弧焊方法与设备期末复习试题和答案

焊接方法与设备复习题

一、名词解释：

1.焊接焊接是通过加热或加压，或两者并用，使用或不使用填充材料，使工件结合的方法。

焊接电弧焊接电弧是由焊接电源供给能量，在具有一定电压的两极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

电离在外加能量的作用下，使中性气体分子或原子分离成为正离子和电子的现象。

电子发射电极表面接受一定外加能量作用，使其内部的电子冲破电极表面的束缚而飞到电弧空间的现象称为电子发射。

复合正的带电粒子与负的带电粒子结合成中性的原子或分子。

2.焊接电弧的最小能量消耗特性弧柱燃烧时，在电流和电弧周围条件一定时，稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电截面，使电弧的能量损失最小。

电弧的最小电压原理在电弧和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定弧长上的电压最小。

3.焊接电弧的固有自调节作用弧长受外界干扰发生变化时电弧本身具有自动恢复到原来弧长的能力。

焊接电弧的静特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压的变化关系。

弧焊电源的外特性在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值与输出的电流稳定值之间的关系。

4.电焊机的负载持续率焊机负载工作时间与规定工作时间周期的百分比，是表示焊机工作状态的参数。

额定焊接电流指在规定的环境条件下，按额定负载持续率规定的负载状态工作，即在符合标准规定的温升限度下所允许的输出电流值。

5.电弧自身调节作用弧长的调整不是依靠外界所加的强制作用，而是完全依靠弧长变化所引起的焊接参数变化，使焊丝的熔化速度产生相应的变化来达到恢复弧长的目的。

电弧电压反馈调节作用弧长的调整不是依靠电弧的自身调节作用，而是主要依靠电弧电压的负反馈作用来控制送丝速度，利用送丝速度作为调节量来调节弧长。

电弧焊的程序自动控制以合理的次序使自动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态，从而使电弧焊设备的各环节能够协调的工作。

6.焊缝成形系数指焊缝横截面形状中，焊缝熔宽与焊缝熔深之比。（φ=B/H）

熔合比指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝的总面积之比。

它能反应母材成分对焊缝成分的稀释程度。（γ=A

M /(A

M

+A

h

) ）

熔滴过渡在电弧热的作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。

短路过渡由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去的熔滴过渡形式。

亚射流过渡只在铝及铝合金MIG焊时才会出现的一种熔滴过渡形式，其特征介于短路过渡与射滴过渡之间。

7.焊丝的熔化系数指单位时间内通过单位电流时焊丝的熔化量。焊丝越细，熔化系数越大，即效率越高。

熔敷系数指单位时间、单位电流所熔敷到焊缝中的焊丝金属质量。

熔敷效率过渡到焊缝中的金属质量与使用的焊丝金属质量之比。

电磁收缩力由于两个导体电流方向相同而产生的吸引力称为电磁收缩力。

斑点力当电极表面上形成斑点时，由于斑点处受到电子对熔滴的撞击和电极材料蒸发时产生的反作用而在斑点上产生的压力称为斑点力。

磁偏吹指焊接时由于某种原因使电弧周围磁场分布的均匀性受到破坏，从而导致焊接电弧偏离焊丝的轴线而向某一方向偏吹的现象。

8.埋弧焊埋弧焊是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的熔焊方法。

MIG焊以惰性气体作为保护气体，以连续送进的焊丝作为电极的熔焊方法。

MAG焊以惰性氩气作为主要保护气体，并加入少量活性气体，以连续送进的焊丝作为电极的熔焊方法。

TIG焊以纯钨或活化钨作为非熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法。

PAW 使用惰性气体作为工作气和保护气，利用等离子弧作为热源来加热并熔化母材金属，使之形成焊接接头的熔焊方法。

PAC 利用高温高冲击力的等离子弧作为热源，将被切割工件局部融化并立即吹除，随着割炬向前移动形成窄而深的切口的一种切割方法。

9.阴极破碎作用电源反接时，母材作为阴极有发射电子的任务，由于表面有氧化膜的地方容易发射出电子，因此电弧有自动寻找金属氧化物的性质，在氧化膜上易形成阴极斑点；同时，阴极斑点受到质量较大的正离子的撞击，因此该区域内氧化膜被清理掉，这种现象称为阴极清理作用，也叫阴极破碎作用。

