发布时间 : 星期五 文章作业题答案更新完毕开始阅读feee221f54270722192e453610661ed9ad5155a2
作业题答案
试述电弧中带电粒子的产生方式:
电弧中的带电粒子主要是指电子正离子和负离子，这些带电粒子主要依靠电弧气体空间的电离和电极的电子发射两个物理过程所产生，同时伴随着 解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等一些其他过程。产生电弧的两个基本条件是有带 电粒子和电极之间有一定的电场强度。产生方式有解离、电离(热电离电场作用电离光电离) 激励(碰撞传递光辐射传递)电子发射(热发射电场发射光发射粒子碰撞发射)。
最小电压原理:
在给定电流和周围条件一定的情况下，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，就是说电弧具有保持最小能量消耗的特性。
什么是焊接静特性:
是指稳定状态下(弧长一定，稳定的保护气流量和电极)焊接电弧的焊接电流和电弧电压特性。 什么是焊接动特性，为什么交流电弧和直流变动的直流电弧的动特性呈回线特性?是指的那个电弧的长度一定，电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与焊接电流瞬时值之 间的关系。它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。 在焊接电流的上升过程中， 由于电弧先前处于相对低温状态，电流的增加需要有较高的电场，因此表现出电弧电压有某 种程度的增加;在电流下降过程中，由于电弧先前已处于较高温度状态，电弧等离子体的热 惯性不能马上对电流降低做出反应，电弧中仍然有较多的游离带电粒子，电弧导电性仍然很 强，使电弧电压处于相对较低的水平，从而形成回线状的电弧动特性。 试述焊接电弧的产热机构以及焊接电流T分布: 焊接电流是一个能量输出很强的导体，其 能量通过电弧转换，由于弧柱、阴极区、阳极区组成，因此焊接电弧总的能量来自这三个部 分。(1)阴极区的产热本质是产生电子(消耗能量)、接收正离子的过程有能量变化，这些 能量的平衡结果就是产热。 产热产热量是 PK=I*(UK-Uw-UT),作用是用于加热阴极。(2) 阳极区的产热本质是接收电子、产生A、过程中伴随能量的转换。产热量是PA=I*(UA-UK-Tt), 用于加热阳极。(3)弧柱的产热机构本质是 在电场下被加速，使其动能增大表现为温度升高。产热量为Pc=Ia*Ua,I 及Ua 的因素。 弧柱温度较高，两电极温度较低，焊接电弧径向温度分布，中间高四周低，靠近电极电弧直 径小的一端，电流和能量密度高，电弧温度也高。 焊接电弧能产生哪几种电弧力?说明他们的产生原因以及影响焊接电弧力的因素。焊接电弧作用力包括电弧静压力(电磁收缩力)、等离子流力(电弧电磁动压力)、斑点力、 爆破力、细熔滴的冲击力。 电磁收缩力:这个力的形成是由于一个导体中的电流在另一个导 体周围空间形成磁场，磁场间相互作用，使导体受到电磁力。 等离子流力:连续不断的气 流，到达工件表面时形成附加的一种压力形成等离子流力，等离子流力是高温粒子高速流动 形成的。 斑点力:当电极上形成斑点时，由于斑点上导电和导热的特点，在斑点上将产生 斑点力。 爆破力:熔滴短路电弧瞬时熄灭，因短路时电流很大，短路金属液柱中电流密度 很高，在金属液柱内产生很大的电磁收缩力，使缩颈变细，电阻热使金属液柱小桥温度急剧 升高，使液柱汽化爆断。 细熔滴的冲击力:熔滴在等离子流作用下以很高的加速度冲向熔 池产生的，受电磁力和等离子流力的作用。 影响焊接电弧力的因素有电弧电流及电弧电压、 焊丝直径、电极的极性、气体介质、电流的脉动、钨极端部几何形状。 7.试述影响焊接电弧稳定性的因素 焊接电源、焊接电流和电压、电流的种类和极性、焊剂和焊条药皮、磁偏吹、及铁锈、水、 油污、风等其他因素 1、熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些?熔化极电弧焊中，焊丝的加热熔化主要靠阴极 区(电流正接时)或阳极区(电流反接时)所产生的热量及焊丝自
身的电阻热，弧柱区产生的热量 对焊丝熔化居次要地位。热源主要包括焊丝的电弧热和电阻热。
2、影响焊丝融化速度因素有哪些?是如何影响的?
