現(xiàn)代電弧焊接方法及設(shè)備

前言

　　材料成型及控制工程專業(yè)是1998年國(guó)家教育部進(jìn)行專業(yè)調(diào)整時(shí)，在原鑄造專業(yè)、焊接專業(yè)、鍛壓專業(yè)及熱處理專業(yè)基礎(chǔ)上新設(shè)立的一個(gè)專業(yè)，其目的是為了改變?cè)瓉?lái)老專業(yè)口徑過(guò)窄、適應(yīng)性不強(qiáng)的狀況。新專業(yè)強(qiáng)調(diào)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”，以拓寬專業(yè)面，加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)出適合經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展需要的人才?！　〉怯捎诟髟盒Ｔ械膶I(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)不同，也導(dǎo)致在人才培養(yǎng)模式上存在較大差異。例如，一些研究型大學(xué)擔(dān)負(fù)著精英教育的責(zé)任，以培養(yǎng)科學(xué)研究型和科學(xué)研究與工程技術(shù)復(fù)合型人才為主，學(xué)生畢業(yè)以后大部分攻讀研究生，繼續(xù)深造，因此大多是以通識(shí)教育為主。而大多數(shù)教學(xué)研究型和教學(xué)型大學(xué)擔(dān)負(fù)著大眾化教育的責(zé)任，以培養(yǎng)工程技術(shù)型、應(yīng)用復(fù)合型人才為主，學(xué)生畢業(yè)以后大部分走向工作崗位，因此大多數(shù)是進(jìn)行通識(shí)與專業(yè)并重的教育。而且目前我國(guó)社會(huì)和工廠企業(yè)的專業(yè)人才培訓(xùn)體系沒(méi)有完全建立起來(lái)；從人才市場(chǎng)來(lái)看，許多工廠企業(yè)仍按照行業(yè)特征來(lái)招聘人才。如果學(xué)生在校期間的專業(yè)課學(xué)得過(guò)少，而畢業(yè)后又不能接受繼續(xù)教育，就很難承擔(dān)用人單位的工作。因此許多學(xué)校在拓寬了專業(yè)面的同時(shí)也設(shè)置了專業(yè)方向。　　針對(duì)上述情況，教育部高等學(xué)校材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)于2008年制定了《材料成型及控制工程專業(yè)分類指導(dǎo)性培養(yǎng)計(jì)劃》，共分四個(gè)大類。其中第三類為按照材料成型及控制工程專業(yè)分專業(yè)方向的培養(yǎng)計(jì)劃，按這種人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)校占被調(diào)查學(xué)校的大多數(shù)。其目標(biāo)是培養(yǎng)掌握材料成形及控制工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具備解決材料成形及控制工程問(wèn)題的實(shí)踐能力和一定的科學(xué)研究能力，具有創(chuàng)新精神，能在鑄造、焊接、模具或塑性成形領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究和管理等工作，綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。其突出特色是設(shè)置專業(yè)方向，強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)，具有較鮮明的行業(yè)特色?！　∮苫瘜W(xué)工業(yè)出版社組織編寫和出版的這套“材料成型及控制工程系列規(guī)劃教材”，針對(duì)第三類培養(yǎng)方案，按照焊接、鑄造、塑性成形、模具四個(gè)方向來(lái)組織教材內(nèi)容和編寫方向。教材內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，在傳統(tǒng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，注重新知識(shí)、新理論、新技術(shù)、新工藝、新成果的補(bǔ)充。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)、教學(xué)大綱的要求，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，力爭(zhēng)在教材中體現(xiàn)工程實(shí)踐思想。