1、电弧焊接基本概念写给瑞凌实业研发部工程师第1页，共43页。常用焊接方法分类第2页，共43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复合电弧焊第3页，共43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第4页，共43页。电弧焊机与焊接电弧之间的关系n电弧焊机一种二次电源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第5页，
2、共43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第6页，共43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第7页，共43页。电弧焊接方法的分类第8页，共43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第9页，共43页。电弧为什么称之为电弧？+-热气球第10页，共43页。实际的电弧例子短弧长弧第11页，共43页。电弧作
3、为光源的应用氙气灯第12页，共43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第13页，共43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：电浆第14页，共43页。电弧的电特性n电弧与电阻的异同？n电弧遵循欧姆定律？第15页，共43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第16页，共43页。焊接电弧的主要参数及作用n电流 熔化焊丝和母材 热
4、、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：电弧长度第17页，共43页。焊接电弧的动态伏安特性ItfabOPcdmnLHAVMgOIUt(b)(c)t(a)Vp-第18页，共43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：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第19页，共43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
5、，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。第20页，共43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复合特性第21页，共43页。弧长波动引起的电流变化量与电源外特性的关系AV2AV1CVIUCCabcIacIab第22页，共43页。电源外特性与焊接方法的关系第23页，共43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）第24页，共4
6、3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第25页，共43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。第26页，共43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。第27页，共43页。焊接电压与电弧长度的关系第28页，共43页
7、。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？第29页，共43页。送丝速度与电流的关系第30页，共43页。焊丝熔化速度分析 Le=Lt-w La WMR=m1UdaI+m2Lek4I 2母材电弧电阻RLLe干伸长接触点导电嘴焊丝焊接电流I电源第31页，共43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第32页，共43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
8、。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，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。第33页，共43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第34页，共43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第35页，共43页。脉冲电流的使用n脉冲TIGn脉冲MIGn为什么要用脉冲？n
9、脉冲焊接的优点？第36页，共43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）第37页，共43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第38页，共43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？第39页，共43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、低热输入焊接第40页，共43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。第41页，共43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第42页，共43页。谢谢第43页，共43页。