(1)焊接电流对熔化速度的影响。 焊丝的电弧热与焊接电流成正比，电阻热与电流平方成正 比，同一电流中，焊丝直径越细，伸出长度越长，熔化速度越快。
(2)电弧电压对熔化速度的影响。电弧电压较高时电弧电压基本上对焊丝熔化速度影响不大。 电弧电压较低时，当电弧长度减小时，要熔化一定数量的焊丝所需要的电流减小，弧压变小， 反而使焊丝熔化速度增加。
(3)焊丝直径对熔化速度的影响。电流一定时，焊丝直径越细，电流密度也越大，使焊丝熔化 速度增大。
(4)焊丝伸出长度对熔化速度的影响。其他条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热越大，对焊丝起着预热的作用，通过焊丝传导的热损失减少，所以焊丝熔化速度越快。
(5)焊丝材料对熔化速度的影响。焊丝材料不同，电阻率也不同，所产生的电阻热就不同，不 锈钢电阻率较大，会加快焊丝的熔化速度，尤其是伸出长度较长是影响更为显著。
(6)气体介质及焊丝极性对熔化速度的影响。不同气体介质对阴极压降的大小和焊接电弧产热 多少有直接影响，焊丝为阴极时的速度总是大于焊丝为阳极时的熔化速度，因气体混合比不同 而变化。焊丝为阳极时，其熔化速度基本不变。
3、熔滴在形成与过渡过程中受到哪些力的作用
表面张力、重力、电磁力、等离子流力、斑点压 力，爆破力。 4、熔滴过渡有哪些常见的过渡形式?各有什么特点?
熔化极电弧焊的熔滴过渡形式可分为自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。 (1)自由过渡:熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间不发生直接接触，有三种过渡 形式。滴状过渡:根据滴状尺寸和熔滴形态，分为大滴过渡、排斥过渡和细颗粒过度。 喷射过渡:因熔滴尺寸和过渡形态分为射滴过渡、射流过渡和旋转射流过渡。焊破过渡: CO2 气体保护焊和焊条电弧焊中经常有爆破过渡。(2)接触过渡:接触过渡是熔滴通过与熔池 表面接触后的过渡，有两种形式。短路过渡:熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复引燃 电弧，这种接触过渡又称为短路过渡。短路过渡主要表现在CO2 气体保护焊中。搭桥过渡: TIG 焊时，焊丝作为填充金属，它与工件间不引燃电弧，成为搭桥过渡。搭桥过渡是指非熔 化极电弧焊中外部填加焊丝的熔滴过渡情况。(3)渣壁过渡:熔滴是从熔渣的空腔壁上流下。 渣壁过渡的两种形态分别出现在埋弧焊中和焊条电弧焊中。再埋弧焊中是部分熔滴沿着熔渣 壳过渡，在焊条电弧焊中是部分熔滴沿药皮套筒壁过渡。
5、解释:熔敷系数，熔敷效率和损失系数。 熔敷系数:是指单位时间内、单位焊接电流内所熔敷到焊缝上的焊丝金属的质量，用α 表示。熔敷效率:把过渡到焊缝中的焊丝金属质量与熔化使用的焊丝质量之比称为熔敷效率。 损失系数:熔化系数α m与熔敷系数α 的差值，再除以熔化系数αm就是焊丝金属的蒸发、氧 化与飞溅的损失，即损失系数ψ s。损失系数是评价焊接过程中焊丝金属的损失程度的概念。
1、解释焊缝成形系数，焊缝熔合比的概念。 焊缝成形系数:焊缝宽度B =Fm/(Fm+Fh)2、分析焊缝成形系数的大小对焊接质量的影响规律，说明常用的电弧焊方法的焊缝形成系数 的取值范围。焊缝成形系数较大，宽而浅的炸缝，横向的宏观偏析不容易生成气孔和裂纹。 焊缝成形系数较小，深而窄的炸缝，纵向的宏观偏析易产生气孔和裂纹。 埋弧焊焊缝的焊缝成形系数一般要求大于1.25。堆焊时为了保证堆焊层材料的成分和高的堆焊 生产率，要
求焊缝熔深浅、宽度大、成形系数可达到10。 3、分析熔池受到的力及对焊缝成形的影响规律。 (1)熔池金属的重力。平焊位置熔池金属的重力有利于熔池的稳定，空间位置焊接时往往破坏熔 池的稳定性，是焊缝成形变坏。(2)电磁力。压力差使熔池金属形成在熔池中心处的金属向下 流，在熔池四周处的金属流向熔池中心的涡流。金属流动时，熔池中心的高温金属把热量带向 熔池底部而使熔深加大。(3)表面张力。熔池金属由于各处成分和温度的不均匀，各处表面张 力大小不同，这样形成表面张力梯度，表面张力梯度促进液态熔池金属的流动并对熔池形状和 焊缝成形产生影响。(4)焊接电弧力。