體現(xiàn)建設(shè)“立體化”精品教材的宗旨，提倡為主干課程配套電子教案、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、習(xí)題解答的指導(dǎo)?！　∠Ｍ咎捉滩牡某霭婺軌?yàn)榕囵B(yǎng)理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的材料成形及加工的專業(yè)性人才提供重要的教學(xué)支持。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代電弧焊接方法及設(shè)備》主要講述各種常用電弧焊接方法的過(guò)程本質(zhì)、質(zhì)量控制以及相應(yīng)焊接設(shè)備的構(gòu)成和工作原理，并對(duì)各種電弧焊接方法的新發(fā)展作了概括介紹。全書(shū)共分10章：前4章集中介紹電弧焊及其發(fā)展中的一些共性的內(nèi)容，如電弧的物理基礎(chǔ)、焊接電弧的特性（即電特性、產(chǎn)熱特性及力學(xué)特性等）、焊材(焊條、焊絲)的熔化和熔滴過(guò)渡、母材熔化和焊縫成形規(guī)律等；在第5章至第10章中系統(tǒng)介紹焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊、熔化極氣體保護(hù)電弧焊、藥芯焊絲電弧焊、等離子電弧焊等弧焊方法及設(shè)備?！冬F(xiàn)代電弧焊接方法及設(shè)備》著重講述常用電弧焊接方法應(yīng)用中的基本理論和實(shí)踐問(wèn)題?！　　冬F(xiàn)代電弧焊接方法及設(shè)備》為高等院校焊接專業(yè)學(xué)生用教材，也可供從事焊接工作的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論0.1 電弧焊接方法在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應(yīng)用0.2 電弧焊接方法的發(fā)展歷程0.3 課程性質(zhì)及教學(xué)內(nèi)容第1章 電弧物理基礎(chǔ)1.1 物質(zhì)的狀態(tài)及等離子體基礎(chǔ)1.1.1 按溫度高低分類1.1.2 按粒子密度分類1.1.3 按等離子體的產(chǎn)生分類1.1.4 按等離子體電離的程度分類1.2 氣體粒子的運(yùn)動(dòng)及其溫度1.2.1 氣體粒子動(dòng)能和溫度的關(guān)系1.2.2 麥克斯韋速度分布規(guī)律1.2.3 平均自由程1.2.4 氣體粒子的碰撞1.3 氣體的電離1.3.1 氣體放電的分類1.3.2 電弧中氣體的電離與激勵(lì)現(xiàn)象1.3.3 電弧中氣體的電離種類1.3.4 電弧中帶電粒子的復(fù)合1.4 電子發(fā)射1.4.1 熱發(fā)射1.4.2 電場(chǎng)發(fā)射1.4.3 光發(fā)射1.4.4 粒子碰撞發(fā)射1.5 電弧中電子的運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)電1.6 電弧的輻射1.6.1 黑體輻射1.6.2 激發(fā)輻射1.6.3 復(fù)合輻射1.6.4 韌致輻射參考文獻(xiàn)第2章 焊接電弧的特性2.1 焊接電弧的電特性2.1.1 焊接電弧的靜特性2.1.2 電流變動(dòng)的直流電弧的動(dòng)特性2.2 焊接電弧的產(chǎn)熱特性2.2.1 焊接電弧的產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)2.2.2 電弧的溫度分布2.2.3 焊接電弧的熱效率及能量密度2.3 焊接電弧的力學(xué)特性2.3.1 電弧力及其作用2.3.2 電弧力的影響因素2.4 焊接電弧的種類2.4.1 太空中的焊接電弧2.4.2 深水中的焊接電弧2.4.3 外部磁場(chǎng)中的焊接電弧2.4.4 通過(guò)特定機(jī)械裝置的焊接電弧2.5 不同種類電流的焊接電弧2.5.1 直流電弧2.5.2 交流電弧2.5.3 脈沖電弧參考文獻(xiàn)第3章 焊材的熔化與熔滴過(guò)渡3.1 焊條的熔化與熔滴過(guò)渡3.1.1 焊條的加熱及熔化3.1.2 焊條的熔滴過(guò)渡3.1.3 焊條電弧焊的飛濺3.2 焊絲的熔化與熔滴過(guò)渡3.2.1 焊絲的加熱與熔化3.2.2 焊絲的熔滴過(guò)渡3.2.3 焊絲熔滴過(guò)渡的飛濺參考文獻(xiàn)第4章 母材的熔化與焊縫成形4.1 焊接電弧熱對(duì)母材的作用4.1.1 焊接熱源的作用模式4.1.2 集中熱源4.1.3 平面分布熱源4.1.4 