小孔效应焊接时，等离子弧把焊件的整个厚度完全穿透，在熔池中形成上下贯穿的小孔，并从焊件背面喷出部分电弧的现象。

10.电渣焊利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的熔焊方法。

激光焊以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量作为热源进行焊接的焊接方法。

电子束焊利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能作为热源进行焊接的焊接方法。

钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊

件的方法。

二、填空题：

1.熔焊时，焊道与母材之间、焊道与焊道之间未能完全熔化结合的现象称为未熔合；

焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。

2.MAG焊时，熔化焊丝的热源主要是电弧热，对其影响最大的焊接参数是焊接电

流。

3.按外加能量来源不同，气体电离可分为热电离、场致电离和光电离三种。

4.变速送丝埋弧焊机主要由送丝机构、行走机构、机头调整机构、焊接电源和

控制系统四大部分组成。

5.埋弧焊的优点主要是（1）生产效率高；（2）焊接质量好；（3）劳动条件好；

（4）节约金属及电能。

6.短路过渡的形成条件是细焊丝、小电流和低电压，主要应用于薄板等焊件

的焊接中。

7.埋弧焊自动调节的对象是电弧长度，可通过两种调节系统来实现：（1）等速送丝

式焊机采用电弧自身调节系统；（2）变速送丝式焊机采用电弧电压反馈调节系统。

8.电弧力主要包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力等作用力。

9.交流TIG焊的缺点是：（1）能产生有害的直流分量；（2）在50Hz频率下交流电

流每秒钟经过零点100次，电弧不稳定。

10.以Ar或He作保护气体时，称为熔化极氩弧焊 ,简称为MIG焊。如果用Ar+O

2

、

Ar+CO

2或者Ar+CO

2

+O

2

等混合气体作为保护气体则称为熔化极活性气体保护焊，简称为

MAG焊。

11.通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的加工方法称为焊接。

12.弧焊机型号BX3—300中B表示弧焊变压器， x表示下降外特性，300表示额定电流，其单位为A。

13.焊条由焊芯与药皮组成，药皮的主要作用是使电弧容易引燃和稳定燃烧；产

生气体和熔渣以保护熔池金属减少氧化，使被氧化的金属还原，从而保证焊缝质量。

14.埋弧焊电弧处于静特性曲线的水平段。在等速送丝时，宜选用平缓的电源外特性；在变速送丝时，则选用陡降的电源外特性。

15.当一台弧焊电源的焊接电流不够用时，可把多台并联起来使用，总的负载电流为

各台之和。

16.由于窄间隙焊的装配间隙窄，故需采用具有良好脱渣性的焊剂。

17.焊条牌号J507中50表示抗拉强度大于490MPa，5表示低氢钠型。其对应的型号为E5015。

18.亚射流过渡是介于短路过渡过渡和射滴过渡过渡之间的过渡形式，主要应用于

铝及铝合金等材料的焊接中。

19.焊条电弧焊接头形式分为对接接头、T型接头、角接接头及搭接接头。其中对接接头受力较均匀，要求有较高强度和韧度的焊件应选用此种接头。

20.当焊条直径和焊接电流大小一定时，如果电弧长度增加，则电弧电压增加，焊件熔深略减，空气中的氧、氮易侵入金属，并使电弧不稳定。

21.电弧焊的程序转换方式有：行程转换、时间转换和条件转换三种。

22.电弧自动焊接的引弧方法主要有爆裂引弧法、回抽引弧法和高频引弧三种。

