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1、电弧焊接基本概念本讲稿第一页，共四十三页常用焊接方法分类焊接方法熔化焊电阻焊钎焊其它电弧焊电弧焊电弧焊电弧焊电子束焊激光焊其它本讲稿第二页，共四十三页电弧焊接方法定义 严格地讲，所有用电弧做热源的焊接方法都可以称为电弧焊，它包括：n电弧熔焊（通常的电弧焊就是指电弧熔焊）n电弧钎焊n复合电弧焊本讲稿第三页，共四十三页电弧焊接中的挑战与机遇n电弧焊是一种传统的焊接工艺，它在过去、现在和将来都是制造业中的使用最广泛的材料连接方法n电弧焊工艺与设备是目前焊接领域中市场竞争最为激烈的一个领域n电弧焊接也是最能发挥个人智慧和想象力的技术领域本讲稿第四页，共四十三页电弧焊机与焊接电弧之间的关系n电弧焊机一种
2、二次电源n焊接电弧电焊机的负载电网焊机电弧一次电源二次电源负载本讲稿第五页，共四十三页焊接电弧与焊接工艺的关系n焊接电弧是焊接热源n焊接电弧用于熔化焊丝n焊接电弧用于熔化母材n焊接电弧同时产生电弧力n电弧力将影响熔滴过渡n电弧力将影响焊缝成型本讲稿第六页，共四十三页焊机对焊接过程的控制n焊机通过控制焊接电弧进而对焊接过程进行控制焊机电弧热力焊丝母材本讲稿第七页，共四十三页电弧焊接方法的分类电弧焊熔化极非熔化极混合型药皮焊条MMA气体保护GMAW埋弧焊MAW钨极氩弧焊TIG等离子焊/割PAW/PACMIGMAGCO2本讲稿第八页，共四十三页电弧的基本性质与应用n电弧是一种气体放电现象n电弧放电是
3、一种大电流、低电压的气体放电现象n电弧放电产生高温和强光n电弧的主要应用有：焊接热源、冶金热源和照明光源本讲稿第九页，共四十三页电弧为什么称之为电弧？+-热气球本讲稿第十页，共四十三页实际的电弧例子短弧长弧本讲稿第十一页，共四十三页电弧作为光源的应用氙气灯本讲稿第十二页，共四十三页焊接电弧为什么能导电？n焊接电弧电压通常为10-40Vn焊接电弧两极之间为2-10mm的气体间隙n如此低的电压如何能够通过数毫米气体间隙？气体电离电弧等离子本讲稿第十三页，共四十三页等离子体的概念宇宙中的99%物质是等离子体等离子是物质的第四态等离子又名：电浆本讲稿第十四页，共四十三页电弧的电特性n电弧与电阻的异同？
4、n电弧遵循欧姆定律？本讲稿第十五页，共四十三页焊接电弧导电的特点n轴向电压梯度的非线性n伏安特性的非线性UaUKUCUA阴极阳极电弧的电压梯度变化I（j）UABC123焊接电弧的伏安特性的曲线本讲稿第十六页，共四十三页焊接电弧的主要参数及作用n电流 熔化焊丝和母材 热、力 n电压 阳极压降：决定DCEP作用 阴极压降：决定DCEN作用 弧柱电压：电弧长度本讲稿第十七页，共四十三页焊接电弧的动态伏安特性ItfabOPcdmnLHAVMgOIUt(b)(c)t(a)Vp-本讲稿第十八页，共四十三页电弧焊接电源的基本要求n合适的外特性：合适的外特性：焊接过程稳定的必要条件n合适的动特性：合适的动特性
5、：焊接过程稳定的充分条件n操作的方便性与耐用性：操作的方便性与耐用性：提高用户接受程度的辅助条件n可靠的安全性：可靠的安全性：通过产品认证的必要条件本讲稿第十九页，共四十三页CCC及CE认证n电焊机认证基于IEC60974标准；nIEC60974标准主要是一种对于电焊机使用中的安全标准，同时也提供了部分最基本保证焊接使用性能的标准；n 符合认证的焊机与实际焊接性能的好坏基本无关。本讲稿第二十页，共四十三页焊接电源外特性（伏安特性）n平特性电压源n陡特性电流源n复合特性本讲稿第二十一页，共四十三页弧长波动引起的电流变化量与电源外特性的关系AV2AV1CVIUCCabcIacIab本讲稿第二十二页
