熔焊方法及设备
绪论
1、焊接定义及焊接方法分类
焊接：焊接是通过加热或加压，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。
焊接方法分为熔焊、钎焊、和压焊三大类
熔焊：熔焊是在不施加压力的情况下，将待焊处的母材加热溶化以形成焊缝的焊接方法。
焊接时母材熔化而不施加压力是其基本特征。
压焊：压焊是焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）才能完成焊接的方法。焊
接施加压力是其基本特征。
钎焊：钎焊是焊接事采用比母材熔点低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但是低
于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接的方法。其特征是焊接时母材不发生溶化，仅钎料发生溶化。
熔焊方法的物理本质：在不施加外力的情况下，利用外加热源使木材被连接处发生熔化，使液相与液相之间、液相与固相之间的原子或分子紧密地接触和充分扩散，使原子间距达到
rA，并通过冷却凝固将这种冶金结合保持下来的焊接方法。
熔焊方法的特点：焊接时木材局部在不承受外加压力的情况下被加热熔化；焊接时须采取更为有效的隔离空气的措施；两种被焊材料之间必须具有必要的冶金相容性；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
1、焊接电弧
焊接电弧是由焊接电源供给能量，在具体一定电压的两极之间或电极与母材之间气体介质中
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产生的一种强烈而持久的放电现象，从其物理本质来看，它是一种在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光最强的自持放电现象。 激励：激励是当中性气体分子或原子收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量级转移到较高的能级的现象。
2、焊接电弧中气体电离的种类
热电离——气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。其实质是气体粒子由于受热而
产生高速运动和相互之间激烈碰撞而产生的一种电离。
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，这种电离称为场致电离。
光电离——中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。不是所有的光辐射
都可以引发电离，气体都存在一个能产生光电离的临界波长，气体的电离电压不同，其临界波长也不同，只有当接受的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。
3、焊接电弧中气体的发射有几种
热发射——金属表面承受热作用而产生电子发射的现象称为热发射。
场致发射——当阴极表面空间有强电场存在时，金属电极内的电子在电场静电库仑力的作
用下，从电极表面飞出的现象称为场致发射。
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的表面，这种现象称为光发射。
粒子碰撞发射——高速运动的粒子（电子或正离子）碰撞金属电极表面时，将能量传给电
极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面，这种现象称为粒子碰撞发射。
4、焊接电弧的构造
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焊接电弧是由阴极区、阳极区和弧柱区三部分构成。电弧电压Ua=阴极电压降Uk、弧柱电压降Uc 和阳极电压降UA 之和。
5、接触引弧过程
接触式引弧包括短路、分离和燃弧三个过程。
6、最小电压原理
最小电压原理的含义是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,即在固定弧长上的电压最小。这意味着电弧总是保持最小的能量消耗。
7、电弧的电特性包括哪些
焊接电弧的电特性主要指的是焊接电弧的静特性和焊接电弧的动特性。
8、电弧静特性概念
焊接电弧的静特性是指在电极材料、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。
9、焊接电弧力的种类及影响因素
焊接电弧力包括电磁收缩力、等离子流力（电弧动压力）、斑点压力三种力。
电弧力的影响因素有1、焊接电流和电弧电压，2、焊丝直径，3、电极的极性，4、气体介质，5、钨极端部的几何形状，6、电流的脉动。
10、影响焊接电弧稳定性的因素有哪些
影响焊接电弧稳定性的因素有1、焊接电源，2、焊接电流和电弧电压，3、电流的种类和极性，4、焊条药皮和焊剂，5、磁偏吹，6、其他因素如操作人员技术、焊件清理情况和环境因素等。
第二章焊丝的溶化与溶滴过敏
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1、焊接溶化速度及影响因素
溶化速度Vm 通常以单位时间内焊丝的溶化长度（m/h 或m/min）或溶化质量（kg/h）表示。其主要取决于单位时间内加热和溶化焊丝的总能量。
影响因素：1、焊接电流的影响电弧热与电流成正比，电阻热与电流的平方成正比。2、电弧电压的影响与电流一起影响溶化速度。3、焊丝直径的影响电流一定时，焊丝直径越细电流密度越大，溶化速度增大。4、焊丝伸出长度的影响焊丝伸长长度越长，电阻热越大，通过焊丝传导的热损失越少，溶化速度越快。5、焊丝材料的影响焊丝材料不同，电阻率不同故对溶化速度的影响也是不同的。6、气体介质及焊丝极性的影响介质不同对阴极电压降和电弧热有直接影响。
2、溶滴上的作用力
焊接熔滴上的作用力有：1、重力，2、表面张力，3、电弧力，4、爆破力，5、电弧气体吹力等。
3、溶滴过度的基本类型
根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特征，熔滴过渡通常可分为三种基本类型，即自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。自由过渡是指熔滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，它经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。接触过渡是通过焊丝末端的熔滴与熔池表面接触成桥而过渡的。渣壁过渡是渣保护时的一种过渡形式，埋弧焊时在一定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成过渡。
4、短路过渡的特点
短路过渡时燃弧、短路交替进行。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。3、短路过渡一般采用细丝，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，加热几种，减小焊接变形。
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5、射流过渡工艺上的特点
射流过渡最富有代表性且用途广泛的一种过渡形式。主要特点有：1、焊接过程稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好。2、电弧稳定，对保护气流的扰动作用小，故保护效果好。3、射流过渡电弧功率大，热流集中，对焊件熔透能力强。
6、射流过渡临界电流的大小的影响因素
1、焊丝成分焊丝成分不同将引起电阻率、熔点、及金属蒸发能力的变化。2、焊丝直径即使同种材料的焊丝，直径不同临界电流值夜不同。3、焊丝伸出的长度焊丝生出长度长，电阻热的预热作用增强，焊丝溶化快，易是想射流过渡，是临界电压值降低。4、气体介质不同气体介质对电弧电场强度的影响不同。5、电源极性直流反接时，焊丝为阳极易于、实现射流过渡。
第三章母材的溶化和焊缝成形
1、焊缝成形过程
电弧焊时，焊缝的形成一般要经历加热、熔化、化学冶金、凝固、和固态相变等一系列冶金过程。其中溶化和凝固时必不可少的过程。焊接过程中由于熔池是移动的，也使各点的温度是变化的。沿着熔池的纵向看，熔池前部的固体母材金属处于急剧升温的阶段并不断被电弧熔化成为液体金属；熔池尾部的液体金属渐离电弧热源，温度降低，不断凝固形成焊缝。
2、焊接熔池
熔池——在电弧正下方的母材温度超过了熔点，因此必然被熔化，与此同时，填充材料被
电弧加热形成熔滴，向母材方向过渡，这两部分金属互相混合在一起，共同形成了具有一定几何形状的液体金属，即所谓的焊接熔池。
3、熔合比
熔合比（γ）——指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝的总面积之比。
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