23.高能量密度焊的三大类方法是：（1）等离子弧焊；（2）电子束焊；（3）激光焊。

电弧焊机的主要由焊接电源、控制系统、送丝系统、焊枪和气路

24.半自动CO

2

系统四大部分组成。

25.变速送丝埋弧焊机的自动调节系统主要由检测、给定、比较、执行四大环节组成。

26.等离子弧可分为转移型、非转移型、联合型三种类型，分别应用在金属材

料的焊接与切割、非金属材料的焊接与切割以及喷涂、微束等离子弧焊与粉末堆焊等方面。

三、判断并改错题：

电弧焊的飞溅增大。

（√）1．电极斑点力总是阻碍熔滴过渡，使CO

2

（×）2．气体保护电弧焊时，焊缝的线能量是熔宽与熔深的比值。（焊缝的成形系数）（×）3．热裂纹是焊件再次加热而产生的裂纹,因而不是电弧焊焊缝的成形缺陷。（再热裂纹）

（×）4. MIG/MAG焊时，为使工件获得较大熔深，一般均采用直流正接法焊接。（直流反接）

（×）5．细丝埋弧焊机采用弧压反馈自动调节，因而弧长变化时不存在电弧自身调节作用。(存在)

（×）6．TIG焊时电极逸出功越高，电弧焊时发射电子的能力越强，电弧越稳定。（逸出功低）

（×）7．钎焊时钎料要熔化,是熔化焊接方法，因而应该属于熔焊的范畴。

（√）8．熔化极惰性气体保护焊时，可采用短路过渡、滴状过渡等熔滴过渡方式。

（×）9．焊条电弧焊采用直流电焊接时，电弧磁偏吹的方向与电弧极性有关。（无关）（√）10．交流电弧焊时，电弧的刚直性也是由电弧自身磁场所造成的。

（×）11．当一台弧焊电源的空载电压或工作电压不够用时，可把多台电源并联起来使用。

（×）12．由于窄间隙焊的装配间隙窄，故需采用具有良好脱渣性的熔炼焊剂。（烧结）（√）13．电子亲和能大的元素，形成负离子的倾向大,因而易使电弧稳定性降低。（√）14．药芯焊丝电弧焊是一种气渣联合保护的焊接方法。

（×）15. 当焊件结构较复杂，要求抗裂性能好时，应选用酸性焊条。（碱性焊条）（√）16．根据设计和工艺需要在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽，称为坡口。

（√）17．仰焊时，为便于操怍，保证焊件质量，应采用较小的焊条直径和焊接电流。

（×）18．当焊件结构较复杂，要求抗裂性能好时，应选用酸性焊条。（碱性焊条）（×）19．焊接时接头根部未熔透的现象称为未熔合。（未焊透）

（×）20．电弧焊电源为下降外特性，即电源电压随电流减小而迅速下降。（电流增大）（×）21. 钎料就是钎焊时所使用的熔剂，钎剂则是形成钎缝的填充金属。（料和剂反了）

（×）22. 钎料的熔点应比母材金属的熔点高40～60℃。（熔点低于母材）

四、问答题：

1.电弧中的带电粒子主要是通过哪些方式产生的？电离和电子发射分别起什么作用？

产生方式中性气体粒子的电离、电极的电子发射、负离子形成等。

气体电离产生自由电子和正离子。电极的电子发射提供能量和电子。

2.在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。

电弧力主要包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。

电磁收缩力它不仅使熔池下凹，同时也对熔池产生搅拌作用，有利于细化晶粒，排出气体及夹渣，使焊缝的质量得到改善。另外，电磁收缩力形成的轴向推力可在熔化极电弧焊中促使熔滴过渡，并可束缚弧柱的扩展，使弧柱能量更集中，电弧更具挺直性。

等离子流力可增大电弧的挺直性，在熔化极电弧焊时促进熔滴轴向过渡，增大熔深并对熔池形成搅拌作用。

不论是阴极斑点力还是阳极斑点力，其方向总是与熔滴过渡方向相反，因而斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力，钨极氩弧焊采用直流反接，由于阴极斑点位于焊件上，正离子的撞击使电弧具有阴极清理作用。

