现代弧焊设备及工艺

　　《现代弧焊设备及工艺》系统地阐述了有关电弧焊的基础理论，包括焊接电弧的特性、焊丝加热、熔化、熔滴过渡、焊缝成形以及电弧焊自动控制技术；对以焊接电弧为热源的各种现代弧焊设备及工艺，包括埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、CO2气体保护电弧焊、等离子弧焊及切割、螺柱焊及钢筋埋弧压力焊等，分别讲述其工作原理和特点、焊接设备、焊接材料、焊接工艺以及所派生出的新的现代电弧焊方法。本书注意理论联系实际，突出重点，并注意反映国内外新的研究成果和发展趋势。 本书可作为高等院校焊接技术与工程专业、材料成形及控制工程专业（焊接方向）的主干课教材，亦可供焊接工艺及设备等技术领域的工程技术人员参考。

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绪论1
0.1焊接技术的发展历程1
0.2电弧焊方法的分类与特点2
0.3焊接电弧研究在电弧焊技术发展中的作用5
0.4课程性质、任务及内容5

第1章焊接电弧7
1.1焊接电弧的物理本质7
1.1.1气体放电的基本概念7
1.1.2电弧中带电粒子的产生过程8
1.2焊接电弧各区域的导电机构13
1.2.1焊接电弧的区域组成13
1.2.2弧柱区的导电机构14
1.2.3阴极区的导电机构14
1.2.4阳极区的导电机构16
1.2.5阴极斑点17
1.2.6阳极斑点18
1.2.7最小电压原理19
1.3焊接电弧的电特性19
1.3.1焊接电弧的静特性19
1.3.2焊接电弧的动特性21
1.4焊接电弧的产热及温度分布23
1.4.1焊接电弧的产热机构23
1.4.2焊接电弧的热效率及能量密度25
1.4.3焊接电弧的温度分布26
1.5焊接电弧作用力及影响因素26
1.5.1焊接电弧作用力27
1.5.2焊接电弧作用力的影响因素29
1.6焊接电弧的稳定性及其影响因素31
1.6.1焊接电弧的稳定性31
1.6.2影响焊接电弧稳定性的因素31
1.6.3电弧的刚直性与磁偏吹32

第2章焊丝的加热、熔化与熔滴过渡35
2.1焊丝的加热与熔化35
2.1.1焊丝加热与熔化的热源35
2.1.2影响焊丝熔化速度的因素36
2.2熔滴上的作用力38
2.2.1表面张力39
2.2.2重力39
2.2.3电磁力39
2.2.4等离子流力40
2.2.5斑点压力40
2.2.6爆破力40
2.3熔滴过渡主要形式及其特点41
2.3.1熔滴过渡的分类41
2.3.2滴状过渡41
2.3.3喷射过渡42
2.3.4短路过渡45
2.3.5渣壁过渡48
2.4熔滴过渡飞溅的产生及损失49
2.4.1焊丝熔化的几个基本概念49
2.4.2熔滴过渡飞溅的特点50
2.4.3飞溅的大小与熔滴过渡形式的关系52
2.5熔滴过渡的控制52
2.5.1脉冲电流控制法53
2.5.2合理的熔滴过渡形式的选择55
2.5.3脉冲GMA焊弧光传感熔滴过渡的控制55

第3章母材熔化和焊缝成形58
3.1母材熔化与焊缝形成过程58
3.2焊缝形状尺寸及其与焊缝质量的关系59
3.3电弧热与熔池形状的关系60
3.3.1电弧的热输入量60
3.3.2电弧热作用下的焊接熔池61
3.4熔池受到的力及其对熔池尺寸的影响63
3.4.1力对热源作用位置及熔池形状的影响63
3.4.2熔池受力及其对焊缝形状的影响63
3.5焊接工艺参数和工艺因素对焊缝尺寸的影响64
3.5.1焊接参数对焊缝成形的影响64
3.5.2工艺因素对焊缝成形的影响66
3.6焊缝成形缺陷及缺陷形成的原因68
3.7焊缝成形的控制70
3.7.1平面内直缝的焊接70
3.7.2曲面焊缝的焊接71
3.7.3摆动电弧焊接技术72