6、，共四十三页电源外特性与焊接方法的关系熔化极粗丝细丝陡特性平特性非熔化极陡特性本讲稿第二十三页，共四十三页熔化极气体保护焊的参数n输入参数：电压、送丝速度、导电嘴到工件距离n输出参数：电流、焊丝干伸长（弧长）输入参数输入参数电压送丝速度导电嘴到工间距离输出参数输出参数电流焊丝干伸长（弧长）焊接系统焊接系统（焊机）（焊枪）（保护气体）（焊丝）本讲稿第二十四页，共四十三页导电嘴到工间距离与干伸长、弧长的关系LtwLa+-导电嘴Le工件Ltw=Le+La本讲稿第二十五页，共四十三页焊接过程稳定的必要条件n焊丝送丝速度：WFSn焊丝熔化速度：WMRn稳定焊接的必要条件：La 稳定La 稳定可以是绝对稳
7、定：即弧长恒定不变；也可以是相对稳定：即在一定的范围内有规律地变化。本讲稿第二十六页，共四十三页焊接过程稳定的充分条件n焊接电流稳定n焊接电压稳定电流、电压稳定可以是绝对稳定：即电流、电压的幅值恒定；也可以是相对稳定：即电流、电压的平均值或有效值恒定。计算平均值、有效值的周期应小于对波动值焊接过程产生影响的最小时间。本讲稿第二十七页，共四十三页焊接电压与电弧长度的关系本讲稿第二十八页，共四十三页熔化极电弧焊接的电流调节n使用陡降特性电源取决于电源的电流设定n如果使用平特性电源，电流怎么调节？本讲稿第二十九页，共四十三页送丝速度与电流的关系本讲稿第三十页，共四十三页焊丝熔化速度分析 Le=Lt-
8、w La WMR=m1UdaI+m2Lek4I 2本讲稿第三十一页，共四十三页送丝速度与电弧长度的关系n电压一定时，电弧长度与送丝速度成反比本讲稿第三十二页，共四十三页熔滴过渡的三种基本形式及其特点n短路过渡：短路过渡：焊丝与工件之间有短路发生、熔滴直径略大于焊丝直径。焊接过程有飞溅，焊接电流较低，熔深较浅，可以全位置焊，适用于薄板焊接，可使用CO2气体或氩气及混合气。n颗粒过渡：颗粒过渡：焊丝与工件之间无短路发生、熔滴直径远大于焊丝直径。焊接过程有飞溅，只能水平位置焊接。n射流过渡：射流过渡：焊丝与工件之间无短路发生、熔滴直径小于焊丝直径。焊接过程无飞溅，焊接电流较高，熔深较大，可以全位置焊
9、，使用氩气或混合气。使用脉冲方式可以在较低电流下实现射流过渡。本讲稿第三十三页，共四十三页三种典型熔滴过渡形式各工作区间短路短路IU射流短路颗粒颗粒颗粒射流射流本讲稿第三十四页，共四十三页电极熔化与焊接电弧极性的关系n正接 DCEN：GTAWn反接 DCEP：GMAWn发热量与极性的关系n电弧力与极性的关系本讲稿第三十五页，共四十三页脉冲电流的使用n脉冲TIGn脉冲MIGn为什么要用脉冲？n脉冲焊接的优点？本讲稿第三十六页，共四十三页脉冲MIG的优点 射流过渡是一种理想的熔滴过渡模式，但是需要在较大的电流（大于临界电流）下才能实现，因此限制了应用范围。脉冲MIG利用脉冲电流方式，可以在较低的平
10、均电流（低热输入）实现稳定的射流过渡，因此具有以下优点：1、有利于薄板焊接 2、有利于全位置焊接 3、有利于使用粗丝焊接（粗丝送丝稳定性高）本讲稿第三十七页，共四十三页脉冲焊接电流的问题n通常我们可以看到：当采用脉冲电流时（脉冲TIG或脉冲MIG），实现同样的焊接效果时，脉冲电流的指示值比直流电流低。n因此采用脉冲方式可以降低焊接热输入的说法是正确的吗？n平均值、有效值与电流波形的关系平均值有效值本讲稿第三十八页，共四十三页交流焊接电源n为什么要用交流？n交流与直流的差异？n交流的优点是什么？本讲稿第三十九页，共四十三页交流电源的使用n交流TIG铝合金焊接n交流MIG高熔敷率、低热输入焊接本讲稿第四十页，共四十三页可变极性电源 周期，正负半波时间，正负半波幅值均可改变的电源。是一种高级的交流TIG和交流MIG电源。本讲稿第四十一页，共四十三页结束语n焊机的核心是一个特殊的电源焊接电源n焊接电源以稳定焊接电弧和焊接过程为目的n了解和掌握焊接工艺特点是在市场竞争激烈的焊接领域做好焊机研发和销售的必要基础本讲稿第四十二页，共四十三页谢谢本讲稿第四十三页，共四十三页