3.分析电弧中电磁收缩力形成的原因，并说明该力对电弧、熔池和熔滴过渡的影响。

形成原因由于两个导体电流方向相同而产生的吸引力称为电磁收缩力，而焊接电弧可以看成是由许多平行的电流线组成的导体，这些电流线之间也将产生相互吸引力，即形成电弧中的电磁收缩力。

影响电磁收缩力它不仅使熔池下凹，同时也对熔池产生搅拌作用，有利于细化晶粒，排出气体及夹渣，使焊缝的质量得到改善。另外，电磁收缩力形成的轴向推力可在熔化极电弧焊中促使熔滴过渡，并可束缚弧柱的扩展，使弧柱能量更集中，电弧更具挺直性。

4.磁偏吹是如何形成的？磁偏吹有何影响？焊接时如何减小磁偏吹的影响？

形成原因由于以下原因使电弧周围磁场分布的均匀性受到破坏，从而产生磁偏吹。

①.地线接线位置偏向电弧一侧；②.电弧一侧放置铁磁物质；③.平行电弧间相互影响。

影响使电弧不稳定，使焊接电弧漂移，严重时无法施焊。

解决方法以交流电源代替直流电源；采用短弧焊法；向电弧偏吹方向倾斜焊条；选择好接线点；避免周围铁磁物质。

5.什么是焊接参数？分析焊接参数对焊缝形状尺寸的影响。

焊接参数指焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数的总称。包括焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和预热温度等。

影响焊接电流主要影响焊缝熔深。其它条件一定时，随着电流的增大，电弧力和电弧对工件的热输入量及焊丝的熔化量(熔化极电弧焊)增大。焊缝熔深和余高增加，而熔宽几乎不变，成形系数减小。电弧电压主要影响焊缝熔宽。其它条件一定时，随电弧电压的增大。熔宽显著增加，而熔深和余高略有减小。焊接速度的快慢主要影响母材的热输入量。其它条件一定时，提高焊接速度，单位长度焊缝的热输入量及焊丝金属的熔敷量均减小，故熔深、熔宽和余高都减小。

6. TIG焊需要什么样的电源外特性？为什么？最好采用什么样的电源外特性？为什么？

正常工作段需要恒流外特性。因为TIG焊的电弧静特性工作部分呈平的或略上升的形状，其稳定焊接参数主要是指稳定焊接电流，故最好采用恒流特性的电源。

然而由于实际焊接时，为满足系统稳定条件，需要具有下降特性的电源外特性。由于

弧长的微小变化都会引起焊接电源发生很大的波动，因此，TIG焊时最理想的情况是采用

带有垂直陡降外特性的焊接电源。

7.为什么埋弧焊时允许使用比焊条电弧焊大得多的电流和电流密度？

因为在使用焊条电弧焊时若采用大的电流和电流密度，则会产生电阻热使焊芯发红且温度过高，造成药皮脱落而影响熔渣保护效果。

而埋弧焊使用焊丝，不存在药皮成分受热分解的限制。并且埋弧焊的焊接电流是经过导电嘴在即将进入电弧空间时送人焊丝的，焊丝伸出长度较小，产生的电阻热小，且电弧埋在焊剂内，所以可使用比焊条电弧焊大得多的焊接电流和电流密度。

8.在焊接低碳钢和强度等级较低的合金钢时，选配焊剂和焊丝的依据和方式是什么？

依据在焊接低碳钢和强度等级较低的合金钢时，选配焊剂和焊丝通常以满足力学性能要求为主，使焊缝强度达到与母材等强度，同时要满足其它力学性能指标要求。

方式可选用高锰高硅焊剂（如HJ431、HJ433、HJ431）与低碳钢焊丝（如 H08A）或含锰的焊丝（如 H08MnA）相配合；用无锰高硅或低锰中硅焊剂（如HJ130、HJ250）与高锰焊丝（如H10Mn2）相配合。

