第一章:1电弧中有哪几种主要作用力。说明各种力对熔池和熔滴过渡的影响。影响电弧力的因素有哪些?答:电弧的作用力主要包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力、爆破力、细熔滴冲击力等。电磁收缩力使电弧产生径向收缩力,由于电弧各处的断面直径不同,轴向产生压力差,即向下的推力,称为电磁静压力。电磁静压力使得熔池中心受力大,边缘受力小,形成碗状熔池。电磁力通常促进熔滴过渡,但当弧根直径小于熔滴直径,则电磁力可能阻碍熔滴过渡。等离子流力又称电磁动压力,是进入电弧的气体被电离后受轴向推力作用不断对熔池形成的附加压力。等离子流力增大熔深,对熔池进行有搅拌作用,形成指状熔深。等离子流力促进熔滴过渡,电流越大,焊丝越细,促进作用越显著。斑点力包括正离子和电子对熔滴的冲击力,电极材料蒸发时的反作用力和弧根面积小时产生的指向熔滴的电磁收缩力。斑点力通常阻碍熔滴过渡。此外爆破力促进熔滴过渡,但会引起金属液滴飞溅,细熔滴冲击力加大熔深。促进形成指状熔深。电弧力受焊接电流和电压、焊丝(条)直径、电极的极性、 气体介质[1]和电极端部形状等因素的影响。电流增大时,电磁收缩力和等离子流力皆增大,电弧力也增大。2为什么说熔池的形状不仅决定了焊缝的形状而且对焊缝质量有重要的影响?答:熔池的液态金属凝固后形成焊缝,因此熔池形状决定了焊缝的形状。焊缝的结晶过程与熔池的形状密切相关,因而对焊缝的组织和质量有着重要的影响。焊缝结晶从熔池边缘母材的原始晶粒开始,沿着熔池散热相反的方向进行。直至熔池中心处不同方向结晶形成的晶粒相遇而终止。因此各结晶晶粒方向垂直与熔池壁。低熔点的杂质最后在焊缝中心处聚集,并容易产生裂纹、气孔和夹渣等缺陷。焊接速度快,熔池尾部越细长,晶粒在焊缝中心形成的夹角越大,杂质偏析越严重,产生纵向裂纹的倾向性越大。反之,焊接速度越慢,熔池尾部呈椭圆状,杂质偏析小,产生裂纹的可能性小。3常用的焊接材料和焊接位置有哪些?答:常用焊接材料:焊条、焊丝、焊剂、金属粉末、保护气体等。焊接焊接位置:平焊、立焊、横焊、仰焊、角焊、环缝焊接等。4熔滴过渡的主要形式有哪些?如何控制熔滴过渡?答:熔滴过渡的主要形式:自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。其中自由过渡包括颗粒过渡、射流过渡、爆炸过渡;接触过渡包括短路过渡和搭桥过渡;渣壁过渡包括沿渣壳过渡和沿药皮筒过渡。目前采用控制熔滴过渡的技术有脉冲电流控制、脉动[2]送丝控制、射流-短路过渡控制、波形控制以及脉动送丝-电流波形联合控制等,即通过控制电流来控制焊丝熔化速度,进而控制熔滴过渡。5影响熔深的因素有哪些?答:焊接电流、焊接电压、焊接速度。此外焊接方法、熔池中的活性元素、焊接气氛以及母材本身的物理特性比如导热、热容、熔点、成分的均匀性等都会影响熔深。6电弧空间带电粒子的来源有哪些?并简述其产生过程。答:电弧空间的带电粒子主要来源于气体的电离和阴极发射的电子。气体的电离是由于气体分子或电极材料的蒸气[3]在热、电场或者光的作用下产生电子和正离子。气体的电离需要外加能量。根据外加能量的种类不同可将它们分为热电离、场致电离和光电离。外加能量依靠碰撞和光辐射两种形式将能量传递给中性气态分子或原子。