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1、焊接方法及设备考点 S第一章名词解释自持放电：当放电电流达到一定程度以后，取消最初的诱发措施，气体导电过程本身可以再次产生维持导电所必须的带电粒子，与回路电流平衡，使放电持续下去。阴极斑点：电场发射很剧烈时，在阴极前面形成光亮点电弧的静特性：电弧燃烧时，两极间稳态的电压和电流关系焊接电弧的热效率：向母材和焊丝传送的热量相对电弧功率（电弧电压电弧电流）所占的比率电弧静压力：产生电磁收缩效应的力电弧动压力；电弧中的压力差使较小截面处高温粒子向工件流动，更小截面的气体粒子补充之，以及保护气氛不断进入电弧空间，形成连续的等离子气流，持续的冲向焊件，对熔池形成附加压力电弧的挺直性；电弧作为柔性导体具有抵
2、抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方向流动的性能。最小电压原理；在给定电流和电弧周围的条件（气体介质、温度、压力）一定时，电弧稳定燃烧时，其导电区的半径（或温度），应使电弧电场强度具有最小的数值。即电弧具有保持最小能量消耗的特性。再点弧电压；极性转换时，电弧电流一旦达到0，必须使转换前的阳极迅速形成阴极-因此转换时需施加高电压。此时对应的电压值为再点弧电压等离子体阴极：阳离子飞向阴极途中，与中性粒子反复碰撞，热电离加剧，阴极前更多正电荷堆积，促进电场发射和碰撞发射，形成（局部）等离子体阴极填空题、简答题和论述题0、电弧焊方法有哪些？1) 焊条电弧焊（SMAW）2) 气体保护非熔化极电弧焊
3、：钨级氩弧焊（GTAW或TIG） 等离子弧焊接（PAW）3) 气体保护熔化极电弧焊 ： 熔化极氩弧焊（MIG）CO2电弧焊 混合气体保护熔化极电弧焊（MAG） 熔化极等离子弧焊接4) 埋弧焊（SAW）5) 自保护电弧焊（药芯焊丝焊接）6) 螺柱焊1、电弧的本质是（电弧是一种特殊的气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程）。2、与其他形式的放电现象相比，电弧放电的特点是（电流最大、电压最低、温度最高、发光最强 ）3、电弧中带电粒子的来源？书中性气体粒子的电离、金属电极发射电子、负离子形成等。4、阴级电子发射形式有哪些？对于钨、碳等高熔点的阴极（热阴极）和Fe, Cu等低熔点
4、阴极，分别主要以哪种形式进行阴级电子发射？（PPT）电子发射的类型热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射对于钨、碳等高熔点的阴极，热发射起主导地位，向弧柱区提供电子；小电流电弧，钨、碳高熔点材料作为阴极，电弧温度低，阴极达不到很高温度，热电子发射不足，电场发射也可能居于主导地位（即热阴极材料只有温度条件满足，才能表现出热阴极电子发射能力）。 对于Fe, Cu等低熔点阴极，热发射逸出电子少，弧柱区过来的阳离子数超过电子数，阴极区前面形成正离子堆积，形成强电场（Uc很高），导致场致发射。电场发射很剧烈时，在阴极前面形成光亮点（阴极斑点），电流密度极大对于Fe, Cu等低熔点阴极，热发射逸出电子继续
5、少（阴极表面几乎没有熔化）时，阴极前正电场进一步增大，阳离子受其加速 而飞向阴极，碰撞阴极使其产生电子发射，即碰撞发射，向弧柱区提供电子。阳离子飞向阴极途中，与中性粒子反复碰撞，热电离加剧，阴极前更多正电荷堆积，促进电场发射和碰撞发射，形成（局部）等离子体阴极。等离子体阴极形成后，阴极区区附近有球形高亮区5、温度、压力和电离电压对电离度的影响趋势是？温度升高、压力降低、电离电压降低、从而使电离度升高。反之，则电离度降低6、电弧中的带电粒子消失的形式有（扩散、复合及负离子形成 ）、7、电弧的导电机构有哪些？各自的作用是什么？沿电弧方向电场强度分布不均匀，分为三个区域:阴极区，阳极区，弧柱区弧柱既