9.埋弧焊时为什么容易产生氢气孔和冷裂纹？如何防止？

原因氢是埋弧焊时产生气孔和冷裂纹的主要原因，埋弧焊时对氢的敏感性比较大，而防止气孔和冷裂纹的重要措施就是去除熔池中的氢。

防止去氢的途径主要有两条：一是杜绝氢的来源，这就要求清除焊丝和工件表而的水分、铁锈、油和其他污物，并按要求烘干焊剂；二是通过冶金手段去除已混入熔池中的氢，这可利用由焊剂中加入的氟化物分解出的氟元素和某些氧化物中分解出的氧元素，通过髙温治金反应与氢结合成不溶于熔池的化合物HF和OH来加以去除。

10.用熔化极气保焊焊接低碳钢、不锈钢和铝合金（无特殊要求）时，所用的焊接方法和保护气体有何异同？为什么？

低碳钢常采用CO

2

气体保护焊和MAG焊。

采用CO

2

气保焊是因为其成本低，耗电少，生产率高，经济效益好；保护气体为

纯度大于99.5%的CO

2

气体，以减少氢气孔的产生。

采用MAG焊时，保护气体为80%氩气加上20%的CO

2

气体。它既有Ar气电弧稳定、

飞溅小、易获得轴向喷射过度的优点，同时由于CO

2

而不存在阴极漂移现象，焊缝金

属冲击韧性好及工艺效果好。也可用氩气加上20%以上的O

2

气体，可以有较高的生产

率，抗气孔性能也比Ar+CO

220%以及纯CO

2

都好，焊缝缺口韧度也有所提高。

不锈钢常用TIG焊和MIG焊，要求不高时可用MAG焊。

TIG焊几乎可以焊接所有金属和合金。气体可采用纯氩气或Ar气混入5%的氢气，以提高焊接速度和有助于控制焊缝金属成形，使焊道更均匀美观。

MIG焊几乎可以焊接所有金属材料。气体可用Ar+He，以增加电弧温度，增加焊缝金属润湿性。

MAG焊时，气体可采用Ar+CO

2，但CO

2

含量不可超过5%，否则会渗碳从而降低接

头的抗蚀性能。或者氩气中加入1%氧气，以克服阴极漂移现象，并细化熔滴，且微量的氧气对接头抗腐蚀性能无显著影响。

铝合金常用TIG焊和MIG焊。

TIG焊时，气体可采用工业纯氩，完全能满足铝金属活泼性的要求。也可混入氦气，可获得较大熔深。

MIG焊时，气体可用纯氩，燃烧稳定，飞溅小。也可加入一定数量的He气，能够获得两者所具有的优点，改善熔深，减少气孔和提高生产率。

11.简述CO2焊氧化、气孔、飞溅的形成原因、造成的影响及其防止措施。

氧化形成原因：CO2高温时要分解形成CO和O

2，其中CO

2

和O

2

，都能与铁和其他合

金元素发生化学反应，具有强烈的氧化作用，会使合金元素烧损。

造成影响：①.生成的FeO能大量熔于熔池金属中，易产生气孔、夹渣等缺陷。

②.锰、硅等合金元素被烧损，使焊缝金属的力学性能降低。③.碳烧损生成CO，增

大飞溅，同时也易使焊缝产生气孔和降低力学性能。

防止措施：在焊丝中加入足够数量的脱氧元素，同时降低焊丝中的含碳量，并选择合适的焊接参数焊接。

气孔形成原因：可能产生的气孔有氮气孔、氢气孔和CO气孔。其中氮气孔和氢气

孔一般是由于熔池中溶解了较多N

2或H

2

，在焊缝金属结晶瞬间来不及逸出，从而形成气

孔。CO气孔则是在金属结晶过程中，由于激烈的冶金反应，FeO与C作用生成CO而易在焊缝中形成CO气孔。

造成影响：气孔作为一种焊接缺陷，在气孔区容易产生冷裂纹和疲劳裂纹、延迟裂纹等再生缺陷，能使焊缝的屈服强度和抗拉强度减弱。

防止措施：①.避免氮气孔应增强气体的保护效果，防止空气侵入，同时可选用含有固氮元素的焊丝；②.避免氢气孔应提高CO

2

气体纯度，控制其中所含的水分；③.

