熔焊复习纲要

绪论焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种加工 方法。焊接方法分类：1. 熔焊：利用热源加热被焊母材的连接处使之发生熔化，利用液相之间的相溶及液、固两相 原子的紧密接触来实现原子间的结合。2. 压焊：对被焊母材的连接表面施加压力使两个连接表面的原子相互紧密接触，产生足够的 结合力。3. 钎焊：对填充材料进行加热使之熔化，利用液态填充材料对固态母材润湿，使液、固两相 的原子紧密接触，充分扩散，从而产生足够的结合力。熔焊方法的特点：1. 焊接时母材局部在不承受外加压力的情况下被加热熔化。2. 焊接时须采取更为有效的空气隔离的措施。3. 两种被焊材料之间需具有必要的冶金相容性。4. 焊接时焊接接头经历了更为复杂的冶金过程。第一章焊接电弧焊接电弧：由焊接电源供给能量，在具有一定的电压的两电极之间或电极与母材之间的气体 介质中产生的强烈而持久的放电现象。电弧放电可分为非自持放电区和自持放电区。非自持放电区内的气体导电所需要的带电粒子 需要外加措施，外加措施撤除后放电停止。自持放电区内气体导电过程本身就可以产生维持 导电所需要的带电粒子。电弧放电的特点：电流最大、电压最低、温度最高、发光最强。两电极之间产生气体放电的条件:带电粒子和一定强度的电场。带电粒子指电子和正负离子。 引燃和维弧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子主要是依靠电弧中气体介质的电力 和电极的电子发射两个物理现象产生。解离：当能量足够大时，有多原子构成的气体分子就会分解为原子状态，这个过程称为解离。电离:在外加能量的作用下，使中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象称为电离。气体电离电压：电子脱离原子或分子所需的外加能量大小，说明了某种气体电离的难易程度。激励：当中性气体分子或原子受到外加能量的作用不足以使电子完全脱离气体分子或原子 时，而使电子从较低的能级转移到较高的能级的现象称为激励。加热、电场作用和光辐射均 可产生激励现象。最低激励能：使中性气体分子或原子激励所需最小外加能。若以伏来表示则称为激励电压。 激励电压越小说明气体原子或分子越容易发生激励。电离的种类：1. 热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离。2. 场致电离：当气体中有电场作用时，气体中的带电粒子被加速，电能被转换为带电粒子的 动能，当其动能增加到一定程度时能与中性粒子产生非弹性碰撞，使之电离。由电子与中性 粒子的非弹性碰撞引起，有连锁反应性质。3. 光电离：中性粒子接受光辐射作用而产生的电离现象。只有当光辐射波长小于临界波长时， 中性气体粒子才可能被直接电离。气体粒子碰撞产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞是非破坏性的，只能发生动能的传递和 再分配以及粒子运动速度和温度变化。非弹性碰撞是破坏性的，在动能较大时产生，被碰撞 气体离子内部结构发生变化。电离度X反映了电弧气氛被电离程度，X=电离后的电子或离子的密度/电离前中性粒子的密 度电子发射：电极表面接受一定的外加能量作用，使其内部的电子冲破电极表面的束缚而飞到 电弧空间的现象。电子发射需要逸出功电子发射的分类：1. 热发射：金属表面承受热作用而产生电子发射的现象。2. 场致发射：有强电场作用时，电子获得足够能量飞入电弧空间。这种从电极表面飞出电子 的现象称为场致发射。3. 光发射：当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的自由电子能量增加，当电子的能量达 到一定值时能飞出电极表面。这一现象称为光发射。4. 粒子碰撞发射：当高速运动的粒子碰撞金属电极表面时，将能量传给电极表面的电子，使 电子能量增加丙飞出电极表面。接触式引弧分为短路阶段、分离阶段和燃弧阶段。非接触式引弧分为激发和燃弧两个阶段。电弧的静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与 电弧电压变化的关系。电弧的动特性：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。焊接电弧力影响因素：焊接电流和电弧电压、焊丝直径、电极特性、气体介质钨极端部几何 形状、电流脉动电弧稳定性：直流脉冲直流交流第二章焊丝的熔化和熔滴过渡熔滴过渡可分为：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。短路过渡：在向熔池方向的表面张力和电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去。短路过渡过程：电弧燃烧形成熔滴f熔滴长大并与熔池短路熄弧一液桥缩颈断开而过度一电 弧再引燃。短路过渡特点：1. 燃弧、短路交替进行。2. 焊接电流较小，但短路时峰值电流是平均电流的几倍。3. 一般采用细丝。