熔化金属和电弧使熔池中心热量高，熔深加大。(5)电 弧的静压力和动压力。使熔池表面凹陷，熔深相应增大。(6)熔滴冲击力。它对指状熔深的形 成起着重要作用。熔滴的过渡频率和进入熔池时的速度越高，形成的凹穴就越深。 4、分析焊缝参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律。焊缝参数对焊缝成形的影响(1)焊接电流 对焊缝成形的影响:当其他条件不变时，随着焊接电流的增加，热输入增加，焊缝的熔深和余 高均增加，熔宽没多大变化。(2)电弧电压对焊缝成形的影响:当其他条件不变时，电弧电压 增大后，电弧功率增大，工件热输入有所增大;同时弧长拉长，电弧分布半径增大，因此熔深 略有减小而熔宽增大。余高减小，这是因为熔宽增大，焊丝熔化量却稍有减小。(3)焊接速度 对焊缝成形的影响:焊接速度的高低是焊接生产率高低的重要指标之一。焊接速度增高时，线 能量q/v 减小，熔宽、熔深和余高也减小，熔合比近于不变。 1、工艺因素对焊缝成形的影响(1)电流的种类和极性:熔化极电弧焊时，直流反极性焊接熔深和 熔宽都要比直流正接性大，交流电焊接时介于两者之间，这是因为工件作为阴极时析出的能量较大。埋弧焊时极性对熔宽有较大影响。钨极氩弧焊时直流正接的熔深最大，反接最小。(2)钨极 端部形状、焊丝直径和伸出长度:钨极的磨尖角度等对电弧的集中系数和电弧电压的影响较大， 电弧越集中，电弧压力越大，形成的熔深越大，熔宽越小。熔化极电弧焊时，焊丝直径变细，使 得熔深增大、熔宽减小、余高增大。焊丝伸出长度加大时，焊丝电阻热加大，焊丝熔化量增多， 余高增大，熔深略微减小，熔合比也减小。(3)其他工艺因素:坡口和间隙:其他条件不变时， 坡口或间隙的尺寸越大，余高越小，熔合比减小。电极(焊丝)倾角:电弧焊的焊丝前倾时， 倾斜的角度越小时，熔深减小，熔宽增大，余高减小。后倾则相反。工件倾角和焊缝的空间位 置:上坡焊时，熔深大，熔宽窄，余高大。下坡焊时，熔深减小，熔宽增大，余高减小。工件材 料和厚度:熔深与电流成正比，熔深系数 Km 的大小还与工件的材料有关。材料的热熔积越大，熔 深和熔宽减小。材料的密度越大，熔深也减小。工件越厚，熔宽和熔深小。当熔深超出板厚 0.6 倍时，焊缝根部出现热饱和现象而使熔深增大。焊剂、焊条药皮和保护气体:焊剂的密度小、颗 粒度大或堆积高度小时，熔深较小，熔宽较大，余高小。大功率电弧焊厚件时，用浮石状焊剂可 减小熔深，增大熔宽，改善焊缝的成形。焊条药皮成分的影响与焊剂有相似之处。Ar、He、N2、 CO2 等电弧焊保护气体的成分也影响极区压降和弧柱的电位梯度。 5、焊缝成形的缺陷有哪些?说明焊缝成形缺陷的防止措施。 未焊透。措施:正确选择焊接参数、坡口形式及装配间隙，并确保焊丝对准焊缝中心。同时，注意坡口两侧及焊道层间的清理，使熔化的金属之间及熔敷金属与母材金属之间充分熔合。 焊穿、塌陷。措施:为防止焊穿以及塌陷，应使焊接电流与焊接速度适当配合，增大焊接速度，增大焊接速度，并严格控制焊件的装配间隙。气体保护焊时，应避免形成切割效应，例如，焊接电 流较大时，应注意气体流量不宜过大。通常情况下，平焊易获得良好的焊缝成形。 焊瘤。措施:尽量使焊缝处于水平位置，使填充金属量适当，或在船形位置(当工件允许转动时)焊角焊缝，这时相当于在 90 形坡口内焊对接焊缝，焊接速度不宜过低、焊丝伸出长度不宜太长、注意坡口及弧长的选择等。 凹坑。措施:平焊时容易得到成形良好的焊缝。1.试诉埋弧焊的工作原理及其应用范围 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。这种方法是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产 生的热量，熔化焊丝、焊件和母材而形成焊缝的。 埋弧焊是工业生产中最常用的一种自动电弧 焊方法，最