第4章电弧焊的自动控制技术75
4.1熔化极电弧焊的自动调节系统75
4.1.1电弧焊自动调节的必要性75
4.1.2电弧焊自动调节的基本原理76
4.1.3自动控制过程中的闭环和开环控制系统77
4.1.4等速送丝调节系统78
4.1.5电弧电压反馈调节系统83
4.2电弧焊接过程参数的恒值控制88
4.2.1转速自动调节方法88
4.2.2电弧焊机的拖动电路88
4.3电弧焊的程序自动控制91
4.3.1自动电弧焊程序自动控制的对象91
4.3.2自动电弧焊的程序自动控制的要求91

第5章埋弧焊94
5.1埋弧焊的原理和特点94
5.1.1埋弧焊的原理94
5.1.2埋弧焊的特点95
5.1.3埋弧焊的应用96
5.2埋弧焊用焊接材料97
5.2.1埋弧焊焊剂97
5.2.2焊丝98
5.2.3焊剂和焊丝及其选配99
5.3埋弧焊的冶金特点100
5.3.1冶金过程的一般特点100
5.3.2低碳钢埋弧焊熔池金属与熔渣之间的主要冶金反应100
5.4埋弧焊的自动焊设备102
5.4.1埋弧焊机分类102
5.4.2埋弧焊机械系统结构104
5.4.3埋弧焊焊接电源及控制系统106
5.4.4MZ-1-1000型自动埋弧焊机106
5.5埋弧焊工艺110
5.5.1埋弧焊工艺的内容和编制110
5.5.2焊接工艺参数的选择及影响111
5.6埋弧焊焊接技术112
5.6.1埋弧焊的焊前准备112
5.6.2对接接头的埋弧焊技术114
5.6.3埋弧焊的常见缺陷及防止方法119
5.7高效埋弧焊120
5.7.1附加填充金属的埋弧焊120
5.7.2多丝埋弧焊121
5.7.3带极埋弧焊121
5.7.4窄间隙埋弧焊122
5.7.5切换导电增加焊丝通电长度的热丝埋弧焊123

第6章钨极氩弧焊125
6.1钨极氩弧焊原理、特点与应用125
6.1.1钨极氩弧焊的原理125
6.1.2钨极氩弧焊的特点126
6.1.3钨极氩弧焊的应用126
6.2钨极氩弧焊电极材料与保护气体127
6.2.1电极材料127
6.2.2电极直径和端部形状128
6.2.3钨极氩弧焊保护气体129
6.2.4TIG焊焊接保护效果130
6.2.5填充金属材料131
6.3钨极氩弧焊设备组成131
6.3.1钨极氩弧焊焊接电源132
6.3.2钨极氩弧焊焊枪132
6.3.3气路、水路系统134
6.3.4钨极氩弧焊的引弧与稳弧方式134
6.4TIG焊电流种类和极性137
6.4.1直流钨极氩弧焊137
6.4.2交流钨极氩弧焊138
6.4.3钨极氩弧焊焊机140
6.5TIG焊工艺142
6.5.1焊件和焊丝的焊前清理142
6.5.2焊接工艺参数的影响及选择143
6.5.3TIG焊操作技术145
6.5.4TIG焊接工艺实例146
6.6钨极脉冲氩弧焊147
6.6.1低频脉冲钨极氩弧焊148
6.6.2高频脉冲钨极氩弧焊的特点148
6.7高效TIG焊技术149
6.7.1热丝TIG焊接技术149
6.7.2A-TIG焊接技术150
6.7.3单电源型双面双弧焊153
6.7.4多阴极焊枪的TIG焊153
6.7.5窄间隙TIG焊接154
6.7.6超声波复合TIG焊155
6.7.7尾孔TIG焊技术157