6、是电弧维持放电所必须的电子和阳离子的产生源，又是把电能有效转变为热能的发热体。形成正的空间电荷，同时向弧柱提供电子作用弧柱的高温气体没有接触到阳极，阳极本身不发射阳离子，电子堆积阳极区域，发生场致碰撞电离产生正离子供给弧柱区8、解释电弧静特性曲线各区段的变化特点？负阻特性：电流较小，电弧热量较低，其间的电子电离度低，电弧的导电性较差，需要有较高的电场推动电荷运动；电弧阴极区，由于电极温度低，电子提供能力较差，不能实现大量的热电子发射，会形成比较强的阴极电压降小电流时电弧有较高的电压值在电极温度和电弧温度较高的情况下，电弧中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。平特性：电流进一步增大，电弧等离子
7、气流增强，除电弧表面积增加造成的热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的冷却作用，因此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的维持一定的数值，保证产热和散热平衡。上升特性：在大电流区，电弧中的等离子气流更加强烈，而由于电弧自身磁场的作用，电弧的截面不能随电流的增加而同步增加，电弧的电导率减小，要保证较大的电流通过相对比较小的截面，需要更高的电场驱动。9、电弧静特性的影响因素有哪些？电弧长度：保护气不同，即使弧长相等，电弧电压有差异保护气成分：电弧周围有强制性高速气流时、或电弧气氛压力增加时，E会增大。电极条件：非熔化级材料的电子发射能力-稀土加入钨-电弧电压降低；电极形状、直径，熔化极材料、电极接
8、法均有影响母材情况：母材热导率影响熔池大小及热量散失-间接冷却电弧，E增加；10、电弧力有哪些？电磁收缩力、等离子流力、斑点力：表现1-带电粒子对电极的冲击力 表现2-电磁收缩力表现3-电极材料蒸发的反作用力爆破力熔滴冲击力： 增加电弧挺度，促进过渡，增大熔深，搅拌11电弧力的影响因素有哪些？影响趋势是？焊接电流和电压焊丝直径:焊丝越细，电流密度越大，电弧锥形越明显，等离子流力增大。电极极性气体介质 导热性强或多原子气体消耗的热量多，引起电弧收缩，电弧力增强。气体流量及电弧空间压力增强，也会引起电弧收缩。钨极端部几何形状12、什么是磁偏吹？哪些情况下会产生磁偏吹？实际焊接过程中，由于受到很多因
9、素的影响，电弧周围磁力线均匀分布的状态被破坏，使电弧偏离焊丝（条）轴线方向，导线接线位置引起的磁偏吹平行电弧间的磁偏吹电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 13、哪些情况下会产生阴极斑点和阳极斑点？条件：非熔化级材料为阴极、惰性气体保护、电流较小时，热阴极阴极斑点1 。 原因：电极直径大、尖端为钝角、污物；电极温度低，前端非全面积热电子发射，将辅以电场发射和碰撞发射，形成正离子堆积，形成阴极压降区，为减少散热，电子发射集中在较小区域进行，阴极斑点形成；热阴极W、C阴极斑点：斑点固定不动，“粘着”在电极下方 。条件：低熔点材料作为阴极（焊丝）时，即冷阴极，氧化性气氛为保
10、护气；原因：保护气对电弧（包括阴极和阴极区）有较强烈的冷却作用，电弧E较高，从自身减小能量消耗的角度，电弧更趋于集中，难以全面积包围熔滴，电弧导电通道集中在熔滴下方较小的区域（另外冷阴极以场致发射为主，更易形成斑点）。-冷阴极阴极斑点2阴极斑点随熔滴运动而产生跳动条件：母材为阴极、惰性气体保护，热阴极阴极斑点3 。 原因：母材尺寸大、（铝合金）电子发射能力低；导热量大（Al、Mg合金），不利于熔池形成；氧化膜比母材溢出功低，更具电子发射能力；-电弧导电点更多集中于氧化膜-阴极斑点形成；阴极斑点随电弧运动而产生跳动，自动选择有利于发射电子的区域，此时阴极区消耗能量最小；即冷阴极Cu、Fe、Al
11、：小电流斑点跳跃、大电流斑点分散多处。当电弧燃烧不能在阳极表面的全面积上形成均匀的电流通道时（如小电流、母材为阳极），将集中某一局部，大部分电子经该阳极斑点通道进入阳极1。大电流焊接，母材为阳极，形成较大熔池，但由于熔池运动或表面波动频繁、熔池中各处蒸发情况的变迁，或由于合金元素蒸发，在熔池内部形成阳极斑点2，14、描述铝合金焊接时的阴极清理作用？电子发射能力低，母材为阴极时，母材尺寸大、导热性好，对电弧能量的消耗大，易形成阴极斑点3由于表面氧化膜的存在，氧化物与纯金属相比，电子逸出功低，电子发射的能力强，电弧导电点更多集中在有氧化膜的地方，从而形成阴极斑点在焊丝作为阴极时也有表现（钢焊丝或铝
