熔焊方法及设备
1.什么是焊接电弧？
焊接电弧是由焊接电源供给能量，在具有一定电压的两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。 2. 焊接电弧的基本特点是什么？ ① 焊接电弧发出强烈的光
② 焊接电弧可以通过大电流，几百安培几千安培 ③ 焊接电弧电压可以很小，几伏十几伏 ④焊接电弧具有大量的热能
3.解释电极表面导电现象---阳极斑点及阴极斑点？
阴极斑点的定义：电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。 当阴极材料熔点、沸点较低，而且导热性很强时，即使阴极温度达到材料的沸点开始蒸发，此温度也不足以通过热发射产生足够数量的电子，阴极将进一步自动缩小其导电面积，直到在阴极导电面积前面形成密度很大的正离子空间电荷，形成很大的阴极压降值，足以产生强的电场发射，以补足热发射的不足，向弧柱提供足够的电子流维持电弧燃烧。此时阴极将形成面积更小、电流密度更大的斑点(该斑点的电流密度达106～108A/cm2)来导通电流，这种导电斑点称为阴极斑点。
阳极斑点的定义：电弧放电时，正电极表面上集中接受电子的光亮微小区域。 阳极的作用是接受电子和由阳极区提供弧柱所需要的0.001/I正离子流。当采用低熔点材料作阳极时(Fe、Cu、A1等)，一旦阳极表面某处有熔化和蒸发现象发生时，由于金属的电离能大大低于一般气体的电离能，在有金属蒸气存在的地方，更容易产生热电离而提供正离子流，电子流也更容易从这里进入阳极，阳极表面上的导电区将在这里集中而形成阳极斑点 4. 最小电压原理的内容是什么？可以用来解释什么电弧现象？
最小电压原理是指在电流和其他条件都一定的情况下电弧总会自动选择合适断面。以保证电弧周围的电场强度总有最小值，即固定弧长的电弧能量消耗最小
在外部对电弧吹风，电弧端部断面会缩小的现象就可以用最小电压原理解释 5. 什么是焊接电弧的负载特性？
焊接电弧的负载特性主要包括电弧的静特性和电弧的动特性。 电弧的静特性:在气体介质和弧长一定的情况下 电弧稳定燃烧时电流与电弧电压之间的关系
电弧的动特性:在弧长一定的情况下，焊接电流连续变化是焊接电流瞬时值与电弧电压之间的关系
6.电弧周围的介质对电弧静特性有什么影响？
电弧周围的介质包括气体介质的特性和气体介质的压力两个方面。
气体介质的特性主要是气体的热传导性和气体的热容，热容较高的和热传导性好的气体（如H2和He），对电弧产生冷却作用，引起电弧收缩，增大了电弧电场强度。而Ar气为单原子气体，同时具有较低的热容和热导率，有较强的保持弧柱温度的能力，所以电弧电场强度较低。这样一来，电弧静特性偏低。相反，氦气保护的电弧，电弧静特性较高。
气体介质压力的影响主要表现在随着气体压力增大，则气体离子密度也增加，气体离子通过散乱运动从电弧带走更多的热量。因此气体压力越大，冷却作用就越强，弧压就越高。同样
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道理，压缩电弧与自由电弧相比，压缩电弧的电场强度更高些。所以气体介质的压力增大时电弧静特性将提高 7.焊接电弧的产热机构？
（1）阴极区的产热机构：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。（2）阳极区的产热机构：接受电子中伴随着的能量转化。（3）弧柱区的产热机构：正离子、电子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。
8. 焊接电弧中的作用力包括哪些？影响其的因素包括？ 焊接电弧中的作用力包括①斑点压力②电磁收缩力③等离子流力
影响因素：焊丝直径 焊接电流 电弧电压 气体介质 电极极性 乌极端部形状 电流脉动等 9. 如何解释焊丝的熔化速度？其影响因素包括？
焊丝熔化速度是指单位时间内焊丝的熔化长度或焊丝熔化质量 影响因素:①焊接电流 ②电弧电压③焊丝直径④焊丝伸长量⑤焊丝材料⑥气体介质⑦电极极性 10.何谓熔滴和熔滴过渡？
（1）熔滴：电弧焊时在焊丝或焊条端部形成的和向熔池过渡的液态金属叫熔滴。 （2）熔滴过渡：电弧焊时，焊丝或焊条的末端在电弧的高温作用下加热熔化，熔化的液体金属积累到一定程度便以一定的方式脱离焊丝末端，并过渡到熔池中这个过程叫熔滴过渡。 熔滴过渡的基本形式有：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。 11.什么是射滴过渡，他有什么特点？
射滴过渡是指熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的形式
特点为： ①熔滴温度比大滴过渡和射流过渡时低。 ②因为熔滴温度低，所以焊丝的熔化系数较高③焊接烟尘小。④焊接飞溅少。 ⑤焊缝成形好 12.什么是射流过渡，他有哪些特点？
由于液柱的表面张力很小，在较强的离子作用下，细小的熔滴便从液柱尖端一个接一个的以高速冲向熔池，这种形式叫做射流过渡。