避免CO气孔应在熔池中加入足够量的脱氧剂（Si、Mn、Ti、Al等）。

飞溅形成原因：①.由冶金反应引起；②.由斑点压力引起；③.熔滴短路时引起；

④.非轴向熔滴过渡造成；⑤.焊接参数不当引起。

造成影响：大量飞溅不仅增加焊丝损耗，而且焊后需要清理表面，同时飞溅金属易堵塞喷嘴，影响气流的保护效果。另外，喷嘴上的飞溅层常落入熔池，降低焊缝质量，以及污染环境和烧伤焊工，严重时会影响操作。

防止措施：①.采用含有脱氧元素的焊丝；②.采用直流反接焊接；③.在焊接回路中串入合适的电感；④.采用短路过渡方式；⑤.正确选择焊接参数。

12.直流TIG焊按极性可分为哪几种？试述每种方法的优缺点及应用。

可分为直流正接和直流反接。

直流正接特点：①.电流容量大；②.钨极载流能力大，较小直径可承载大电流，电流密度集中，稳定性好；③.能在工件上形成窄而深的熔池；④.无破碎工件氧化膜作用。

应用：常用于除镁、铝以外的材料焊接。

直流反接特点：①.电流容量小；②.钨极不能承载大电流，容易产生过热，甚至熔化，电弧分散，加热不集中；③.只能得到窄而浅的焊缝，生产率低；④.电弧对母材表面的氧化膜具有阴极清理作用。

应用：用于厚度3mm以下的铝、镁及其合金焊接。

13.交流钨极氩弧焊会产生什么问题？形成什么影响？如何解决（简述原理）？

问题①.能产生有害的直流分量；②.在50Hz频率下交流电流每秒钟经过零点100次。

影响①.Ⅰ.造成严重发热，甚至烧坏焊机；Ⅱ.削弱阴极破碎作用，甚至使得氧化膜不能消除，影响质量；②.使电弧稳定性差，影响焊接过程以及焊缝质量。

解决方法①.在焊接回路中串联电容，电容只允许交流电流通过而不允许直流电流通过，可以起到隔离直流分量的作用；②.不常用的方法有串接蓄电池，采用电阻和二极管电路等，效果不理想；③.配备引弧装置和稳弧装置，用以稳定电弧；④.采用方波交流弧焊电源。由于采用电子电路控制，正负半周电流幅值可调，因此无需另加消除直流分量装置；方波电流过零点后增长快，再引燃容易，电弧稳定性高。

14.试比较MIG焊、MAG焊和TIG焊的优缺点。

MIG焊与TIG焊相比，MIG采用焊丝作电极，焊丝和电弧的电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高，母材熔深大，焊接变形小，焊接生产效率高。

与MAG焊相比，MIG焊电弧无氧化性，更适合有色金属的焊接，而MAG焊不适合。同

含量增加，焊缝的冲击韧度会逐渐降低。

时，随着MAG焊气体中混入的CO

2

MAG焊与TIG焊相比，MAG焊和MIG焊所具有的优势一样，生产效率高。同时又由于含有一定的活性气体，焊缝金属润湿性好，对于工件焊前清理的要求也相对不那么敏感。

（P181）与MIG焊相比，MIG焊接不锈钢、低碳钢及低合金钢时，存在金属润湿性差，易产生气孔，电弧阴极斑点不稳定，产生阴极漂移现象，焊缝熔深及成形不规则等问题，而加入了CO