12、焊丝等）。阴极清理作用实质-正离子高速撞击破碎氧化膜冷阴极阴极压降Uc高。15、GTAW和GMAW焊接方法通常采用哪些气体作为保护气？对于GTAW方法，普遍使用Ar，特殊要求下使用He、Ar和He混合气、在Ar中加入少量的H2这几种组合对于GMAW方法，使用的主要气体是Ar、CO2气、O2，有单一氩气、单一CO2气、Ar+CO2气、Ar+CO2气+ O2 、CO2气+ O2几种选择，16、叙述Ar+He混合气体和Ar+O2混合气体保护的特点和应用？He传热系数大，与Ar相比，相同弧长下电弧电压高 电弧温度高-焊速可2倍TIG焊；电弧在Ar中燃烧稳定，熔化极焊接，焊丝熔滴易轴向射流过渡，飞溅极小
13、；大厚度Al及Al合金：可改善熔深、减少气孔（因热输入增加）、提高生产率；（厚度增加He比例增加，TIG：25%Ar+75He；MIG：20-90%He）；应用：Cu及Cu合金：改善润湿、提高焊缝质量，He比例50-75%；Ti、Zr、Ni：改善润湿和熔深，比例为He占15-25%加1%O2，可克服阴极斑点漂移现象+熔滴细化，射流过渡临界电流值降低；（1-5%）O2焊接不锈钢等高合金钢和级别高的高强钢；20%O2焊接低碳钢和低合金钢减少枝晶晶间裂纹+钢中含O，硫化物球状或弥散分布，提高韧性+改善指状熔深。17、通常哪些焊接方法采用接触式引弧，哪些焊接方法采用非接触式引弧？接触式引弧: 熔化极焊
14、接、埋弧焊、焊条电弧焊非接触式引弧 ：适用条件：1）不允许电极与工件接触TIG； 2）电极无法与工件接触PAW18、与TIG焊相比，PAW焊接方法的引弧有何不同？PAW：电弧内缩喷嘴内部气隙空间长度大电极和喷嘴间引燃小弧在电极与工件间空载电压下，电弧转移至二者之间燃烧转移弧引燃。PAW：电极尖端形状尺寸更为重要电弧稳定性 双弧现象抑制。第二章名词解释:干伸长；在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度，用Le表示）焊丝的比熔化量：单位时间、单位电流下的脱落金属重量；熔滴过渡；电弧焊时，焊丝的末端在电弧热的高温作用下加热熔化，形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程
15、焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（=B/H）。填空、简答和论述题1、促使熔池内部金属流动的驱动力有那些？他们如何影响熔池内部金属的流动方向？驱动力1：熔池中心区与周边区温度差引起的表面张力差异趋势：由表面张力低流向高； 表面张力随温度增加而减小； 熔化金属由熔池中心区流向周边区。 在熔池表面与电磁对流反向； 小电流焊接时表面张力使熔深变浅。驱动力2：熔池内部流动电流产生的电磁力（电磁对流）趋势：由电弧正下方中心区向熔池底部流动；在表面是周边区向中心区流动。驱动力：等离子气流的吹力；趋势：以电弧力的形式作用于熔池，使熔池中心区出现凹陷，同时又从中心
16、区向周边区流动驱动力：熔池内金属的密度差引起的对流（浮力流）驱动力：熔池内金属的密度差引起的对流（浮力流）液态金属温度越高密度越低密度低的部分受到浮力作用向重力的反方向运动；对电磁对流的作用有减弱作用。2、影响焊缝成形的因素主要有哪些？他们如何影响焊缝成形？焊接电流焊接电流增大时，电弧力和热输入增大，焊缝的熔深增大；熔化级焊接中，为保证焊丝熔化量与送丝量的平衡，通常增大I就要增加送丝速度，故焊接电流增大时，余高增加，而熔宽略有增加。熔深与焊接电流近于成正比关系 焊接电压电弧电压增大：电弧功率加大，工件热输入有所增大。由于电弧电压的增加是以增加电弧长度实现的，使得电弧热源半径增大，工件热输入能量
17、密度减小，因此熔深略有减小而熔宽增大。由于焊接电流不变，焊丝送进速度和焊丝熔化量没有改变，使得焊缝余高减小焊接速度 焊速提高，焊接线能量(q/v)减少，熔宽、熔深和余高都减小。电流种类与极性工艺因素钨级端部几何形状：对电弧集中性和电弧压力影响较大，通常电弧越集中，电弧力越大，H越大,而B减小。同理，GMA焊丝越细，H越大,而B减小。焊丝伸出长度增加，电阻热增加，焊丝熔化速度增加，使余高增加而H有所减小3、焊缝成形缺陷主要有哪些？其产生原因是？焊接缺陷有多种 内部缺陷和外部缺陷 微观组织缺陷和宏观缺陷 等未焊透 未熔合未焊透、未熔合有相同的产生原因：主要是焊接电流小、焊速过快 坡口尺寸不合适电弧