特点：焊接过程稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好；电弧稳定，对保护气流的扰动小。故保护效果好；射流过渡电弧功率大，热流集中对焊件的熔透能力强。 13.何谓电弧固有的自调节现象？
这是与电弧自身调节作用及均匀调节作用不同的一种电弧本身固有的自身调节作用。 在亚射流过渡区间，由于可见弧长较短和熔滴温度较低，焊丝熔化系数较大。同时，随着可见弧长的降低，焊丝熔化系数增大，反之亦然，这一特性称为电弧固有的自调节作用。 这种现象只在MIG焊时发生，特别是在大电流焊接时，更为显著 14. 熔滴过渡时的飞溅及影响因素？
短路过渡 焊接电流平均值低，短路时电流峰值高，飞溅越剧烈 滴状过渡 CO2气体做保护气时，易引起粗滴飞溅 射流过渡 焊丝伸长量过长，电流大，形成剧烈飞溅 15. 试述熔滴过渡时产生飞溅的原因？
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①气体爆炸引起的飞溅 由于冶金反应生成大量CO，气体溢出爆炸,引起大量飞溅 ②斑点压力引起的飞溅 直流正接时，正离子飞向熔滴，受到机械冲击力大，造成飞溅 ③短路过渡引起的飞溅 在短路时，焊接电流瞬间增大，在表面张力和电磁收缩力作用下熔滴液体小桥爆断引起飞溅
16. 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？
Ar或富Ar做保护气时电场强度较低，有利于电弧扩张，产生跳弧现象，电弧形成锥形，而形成喷射过渡的特点
CO2做保护气时，由于CO2的分解，电弧温度下降使得电弧电场强度升高，电弧被收缩，集中作用在熔池底部和局部对熔滴起排斥作用 17. 什么是短路过渡，它有什么特点？
由于电流小，弧长短，熔滴未长大便与熔池接触形成短路，在电磁收缩力与表面张力作用下熔滴进入熔池的过渡
①短路过渡时燃弧与短路交替进行
②短路过渡时平均焊接电流小，短路时电流峰值高
③短路过渡焊丝一般采用细丝，电流密度大，焊接热输入高，减少熔池熔宽与焊件变形 18.对接焊缝形状通常用哪些特征参数表示？ ①焊缝熔深H：母材熔化的深度。 ②焊缝熔宽B：两焊趾之间的距离。
③焊缝余高h：焊缝横截面上焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度 19. 焊接工艺参数对焊缝成形的影响？
①焊接电流 其他条件一定的情况下，焊接电流越大焊接热输入越高，焊缝熔深增大，熔宽和余高略增大
②电弧电压 其他条件一定的情况下，电弧电压越大焊接热输入越高，焊缝熔宽增大，熔深和余高减小
③焊接速度 其他条件一定的情况下，焊接速度越快，焊接热输入越小，熔池熔宽、熔深、余高都减小
④其他焊接工艺参数 例如坡口增加坡口熔深熔宽增加，余高减少 20. 焊缝引弧处存在的主要问题及产生原因是什么？
① 焊缝强度低 由于母材温度低，使得熔池熔深和熔宽较小，焊丝熔敷量增大，余高增大，焊缝强度低
②气孔多，由于引弧时焊条端部成筒状，药皮产生的气体保护作用差，容易进入空气，造成气孔
21.送丝系统阻力突变，为什么会造成送丝电动机转速波动？造成送丝电机转速不稳定的干扰因素还可能有哪些？实际生产中怎样减小这些干扰的产生？ 22.为什么焊接区域要进行保护？常用的保护方式有几种？
焊接时金属处于熔化状态，而且其温度相较于其他方法来说更高，如果裸露于空气中，会发生非常激烈的冶金作用.保护方式：①熔渣保护②气体保护③气渣联合保护④真空保护
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23.什么是埋弧焊？
埋弧焊是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的熔焊方法。 24 埋弧焊的主要优缺点？
优点①生产效率高 埋弧焊的电流可达千伏，焊接过程中焊接热输入高，熔敷量大，大大提高生产效率
②劳动条件好 埋弧焊焊接过程中，看不到弧光，并且手工操作简单降低了劳动量 ③节约金属及电能 20—28MM以下的的工件可不开坡口，大大减少了开坡口所损耗的金属，焊接时受到焊剂保护热量集中节约电能
④焊缝质量好 焊接过程中受到焊渣及保护气体的保护使空气隔绝，所形成的焊缝质量好 缺点①受焊接位置限制②受焊接板厚限制③对坡口装配要求严格 25.试述埋弧焊机主要功能及分类？
一、埋弧焊机是核心部分，包括1机械系统：作用是焊接时使焊丝不断地向电弧区给送，使焊接电弧沿焊缝移动，以及在电弧的前方不断地铺撒焊剂等。机械系统包括：送丝机构、焊车行走机构、机头调节机构、导电嘴。2焊接电源：作用是向焊接电弧提供电能，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。3控制系统：作用是实现包括引弧、送丝、移动电弧、停止移动电弧、熄弧等在内的程序自动控制，并进行焊接参数调节和保持焊接参数在焊接过程中稳定，使电弧稳定燃烧