的MAG焊则可大大提高焊缝金属润湿性，氩气中加入1%氧气即可克服阴极偏

2

移现象，且对于不锈钢，氧气含量低于2%则对其接头抗腐蚀性无显著影响，同时MAG焊的焊缝成形较好。

TIG焊与MIG焊和MAG焊相比，TIG焊的优势是焊接品质高，焊缝优良；焊接过程稳定，焊缝成形美观；特别适用于薄板焊接。

15.什么是等离子弧？从本质上讲形成等离子弧的原因是什么？

等离子弧是通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩所形成的非自由电弧。

等离子弧是借助机械压缩效应、热压缩效应和磁压缩效应而形成的。喷嘴的机械压缩是前提条件，最本质原因是热压缩。

16.与氧气切割相比，等离子弧切割有哪些优越性？有什么不足？为什么？

优越性等离子弧切割的原理与氧气的切割原理有着本质的不同。氧气切割主要是靠氧与部分金属的化合燃烧和氧气流的吹力，使燃烧的金属氧化物熔渣脱离基体而形成切

口的。因此氧气切割不能切割熔点高、导热性好、氧化物熔点高和粘滞性大的材料。等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割工件的。等离子弧的温度高(可达50000K)，目前所有金属材料及非金属材料都能被等离子弧熔化，因而它的适用范围比氧气切割要大得多。

不足设备价格高；切割公差大，切割过程中会产生烟尘及噪音；切割20mm以上钢板比较困难，需要很大功率的等离子电源，成本较高。

17.说明等离子弧堆焊与等离子弧喷涂的异同点。

相同点①.热源上，都使用等离子弧作为热源；

②.都能改变基体材料和母材的性能；

③.喷涂材料和焊接材料都分为丝材和粉末两种。

不同点①.热源方面，喷涂为非转移型等离子弧，堆焊为转移型等离子弧；

②.涂层与基体之间是机械结合，堆焊层与母材之间则是冶金结合；

③.喷涂的材料可以为金属或非金属，而堆焊的焊丝必须为金属；

④.喷涂的基体可以为金属或非金属，而堆焊的母材必须为金属；

⑤.喷涂时工件一般不接电源，堆焊时工件需接电源正极；

⑥.喷涂成本低，而堆焊设备复杂，成本高；

⑦.喷涂涂层厚度很薄（几微米到1mm之间），并且基体损伤小，甚至可在纸

上喷涂，而堆焊层厚度相对较厚（2mm左右）。

五、分析：

1. 指出下列符号的含义：

（1） BX3—300；ZX7—400ST；ZXG—400；BX2—1000

（2） MZ-1000；NBC-500；WSME—400

（1）BX3-300 B—弧焊变压器，X—下降外特性，3—动线圈式，300—额定焊接电流300A ZX7-400ST Z—弧焊整流器，X—下降外特性，7—逆变式，400—额定焊接电流400A，

ST—手工焊和自动焊两用

ZXG-400 Z—弧焊整流器，X—下降外特性，G—硅整流，400—额定焊接电流400A

BX2-1000 B—弧焊变压器，X—下降外特性，2—串联电抗器式，1000—额定焊接

电流1000A

（2）MZ-1000 M—埋弧焊机，Z—自动焊，1000—额定焊接电流1000A

NBC-500 N—熔化极气体保护焊，B—半自动，C—二氧化碳保护焊

WSME-400 W—钨极，TIG焊机，S—手工焊，M—脉冲，E—交直流两用

2. 分析图4-1 a)、c)所示的焊接方法程序循环图的程序控制意义。

a)首先是保护气流开始通过，并保持恒定的气体流量；其次产生高频引弧电压，引燃电

弧；接下来开始正常焊接，保持恒定的焊接速度、送丝速度、电弧电压和焊接电流；

焊接快结束时，先是缓慢降低焊接电流，运行一定时间后灭弧，焊接电源断开，同时

停止送丝和前进；最后隔一段时间后再停止输送保护气流。

b)首先是逐渐增大电弧电压，并通过焊丝回抽来引弧，因此送丝速度是负的；电弧引燃

后停止回抽并开始送丝，送丝速度逐渐增大；待电弧稳定引燃后送丝速度和电弧电压保持不变，然后以一定的焊接速度前进并开始焊接；焊接结束时先停止送丝，匀速前进一定距离后停止前进并同时断开电源。