能发挥埋弧焊快速、高效特点的生产领域是造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机械及 冶金机械制造等中大型金属结构和工程机械等工业制造部门。 2.埋弧焊在冶金方面有那些特点? 埋弧焊的优势:1.焊接生产率高。2.焊缝质量好。3.焊接成本较低。4.劳动条件好。 埋弧焊的局限性:1.不适合空间位置焊缝焊接。2.对焊件装配质量要求高。3.不适合薄板和短 焊缝焊接。4.难以焊接铝 钛等氧化性强的金属及其合金。 3.埋弧焊焊剂与焊丝匹配的主要依据是什么 埋弧焊用的焊丝，应依据所焊钢材的类别及对焊接接头性能的要求加以选择，并与适当的焊剂 配合使用，欲获得高质量的埋弧焊焊接接头，正确选择焊剂应该使焊缝金属和母材成同一合金系统， 焊剂无造气剂。 4.埋弧焊设备由那几个部分组成?各部分有什么作用? 埋弧焊机的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、焊剂漏斗、焊丝 盘等部件，通常焊丝上还有控制箱等。(1)送丝机构能可靠地送进焊丝并具有较宽的调速范围，以 保证电弧稳定。(2)焊车行走机构 离合器合上时由电动机拖动行走，脱离时焊接小车可用手推动 行走。(3)机头调节机构的作用是使焊机能适应各种不同类型焊缝的焊接，并使焊丝对准焊缝。(4) 导电嘴可以利用焊丝进入导电嘴前的弯曲而产生必要的接触压力来确保导电接触。 5.什么是焊接工艺?埋弧焊工艺通常包括那些内容? 焊接工艺是以最高的焊接速度最低的焊材消耗和能量消耗以及最少的焊接工时完成整个焊接过 程的工艺。 埋弧焊工艺主要包括焊接工艺方法的选择;焊接工艺设备的选用;焊接坡口的设 计;焊接材料的选定;焊接工艺参数的制定;焊件组装工艺编制;操作技术参数及焊接过程控制技 术参数的制定;焊缝缺陷的检查方法及修补技术的制定;焊前预处理与焊后热处理技术的制定等 1.TIG焊具有那些特点?主要应用范围是那些? 特点:1.焊接过程稳定2.焊接质量高3.适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面 成形工艺4.焊接过程易于实现自动化5.焊缝区无熔渣 应用:1.用于各种工业结构金属焊接，用于飞机制造、原子能、化工、纺织、电站锅炉工程等 工业中。2.焊接易氧化的有色金属及其合金(铝镁)不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活 泼金属(如钼、铌、锆)。3.焊接厚件薄件。4.在开坡口的情况下采用TIC 焊封底同样可以提高焊缝 背面成形质量。5.脉冲TIG 焊全位置打底焊。 2.说明手工和自动TIG 焊设备各自包括那些组成部分? 手动 TIG 设备的一般结构主要由焊接电源，焊枪，供气系统，供水系统及焊接控制装置等部分 组成。 自动自动TIG 焊设备包括焊接电源，焊枪，供气系统，供水系统及焊接控制装置还 有焊车行走机构和送丝机构。 3.TIG 焊可以集用哪几种焊接电流波形?分析各自有什么特点? 分为直流钨极氩弧焊和交流钨极氩弧焊，可将直流TIG 焊分为直流正极性法和直流反接性法， 直流钨极氩弧焊没有极性变化，电弧燃烧很稳定， 直流正极性具有去除氧化膜的作用。交流负极 性的半波里阴极有去除氧化膜的作用，它可以清除熔池表面的氧化膜。 4.简述保护气体电极和焊丝的种类及其对焊接效果的影响 1.氩气(Ar) 氩气是一种无色无味的气体单原子气体，密度为空气的1.4 倍，能够很好的覆盖 在熔池及电弧的上方，形成良好的保护，同时氩气电离后产生的正离子质量大，动能也大，热导率 低，对电弧的冷却作用较小，因此电弧稳定性好，电弧电压较低。 2.氦气(He) 氦气的热导率高，对电弧的冷却作用大，因此电弧的产热功率大且集中，适合于 焊接厚板，高热导率或高熔点金属，热敏赶材料及高速焊。 3.氩氦混合气体(Ar+He) 采用氩、氦混合气体时，电弧兼具氩弧及氦弧的优点，特别适用于 焊缝质量要求很高的场合。 4.氩氢混合气体(Ar+H2) 采用氩、氢混合气体时，可提高电弧的温度，增大熔透能力，提高 焊接速度，防止咬边。 电极:1.纯钨电极: 5.简述钨极脉冲氩弧焊的特点及其焊接参数的调节原则 钨极脉冲氩弧焊的特点:1.低频脉冲钨极氩弧焊特点:a:点弧线能力低。b:便于精确控制焊缝 形成。C:宜于难焊金属焊接。2.高频脉冲钨极氩弧焊特点:a:超薄板的焊接。b:告诉焊接。c:坡 口内焊接得到可靠的融合。d:焊缝组织性能好。 其焊接参数的调节原则:1、焊接电流:随着焊接电流的增大，凹陷深度、背面焊缝余高、熔透 深度以及焊缝宽度都相应大增大，而焊缝余高相应的减小。2、电弧压力:添加焊丝焊接时，弧长 控制在1-3mm 之间为宜。添加焊丝时，