1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文第1頁共21頁1緒論焊接是一種不可拆卸的連接方法，是金屬加工方法之一。焊接與鑄造、鍛壓、熱處理、金屬切削等加工方法一樣，是機(jī)械制造、石油加工、礦山、冶金、航空、航天等工業(yè)部門中的一種基本生產(chǎn)手段，沒有現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，就不會(huì)有現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)。1.11.1焊接在現(xiàn)代工業(yè)中的地位焊接在現(xiàn)代工業(yè)中的地位在現(xiàn)代工業(yè)中，金屬是不可缺少的重要材料。高速行駛的汽車、火車、載重萬噸至幾十萬噸的輪船=耐腐耐壓的化工設(shè)備以

2、至宇宙飛行器等都離不開金屬材料。在這些工業(yè)產(chǎn)品的制造中，需要把各種各樣加工好的零件按設(shè)計(jì)要求連接起來制成產(chǎn)品，焊接就是將這些零件連接起來的一種加工方法。在工業(yè)生產(chǎn)中采用的連接方法主要有可拆連接和不可拆連接兩大類。螺釘、鍵、銷釘?shù)冗B接方式屬于可拆連接，它們通常不用于制造金屬結(jié)構(gòu)，而是用于零件的裝配和定位工作中。不可拆連接有鉚接、焊接和粘接等幾種方式，它們通常用于金屬結(jié)構(gòu)和零件的制造中。其中鉚接應(yīng)用比較早，但它工序復(fù)雜、結(jié)構(gòu)笨重、材料消耗比

3、較大，因此，現(xiàn)代工業(yè)中已逐步被焊接所取代。粘接雖然工藝簡單，而且在粘接過程中對(duì)粘接材料的組織結(jié)合性能不產(chǎn)生任何不良影響，但其接頭強(qiáng)度一般較低。相反，焊接方法不但易于保證焊接結(jié)構(gòu)等強(qiáng)度的要求，而且相對(duì)來說工藝比較簡單，加工成本也比較低廉，所以焊接方法得到廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界年產(chǎn)量45%的鋼和大量有色金屬，都是通過焊接加工形成產(chǎn)品的。特別是焊接技術(shù)發(fā)展到今天，幾乎所有部門都離不開焊接技術(shù)。因此可以這樣說，焊接技術(shù)的發(fā)展

4、水平是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一，沒有現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，就不會(huì)有現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的今天。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)焊接技術(shù)提出了多種多樣的要求。比如焊接產(chǎn)品的使用方面，提出了動(dòng)載、強(qiáng)韌、高壓、低溫和耐蝕等多項(xiàng)要求；從焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式上，提出了焊接厚壁零件到精密零件的要求。總之，一方面由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)焊接技術(shù)提出了高要求，另一方面由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又為焊接技術(shù)的進(jìn)步開拓了新的途徑。為適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要，相信焊接

5、技術(shù)必將得到更迅速的發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更重要的作用。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文第3頁共21頁2.22.2焊接電弧的導(dǎo)電特性焊接電弧的導(dǎo)電特性焊接電弧的導(dǎo)電特性是指參與電荷的運(yùn)動(dòng)并形成電流的帶電粒子在電弧中產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和消失的過程。在焊接電弧的弧柱區(qū)、陰極區(qū)和陽極區(qū)三個(gè)組成區(qū)域總，他們的導(dǎo)電特性是個(gè)不相同的。2.2.1弧柱區(qū)的導(dǎo)電特性弧柱區(qū)的導(dǎo)電特性弧柱的溫度很高，且隨電弧氣體介質(zhì)、電流大小的不同而異，大約在500050000K之間

6、。電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，弧柱與周圍氣體介質(zhì)處于平衡狀態(tài)。當(dāng)弧柱溫度很高時(shí)，可使其中大部分中性粒子電離成電子和正離子。由于正離子和電子空間密度相同，兩者總電荷量相等，所以宏觀上看弧柱呈電中性。由此可見，弧柱是包含大量電子、正離子等帶電粒子和電中性粒子等聚合在一起的氣體狀態(tài)。這種狀態(tài)稱為電弧等離子體。電弧等離子體雖然對(duì)外呈現(xiàn)電中性，但是由于其內(nèi)部有大量電子和正離子等帶電粒子，所以具有良好的導(dǎo)電性能。這些帶電粒子在電場作用下運(yùn)動(dòng)，就形成了弧柱中的電

7、流?；≈胸?fù)離子的數(shù)量很少，可以忽略不計(jì)。因而，弧柱中電流由向陰極移動(dòng)的正離子流和向陽極移動(dòng)的電子流組成。由于電子和正離子在同一電場中所受的電場力相同，而電子質(zhì)量遠(yuǎn)比正離子的質(zhì)量要小，即電子的移動(dòng)速度比正離子的速度要大得多，因此弧柱中的電流主要由電子流構(gòu)成?；≈鶈挝婚L度上的電壓降稱為弧柱電場強(qiáng)度E。E的大小表征弧柱的導(dǎo)電性能，弧柱的導(dǎo)電性能好，則所要求的E值小。顯然，當(dāng)弧柱通過大電流時(shí)，電離度提高，E值將減少。電場強(qiáng)度E和電流I的乘積E

8、I，相當(dāng)于電源供給每單位弧長的電功率，它將與弧柱的熱損失平衡。電弧在氫氣、氦等氣體介質(zhì)中燃燒時(shí)，由于這些氣體比空氣輕，粒子運(yùn)動(dòng)速度大，帶走的熱量多，在電流一定時(shí)，為了平衡就需要增加電弧單位長度的電功率，即必須加大E值。另外，多原子氣體在分解成單原子時(shí)也要吸收熱量，也會(huì)使E增大。I一定，E變大，弧柱的產(chǎn)熱功率提高，因而弧柱的溫度也升高。當(dāng)弧柱外圍有強(qiáng)迫氣體冷卻時(shí)，E也將變高，弧柱溫度也會(huì)升高。由此可見，氣體強(qiáng)度E的大小與電弧的氣體介質(zhì)有關(guān)