3.分析图4-22 a)、c)所示的电弧自动焊机常用的电弧电压反馈调节器电路原理图。

要求： 1 ）写出主要元件（如M、G、Ug、Uα、Φ1、Φ2、S和RP1）的名称及作用。

2 ）当弧长缩短（伸长）时，该电路如何进行自动调节？

3 ）分析该电路，写出其引燃电弧的工作程序；

1）M——直流电动机，焊丝回抽，送丝； G——直流发电机；供给送丝电动机M电枢电压； RP——电位器，调节给定电压，最终调节电弧电压； Ua——反馈电弧电压，反映弧长变化；Φ1——磁通，使直流电动机M向退丝方向转动；Φ2——磁通，使直流电动机M向送丝方向转动；S——手动开关，与电阻配合调节反馈深度；RP

1

——电位器，调节给定电压，最终调节电弧电压。

2）当弧长缩短时，电弧电压减小， L

2

的励磁电压（即反馈电弧电压Ua）减小，使发电机G的输出电动势减小，导致电动机M的转速变慢，因而减小了送丝速度，也就调节了弧长，直到恢复到原来的电弧长度，使送丝速度重新与熔化速度相等。使电弧电压恢复到稳定值为止，完成调节过程。

3）当焊丝与焊件接触时，反馈电弧电压Ua=0，L

2

的励磁电压也为0，此时发电机G

只受L

1

影响，即导致电动机M向着退丝方向以最大速度开始转动。此时焊丝离开工件，

电弧电压增大，电弧引燃，并逐渐伸长， L

2

的励磁电压增大，使得电动机M退丝速度逐渐变慢，然后变为送丝，直至弧长达到一定长度，使送丝速度与熔化速度相等，电弧电压稳定。

4. 分析图6-8、图6-11所示的非熔化极电弧焊引弧电路原理图,

要求：1 ）分析电路的工作原理及应用；

2）说明图中主要元件（如SA、T

1、P、C

1

、L或VT、UR、T

2

）分别起什么

作用。

1）高频振荡器：输入端接通电源后，交流电经变压器T

1升压并对电容器C

1

充电，因而

放电器P段电压逐渐升高，当电压达到一定值时，气隙被击穿并发生火花放电。此时，

一方面使T

1的二次回路短路而中止对C

1

充电；另一方面使已经充电的电容C

1

与耦合变

压器T

2的等效电感组成振荡电路，所产生的高频高压电经T

2

二次侧输入焊接回路，加

强了阴极电子发射及两极之间气体的电离，从而使两极空间由火花放电转变为电弧放

电。应用：用于直流和交流TIG焊的（非接触式）引弧；用于稳弧则不可靠，同时高频震荡对电源和控制电路有干扰，对人体有害，因此不用于稳弧。

高频脉冲发生器：交流电经变压器T

1

升压后，二次电压可达800V，经整流器UR整流

以后对电容器C

1

充电（充电上限800√2__ V）。当需要产生脉冲时，晶闸管VT被引弧脉

冲触发电路或稳弧脉冲触发电路的信号触发导通，C

1经过R

2

、VT向脉冲变压器T

2

的一

次侧放电，T

2

的二次侧即可感应出2000～3000V的高压脉冲，用于引弧或稳弧。应用：用于直流和交流TIG焊的（非接触式）引弧，以及用于交流TIG焊的稳弧，成本低，安全可靠。

2）SA—关闭电路停止引弧；T

1—对电源进行升压，二次回路短路可以停止对C

1

充电；P

—通过气隙被击穿产生火花；C

1

—给电路充电；VT—在需要产生脉冲时予以导通；UR

—整流；T

2

—通过产生高频高压电或高频脉冲进行引弧或稳弧。