分类：1按照用途：通用和专用焊接设备。2按电源类型：交流和直流。3按行走机构形式：焊车式、悬挂式、车床式、悬臂式以及门架式等。4按送丝方式：等速和变速送丝式。5按焊丝数量和截面形状：单丝、双丝、多丝和带状电极等设备 26.试述CO2焊的特点及应用？
优点：①CO2焊是一种高效节能的焊接方法
②用粗丝（焊丝直径≥1.6mm）焊接时可以使用较大的电流，实现射滴过渡 ③用细丝（焊丝直径<1.6mm）焊接时可以使用较小的电流，实现短路过渡方式
④CO2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
⑤CO2焊所使用的气体和焊丝价格便宜，焊接设备在国内已定型生产，为该方法的应用创造了
⑥CO2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。
不足：①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飞溅就更严重②不能焊接易氧化金属材料，也不适于在有风的地方施焊③焊接过程弧光较强，尤其是采用大电流焊接时电弧的辐射较强，故要特别重视对操作人员的劳动保护④设备比较复杂，需要专业队伍负责维修。
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 27. 试述CO2焊的熔滴过渡？
（1）CO2焊的熔滴过渡主要有短路过渡和自由过渡（包括滴状过渡、喷射过渡等）两种方式。
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（2）①小电流低电压焊接时，形式为短路过渡，适合用细焊丝焊接薄板。 ②中等电流、电弧电压较高时，熔滴呈现变化状态的排斥过渡。
③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的混合过渡。 ④大电流且弧压较高时，熔滴呈细滴的非轴状过渡。 ⑤粗丝大电流时：潜弧的射流过渡。
28. 试分析CO2焊接时产生飞溅的形式、原因及其解决办法？
冶金反应引起的飞溅 CO2与C的反应生成CO产生大量飞溅焊丝中增加脱氧剂 短路过渡引起的飞溅 短路时，焊接电流迅速增大，液体小桥爆断 引起颗粒飞溅 加入电感
非轴向熔滴过渡引起的飞溅 粗滴过渡时由于电弧斥力引起的 避免出现粗滴过渡
斑点压力引起的飞溅 直流正接时正离子飞向熔滴，受到机械冲击力，引起的飞溅 直流反接 焊接参数选择不当引起的飞溅 焊接电流与电弧电压等参数选择不当引起的 采用正确的焊接参数
29.CO2焊焊缝中的气孔通常是什么原因造成的？
CO2焊时，焊缝中可能产生的气孔有氮气孔，氢气孔和CO气孔，氮气孔，氢气孔形成原因一般认为是在焊接熔池中溶解了较多的N2或H2,在焊缝金属结晶瞬间由于溶解度突然减小，当这些气体来不及从熔池中溢出来时，就在焊缝中形成了气孔 30.试述CO2焊产生气孔的原因及预防措施？
①氮气孔：焊接时溶解了较多的氮气焊缝金属结晶时其溶解度减小，来不及溢出而在焊缝表面产生氮气孔。措施：增强气体保护效果，防止空气侵入。还可选用含有固氮元素（如Ti和Al）的焊丝。
②氢气孔：焊接熔池中氢的含量与电弧空间中氢气的含量有很大关系，二氧化碳和空气中水分解产生氢气溶入焊缝。措施：提高CO2气体纯度。
③CO气孔：在金属结晶过程中，由于激烈的冶金反应，FeO与C作用生成CO而易在焊缝中形成CO气孔。措施：在焊接熔池中加入足够量的脱氧剂(Si、Mn、Ti、Al等)。 31.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？
工艺参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度、电流极性、焊接回路电感值和气体流量等。①电弧电压及焊接电流：在一定的焊丝直径及焊接电流下，电弧电压若过低，电弧引燃困难，焊接过程不稳定。电弧电压过高，则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合适时，才能获得稳定的焊接过程，并且飞溅小，焊缝成形好。②焊接回路电感：调节短路电流增长速度di/dt ；调节电弧燃烧时间，控制母材熔深。 ③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。④焊丝伸出长度：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。⑤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；中等规范焊接时约为20L/min；粗丝大线能量自动焊则为25~50L/min。⑥电流极性：CO2焊主要采用直流反接法。飞溅小，电弧稳定，焊缝成形好，熔深大，焊缝金属含氢量低 32. CO2气体保护作为保护气体时，对电弧形态及熔滴过渡形式有哪些影响，为什么？
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