18、中心线偏离焊缝、电弧产生偏吹细丝短路过渡CO2焊接，由于工件热输入量少，容易产生这种缺陷。薄板焊接中，如果夹具使焊件背面的散热程度大，也会出现未焊透，或背面一部分焊透、一部分未焊透的成形不均现象。焊穿原因：焊接电流过大、焊速过小；厚板焊接时，熔池过大，固态金属对熔化金属的表面张力不足以承受熔池重力和电弧力的作用，从而形成熔池脱落。在薄板焊接时，如果电弧力过于集中，或者对缝间隙过大也会出现焊穿。 咬边和凹坑高速焊接的电弧和熔池，由于焊速很快，焊缝两侧的金属没有被很好熔化，同时熔化金属受表面张力的作用容易聚集在一起而对焊趾部位的润湿性不良，容易形成固液态剥离，凝固后出现咬边 焊瘤）原因：填充金属过
19、多；或熔池重力作用的结果；直接在焊缝上聚集成大的金属瘤，多数情况是由于不稳定的熔滴过渡造成。 其他成形缺陷）大电流MIG焊接当电弧阴极斑点的清理作用消失、阴极斑点进入熔池内部时，电弧力集中到熔池底部，对熔池金属有激烈的搅动作用，将出现类似大象皮肤的不良焊缝，称作起皱焊缝。 4、比较并说明GMA和GTA正接时阴极区和阳极区产热的大小。电弧热 阴极区：PC=I（UC-Uw-UT ) 阳极区：PA=I (UA+Uw+UT ) Uw_逸出电压UT弧柱电子、离子动能的等效电压，电弧温度6000K时：小于1V UA电流密度较大时：近似为0。熔化级电弧焊GMA正接时冷阴极-UC Uw相同材质焊丝，阴极产热大
20、于阳极（TIG热阴极， UC Uw，与此相反）阴极产热小于阳极 ）5、使焊丝端部的熔滴产生脱落、过渡的力主要有哪些力，当处于水平、仰焊的位置时，各种力对熔滴过渡的影响是什么？重力 表面张力 电弧电弧力 摩擦力平焊时，表面张力阻碍熔滴过渡，减小F的措施，都有利于平焊时的熔滴过渡。在熔滴与熔池短路过渡时，表面张力成为促进熔滴过渡的力。（埋弧焊的渣壁过渡）重力：当焊丝直径较大而电流较小时，在平焊位置的情况下，使熔滴脱离焊丝的力主要是重力。仰焊时，重力阻碍熔滴过渡。电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力和表面张力其主要作用6、熔滴过渡的主要形式有那些？其特点是什么自由过
21、渡 接触过渡： 渣壁过渡一自由过渡：分为滴状过渡和粒状过度 滴状过渡：滴状过渡时电弧电压较高，根据电流大小、极性和保护气的种类不同，分为：1）粗滴过渡 粗滴过渡时熔滴存在时间长、尺寸大、飞溅大，电弧稳定性及焊缝质量较差。2）细滴过渡与粗滴过渡相比，过渡电流较大，相应的电磁力增大，表面张力减小，熔滴存在时间缩短，熔滴细化，过渡频率增加；电弧稳定性较高，飞溅较少，焊缝质量提高，应用广泛粒状过渡粗滴过渡：电弧稳定性和焊缝质量都比较差。细滴过渡：电流比较大，相应的电磁收缩力增大，表面张力减小，熔滴存在的时间短，熔滴细化，过渡频率增加，电弧稳定性比较高，飞溅少，焊缝质量高喷射过渡（射流过渡）易于出现于氩
22、气或者富氩气体保护的焊接方法中。过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断的高速冲向熔池，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透能力强，易形成指状熔深，适合焊接较厚的板材（3mm），不适合薄板.接触过渡短路过渡的特点：燃弧熄弧交替进行。平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接。小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快。弧长短，焊件加热区小，质量高。7、单纯熔化型的焊缝断面形状常见于（ SMAW）焊、（ TIG）焊和小热输入的短路过渡（GMAW）焊中 ，其熔池中熔化金属的对流比较自由，热量通过熔池和固体金属的界面均匀流出；中心熔化型断面形状通常产生在（细丝大电流GMAW）GMAW焊接中，（电弧力或等离子气流）对熔池的挖掘作用下，与周围区域相比，电弧正下方产生了很深的熔化；周边熔化型的焊缝断面形状常在（电弧较长）或（焊接速度较慢）时形成，从电弧正下方进入的热量通过熔化金属的对流被逐渐传送到周边区，使周边区的熔化比中心区（深）。