第三章母材的熔化和焊缝成形双椭圆分布热源：由于电弧沿焊接方向运动由于电弧沿焊接方向运动，电弧热流围绕加热斑 点中心不对称分布。由于焊接速度的影响，电弧前方的加热区域要比电弧后方的小；加热斑 点不是圆形，而是椭圆形，并且电弧前、后的椭圆形状也不相同。加热斑点分为加热斑点区和活性斑点区熔合比：母材面积和焊缝总面积之比r=AM/ (AM+AB)焊接参数对焊缝成形的影响：焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊接电流的种类极性和电极尺寸对焊缝成形的影响:焊接电流的种类和极性、钨极端部形状、 焊丝直径和伸出长度。其它工艺因素对焊缝成形的影响：坡口和间隙、电极倾角、焊件倾角、焊件材质和厚度、焊 剂焊条药皮和保护气体。焊缝成形的缺陷：未熔合和未焊透：由于焊接电流小、焊接速度过高引起。应选择合适的焊接参数，设计合适 的焊接坡口形式以及装备间隙。烧穿：焊接电流过大、焊接速度过小。塌陷：熔池过大、固态金属对熔化金属的表面张力不足。咬边：焊缝的焊趾部位被熔化了的母材因填充金属不足而产生缺口。第四章电弧焊自动控制基础智能机器人三要素：感觉要素、运动要素、思考要素。电弧焊工艺对焊接机器人的基本要求:1. 运动系统高度灵活。2. 控制系统高精度。3. 可达的工作空间大。4. 可设置、再现与运动相联系的焊接参数，并能和焊接辅助设备交换位置信息。5. 示教记忆容量大。6. 方便对焊接机器人进行示教，使主观误差尽量小。7. 控制装置具有高抗干扰能力和可靠性。8. 具有可靠的自保护和自检查系统。机器人三种基本运动方式：旋转、摆动、自定义。第五章埋弧焊埋弧焊：电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的熔焊方法。埋弧焊的优点：生产效率高、焊接质量好、劳动条件好、节约金属和电能。埋弧焊的缺点：焊接适用的位置受限制、焊接厚度受限制、对焊件坡口加工和装配要求较严。对焊剂的要求：1. 应具有良好的焊接工艺性能。2. 应具有良好的焊接冶金性能。3. 焊接颗粒应具有所要求的尺寸，颗粒强度要足够高，吸潮性要小，焊剂中夹杂物含量要少。埋弧焊电源：分为交流电源和直流电源。第六章钨极惰性气体保护焊TIG焊：使用纯钨或活化钨作为非熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊焊法。TIG焊焊接电源和接法：1. 直流反接：焊件在电源负端，钨极接正端。对母材表面氧化膜有“阴极清理”作用。2. 直流正接：焊件接正端，钨极接负端。最稳定的接法之一。3. 交流电源4. 方波交流电源采用氩气做保护气体的特点：电弧热量损失较少，电弧一旦燃烧就很稳定，稳定性最好。但 电弧容易扩展，呈典型钟罩形，加热不够集中。采用氦气做保护气体的特点：对于厚板、热导率高或熔点较高的材料用氦气较好，但是焊接 成本太高。TIG焊对钨极的要求：引弧及稳定性好、耐高温，不易损耗、电流容量大。TIG参数选择：焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量、钨极伸出长度、钨极直径和形状、填丝速度。第七章熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊：使用焊丝作为熔化电极，采用氩气(MIG)或者富氩混合气(MAG)作为保护气体 的电弧焊方法。熔滴过渡类型的合理选择：1. 喷射过渡：中厚板和大厚板的水平对接及角接焊(平角焊)。2. 脉冲射流过渡：上述情况+全位置焊接。3. 短路过渡：薄板及全位置焊接。电弧固有自调节系统：P171亚射流过渡：在铝和铝合金MIG时才会出现。电弧弧长较短，过渡平稳，焊缝成形美观， 无飞溅。MIG焊和MAG焊选择保护气体的原则：1. 对焊缝性能无害原则。2. 改善工艺及焊缝质量原则。3. 提高工艺技术水平原则。第八章二氧化碳气体保护电弧焊焊接特点：焊接薄板时选用细焊丝，用较小电流。焊接厚板时用粗焊丝，用较大电流。二氧化碳气体保护电弧焊的冶金特点：1. CO2在高温时会分解，产生强烈的氧化作用，使合金元素烧损。2. 脱氧与合金化：抑制焊缝中合金元素和铁的氧化以及使氧化铁还原。氢气孔：焊缝中溶解了过量的氢。氢的主要来源是水分，特别是CO2保护气体中的水分。氢气孔常出现在焊缝表面，气孔断面呈螺旋状。提高CO2保护气体的纯度，控制含水量，对于减少氢气孔很有效。CO2气体容易和H反应，形成水蒸气，在液态金属中溶解度很小。故出现氢气孔的可能性 较小。所以二氧化碳气体保护焊是一种公认的低氢焊接方法。有较强的抗潮和抗锈能力。等速送丝调节系统：焊接过程中，焊丝等速送进，利用焊接电源外特性的自身控制作用来调 节焊丝熔化速度，保持电弧长度不变，也称作电弧的自身调节。飞溅产生的原因：1. 气体爆炸引起的飞溅。2. 由斑点压力引起的飞溅。3. 短路过渡时由于液态小桥爆断引起的飞溅。4. 当焊接参数选择不当时，会引起飞溅。飞溅的防治措施：1. 在选择焊接电流时应尽可能避开飞溅率高的混合过渡区。电弧电压则应与焊接电流匹配。2. 限制焊丝干伸长.3. 焊枪前倾或后倾不要超过20。4. 细滴过渡时在CO2中加入Ar气。5. 采用低飞溅率焊丝。6. 短路过渡时限制金属液桥爆断能量。