第7章熔化极氩弧焊160
7.1熔化极氩弧焊原理与特点160
7.1.1熔化极氩弧焊原理160
7.1.2熔化极氩弧焊特点161
7.1.3熔化极氩弧焊应用161
7.2熔化极氩弧焊熔滴过渡161
7.2.1短路过渡162
7.2.2喷射过渡162
7.2.3亚射流过渡162
7.3熔化极氩弧焊的自动调节系统162
7.3.1电弧自身调节系统163
7.3.2电弧固有的自身调节系统163
7.4熔化极氩弧焊设备166
7.4.1焊接电源166
7.4.2送丝系统166
7.4.3送丝系统焊丝送丝的驱动方式167
7.5熔化极脉冲氩弧焊169
7.5.1熔化极脉冲氩弧焊工艺特点169
7.5.2脉冲MIG焊参数选择170
7.5.3脉冲MIG/MAG焊的弧长调节作用171
7.6混合气体的选择和使用172
7.7MIG焊工艺175
7.7.1熔滴过渡形式的选择175
7.7.2焊接参数的选择176
7.7.3熔化极氩弧焊焊接工艺实例179
7.8高效熔化极气体保护焊180
7.8.1窄间隙MIG焊180
7.8.2双丝MIG/MAG焊182
7.8.3T.I.M.E.焊接工艺184
7.8.4数字化焊接185
7.8.5冷金属过渡焊(简称CMT)186
7.8.6激光电弧复合焊188
7.8.7带极GMA焊189

第8章CO2气体保护电弧焊192
8.1CO2电弧焊的原理、特点与应用192
8.1.1CO2电弧焊的原理192
8.1.2CO2电弧焊的特点192
8.1.3CO2电弧焊的应用193
8.2CO2电弧焊的冶金特性193
8.2.1合金元素的氧化193
8.2.2脱氧及焊缝金属的合金化195
8.2.3气孔问题196
8.3CO2气体保护电弧焊焊接材料197
8.3.1CO2气体197
8.3.2焊丝198
8.4CO2电弧焊工艺198
8.4.1短路过渡焊接199
8.4.2细颗粒过渡CO2焊接工艺201
8.5减少飞溅的方法及措施202
8.5.1由冶金因素引起的飞溅控制措施202
8.5.2由力学因素引起的飞溅控制措施203
8.5.3电源外特性控制203
8.6CO2电弧焊设备205
8.6.1焊接电源206
8.6.2送丝系统207
8.6.3供气系统209
8.6.4控制系统209
8.6.5NBC-250型CO2电弧焊设备210
8.7CO2电弧焊的焊接技术212
8.7.1焊前准备212
8.7.2CO2电弧焊的引弧与收弧213
8.7.3CO2电弧的平焊焊接技术214
8.7.4自动CO2气体保护焊焊接工艺实例215
8.8CO2气体保护电弧焊的其他方法217
8.8.1药芯焊丝CO2电弧焊217
8.8.2CO2电弧点焊218
8.8.3CO2气电立焊220
8.8.4表面张力过渡焊接法(STT法)220

第9章等离子弧焊接与切割223
9.1等离子弧的产生及其特性223
9.1.1等离子弧的产生223
9.1.2等离子弧的特性及用途224
9.2等离子弧焊接设备226
9.2.1焊接电源226
9.2.2等离子弧焊枪228
9.3等离子弧焊接231
9.3.1等离子弧焊接的基本原理及特点231
9.3.2穿孔型等离子弧焊接232
9.3.3等离子弧焊接工艺实例233
9.3.4其他形式等离子弧焊接235
9.3.5等离子弧的稳定性236
9.4等离于弧切割原理及特点237
9.4.1等离子弧切割原理237
9.4.2等离子弧切割特点237
9.4.3等离子弧切割工艺237
9.4.4其他等离子弧切割方法238

第10章螺柱焊及钢筋埋弧压力焊243
10.1螺柱焊的特点、应用和分类243
10.2电容储能螺柱焊245
10.2.1电容储能螺柱焊基本原理245
10.2.2电容储能螺柱焊焊接工艺246
10.2.3焊接工艺参数247
10.2.4电容储能螺柱焊设备247
10.3短周期螺柱焊248
10.4电弧螺柱焊249
10.4.1电弧螺柱焊原理249
10.4.2电弧螺柱焊焊接工艺249
10.4.3电弧螺柱焊设备251
10.5螺柱焊方法的选择252
10.6螺柱焊焊接材料252
10.7拉弧式螺柱焊工艺的磁偏吹现象254
10.8钢筋埋弧压力焊254
10.8.1钢筋埋弧压力焊的特点254
10.8.2钢筋埋弧压力焊基本原理255
10.8.3钢筋埋弧压力焊焊接工艺过程255
10.8.4钢筋埋弧压力焊工艺参数及其选择256
10.8.5电渣压力焊焊接缺陷及消除措施257
10.8.6电渣压力焊、接头质量检验257
10.8.7钢筋埋弧电渣压力焊设备和焊剂258

参考文献260