时，才能获得稳定的焊接过程，并且飞溅小，焊缝成形好。b焊接回路电感一是调节短路电流增长速度di/dt；二是调节电弧燃烧时间，控制母材熔深。c焊接速度随着焊速增大，焊缝熔宽降低，熔深及余高也有一定减少。d焊丝伸出长度

5焊丝伸出长度过大时，焊丝发生过热而成段熔断，飞溅严重，焊接过程不稳定；焊丝伸出长度过小时，势必缩短喷嘴与工件间的距离，飞溅金属易赌赛喷嘴。e气体流量细丝小线能量焊接时，气体流量的范围常为5~15L/min；中等标准焊接时约为20L/min；粗丝大线能量自动焊那么为25~50L/min。f电源极性CO2焊一般采用直流反极性。因为反极性时飞溅小，电弧稳定，成型较好，而且焊缝金属含氢量低，焊缝熔深大。21.为什么CO2气体保护焊一般采用平外特性电源加等速送丝调节系统？答：等速送丝方式与平特性电源配合，当焊丝直径小于2.5mm时，由于电流密度较大，焊接电弧静特性为上升曲线，此时电弧自身调节作用强烈，因此采用等速送丝方式与平特性电源配合时，当遇到外界干扰因素〔如母材外表凹凸不平、焊枪上、下移动等〕使弧长变化时，弧长能迅速回复到原先值。22.熔化极氩弧焊的主要特点？答：优点：1〕MIG焊的保护气体是没有氧化性的纯惰性气体，电弧空间无氧化性，能防止氧化，焊接中不产生熔渣，在焊丝中不需要参加脱氧剂，可以使母材与同等成分的焊丝进行焊接；MAG焊的保护气体虽然具有氧化性，但相对较弱。2）与CO2气保电弧焊相比拟，熔化极氩弧焊电弧稳定，焊接飞溅少，焊缝成形美观。3）与TIG焊相比拟，熔化极氩弧焊由于采用焊丝作电极，焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变形小，焊接生产率高。4）MIG焊采用焊丝为正的直流电弧来焊接铝及铝合金时，对母材外表的氧化膜有良好的阴极清理作用。缺乏：1〕氩气及混合气体均比CO2气体的售价高，故焊接本钱比CO2气保焊的焊接本钱高。2）MIG焊对焊丝、工件的焊前清理要求较高，即焊接过程对油、锈等污染比拟敏感。23.熔化极氩弧焊焊接铝及铝合金时，电流极性一般如何选择，原因？大电流焊接时，焊缝起皱现象的原因及防止措施？答：(1)直流反接原因：为了得到稳定的焊接及容地过渡过程；利用反接可以清理焊件外表的氧化膜(2)原因：阴极斑点进入熔池，在电弧力的作用下，熔池液态金属被搅拌，卷入空气，然后被氧化，形成。。。措施：采用双层喷头，加强保护，屏蔽风的入侵；采用大直径焊丝；采用恒流源，减少电流变化及电弧力24.脉冲喷射过渡氩弧焊工艺特点及脉冲参数对焊接过程的影响？工艺特点：1、扩大了焊接电流的调节范围2、有效控制熔滴过渡及熔池尺寸，有利于全位置焊接3、可有效地控制热输入，改善接头性能4、脉冲电弧还具有加强熔池搅拌的作用，可以改善熔池冶金性能，有利于消除气孔。脉冲参数影响：1、基值电流Ib及基值时间Tb维持电弧稳定燃烧，预热焊丝和母材使焊丝端部有一定的熔化量，为脉冲电弧期间熔滴过渡做准备。2、脉冲电流Ip及脉冲时间Tp决定脉冲能量；临界脉冲射滴电流和临界电流射流电流随这两个参数的增大而减小；在平均电流和送丝速度不变的情况下，脉冲电流增大，熔深增大2）焊接电流Ia焊接电流低于临界电流时能够实现熔滴喷射过渡；决定对母材的热输入量3）脉冲频率fp和脉冲宽度比Kp脉冲频率存在一定调节范围，过高、过低产生不良影响。脉冲宽度比反响了脉冲焊接特点的强弱，过大那么脉冲焊接特点不显著，一般不大于50%25.TIG焊的引弧方法有哪几种，各有什么优缺点？

6答：①高频高压式：优点：直流TIG焊时引弧效果好，交流TIG焊半只用于开始引弧。引燃后可以通过控制电路实现自动关闭。缺点：高频高压的输出和交流电弧过零点的时间很难保持一致，致使稳弧不可靠；高频振荡对电源和控制电路有干扰作用，甚至损坏器件，对人体健康也不利。②高压脉冲式：优点：防止高频对人体的危害和对电子器件及仪器的干扰，简单易行，本钱不高，效果好。缺点：高压脉冲与电源电压和焊接电流之间必须保持严格的相位关系。26.试述TIG焊机的组成及各局部的作用？答：TIG焊机主要由：焊接电源、控制系统、焊枪、引弧装置、稳弧装置〔交流焊机用〕、供气系统和供水系统组成。焊接电源:为焊接过程提供电能焊枪：夹持钨极、传导焊接电流和输送并喷出保护气体；引弧装置：为防止钨极对焊缝的污染，TIG焊采用非接触式引弧，需要使用辅助引弧装置稳弧装置：交流TIG焊时电流在正、负半周期交替时要过零点，在此瞬间需要重新引燃电弧供气系统：提供保护气体供水系统：焊接电流高于150A时焊枪需要水冷以防止温度过高；控制系统：控制TIG焊时的送气、引弧、电源输出、焊丝送进以及焊车行走等过程27.钨极氩弧焊采用交流电源操作时，两个特殊问题是指什么？产生原因？答：两个特殊问题：一是能产生有害的直流分量，必须予以消除；二是在50Hz频率下交流电流每秒钟经过零点100次，必须采取稳弧措施。原因：在交流电弧的情况下，电极和母材的物理性能等方面存在的差异，造成在交流电在两半周中的弧柱导电率、电场强度和电弧电压不对称，致使电弧电流也不对称。由于在两半周中电流不对称，可以认为交流电弧的电流有两局部组成：一局部是交流电流，另一局部是叠加在交流电流上的直流电流。28.有一圆形工件，使用钨极氩弧焊焊接方法，加填丝进行焊接〔工件旋转、焊枪不动〕？弧焊自动控制的控制对象以及环缝自动焊的根本要求，并设计环缝自动焊程序流程图？