电子发生是由于阴极表面的原子在热、电场和光的作用下,电子脱离原子溢出,逃离到电弧空间。其发射机制同样可按外加能量分为热发生、电场发射、光发射和碰撞发射。此外还有电弧中的电子与中性原子或者分子结合形成负离子。7焊接电弧的构成并说出各区的导电特性答:焊接电弧由阳极区、阴极区和弧柱区构成。阴极区导电特性:阴极区向弧柱区提供所需要的电子流并接受弧柱区送来的正离子流。当阴极采用C、W等高熔点材料且电流较大时,阴极区温度很高,电子可全部由热发射来提供。此时阴极区消失、阴极压降也不再存在。当阴极采用C、W等高熔点金属但电流较小或者采用低熔点Fe、Al、Cu时,阴极表面温度不高,热发生产生的电子不能满足弧柱区所需,从而造成正离子在阴极表面堆积,形成正电场。电子在此电场中加速,并碰撞中性原子或分子发生碰撞电离,与热电离一起向弧柱区提高电子。假如正电场不足以使电子加速产生更多的碰撞电离也不能引起电场发射电子时,正离子最终碰撞阴极,并与阴极发射的电子中和弹回阴极区形成一个高温区。该高温区使得中性粒子再次电离,产生电子流向弧柱区提高所需电子。弧柱区导电特性:弧柱区具有很高的温度,其中的气体以热电离为主产生导电粒子导电。由于弧柱区整体上呈中性,不受空间电荷电场的作用,因而在很低的电压下就能形成很大的电流。阳极区导电特性:阳极区作用时接受弧柱区送来的电子流和向弧柱区提供所需要的正离子流。每个电子达到阴极区时释放相当于逸出功的能量。阳极区依靠两种方式提供正离子流,其一是电流大时,阳极区温度高,依靠蒸发的金属原子产生热电离提供。其二是电流小时,热电离不足,电子在阳极区前堆积形成负的空间电场,电子在该电场中加速,产生碰撞电离。8电弧稳定性表现在哪些方面?电弧偏吹的原因?减少磁偏吹的措施?答:电弧稳定燃烧表现出不断弧、不漂移、不偏吹的能力。电弧偏吹可能由气流的扰动、电磁场的作用以及焊条的偏心等原因引起。减少磁偏吹的措施包括:A. 可能时采用交流电源代替直流电源 B. 尽量采用小电流短弧进行焊接 C. 对于长和大的工件采用两端接地的方法 D. 如果工件有剩磁,焊接前应消除 E. 避免周围铁磁性物质的影响 F. 用厚药皮焊条代替薄药皮焊条 G. 9试述射流过渡的形成条件、过渡过程和特征。 MIG焊中,直流反接,电流必须达到一定的临界值。 过渡过程:电流较小时,弧根很小,斑点力阻碍熔滴过渡,形成大颗粒过渡。随着电流的增加,电弧阳极斑点笼罩面积逐渐扩大到整个熔滴的根部,熔滴与焊丝之间形成细颈。细颈电流密度高、温度高、产生大量金属蒸气、产生阳极斑点。起了维持一定的弧压、电弧容易向上扩散。当熔滴缩颈处表面温度达到其沸点,电弧的阳极斑点立刻从熔滴根部迅速扩散到细颈上部,形成跳弧。之后焊丝末端的大滴即行脱离,然后小熔滴从焊丝尖端连续不断地向熔池过渡。 特征: (1)产生跳弧现象 (2)等离子流力使焊丝端部液态金属呈“铅笔尖”状 (3)锥形电弧,分两层(流束型黑线+圆锥状烁亮区) (4)熔滴仅为焊丝直径的30%~60% ,熔滴过渡频率200个/s以上 (5)电流有临界值 (6)电弧平稳,飞溅小 (7)指状熔深 MIG 10电弧的引弧方式有哪些?分别适用哪些应用? 答:电弧的引弧方式包括接触引弧和非接触引弧。接触引弧适用于熔化极焊接,如熔化极气体保护焊、埋弧焊、焊条电弧焊。非接触引弧适用于非熔化极焊接,如钨极氩弧焊和等离子焊接。