體積分布熱源4.1.5 電弧焊熱效率和焊件加熱區(qū)的熱能分布4.1.6 電弧熱傳遞的基本方式4.2 電弧焊接熔池的形態(tài)4.2.1 瞬態(tài)TlG焊熔池流場(chǎng)和熱場(chǎng)的數(shù)值分析4.2.2 MG／MAG焊接熔池形態(tài)的數(shù)值模擬4.3 電弧焊焊縫幾何尺寸4.4 影響電弧焊焊縫成形的因素4.4.1 焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響4.4.2 其他工藝因素對(duì)焊縫成形的影響4.4.3 焊縫成形缺陷及產(chǎn)生原因4.5 電弧焊焊縫成形的控制4.5.1 焊縫成形控制方式4.5.2 焊縫成形控制實(shí)例參考文獻(xiàn)第5章 焊條電弧焊接方法及設(shè)備5.1 焊條電弧焊接方法特點(diǎn)及應(yīng)用5.2 焊條電弧焊接方法的原理5.3 焊條電弧焊接方法的設(shè)備5.3.1 弧焊電源5.3.2 常用工具和輔具5.4 焊條電弧焊接工藝5.4.1 焊條電弧焊焊條5.4.2 焊條電弧焊接頭設(shè)計(jì)5.4.3 焊接工藝參數(shù)5.5 焊條電弧焊操作技術(shù)5.5.1 基本操作技術(shù)5.5.2 單面焊雙面成形操作技術(shù)5.5.3 管道立向下焊接技術(shù)5.6 焊條電弧焊的特殊方法5.6.1 重力焊5.6.2 躺焊5.7 焊條電弧焊縫形狀缺陷及防止措施5.8 焊條電弧焊安全與防護(hù)技術(shù)5.9 焊條電弧焊接工程實(shí)例5.9.1 高爐爐殼的立焊5.9.2 載重汽車中(后)橋軸管(頭)斷裂的焊接5.9.3 螺栓球網(wǎng)架支座與鋼球的焊條電弧焊接參考文獻(xiàn)第6章 埋弧自動(dòng)焊接方法及設(shè)備6.1 埋弧自動(dòng)焊接方法的特點(diǎn)和應(yīng)用6.1.1 埋弧焊的特點(diǎn)6.1.2 埋弧焊工藝方法的應(yīng)用6.2 埋弧自動(dòng)焊接方法的原理6.3 熔化極電弧焊接方法的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)6.3.1 自動(dòng)調(diào)節(jié)的概念6.3.2 等速送絲熔化極電弧焊自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)6.3.3 變速送絲熔化極電弧焊自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)6.4 埋弧自動(dòng)焊接方法的化學(xué)冶金反應(yīng)6.4.1 冶金過(guò)程的一般特點(diǎn)6.4 2埋弧焊焊絲與焊劑的配合6.4.3 低碳鋼埋弧焊的主要冶金反應(yīng)6.5 埋弧自動(dòng)焊接方法的設(shè)備6.5.1 埋弧自動(dòng)焊機(jī)的類型6.5.2 埋弧自動(dòng)焊機(jī)的組成6.5.3 典型埋弧自動(dòng)焊機(jī)6.6 埋弧自動(dòng)焊焊接工藝6.6.1 埋弧焊工藝的內(nèi)容6.6.2 焊前準(zhǔn)備6.6.3 對(duì)接接頭埋弧焊工藝6.6.4 T形接頭和搭接接頭埋弧焊工藝6.7 埋弧自動(dòng)焊接工程實(shí)例6.7.1 15萬(wàn)千瓦高壓加熱器殼體縱縫雙面埋弧焊6.7.2 600MW鍋爐鍋筒縱環(huán)縫窄間隙埋弧焊6.7.3 300MW混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪雙金屬上冠不銹鋼帶極埋弧堆焊6.8 埋弧自動(dòng)焊接方法的進(jìn)展6.8.1 加大焊絲伸出長(zhǎng)度焊接法6.8.2 熱絲埋弧焊接法6.8.3 多絲埋弧焊接法6.8.4 加金屬粉末埋弧焊接法6.8.5 窄間隙埋弧焊接法6.8.6 埋弧堆焊接法參考文獻(xiàn)第7章 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法及設(shè)備7.1 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用7.1.1 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊特點(diǎn)7.1.2 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊的應(yīng)用7.2 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接原理7.3 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法的設(shè)備7.3.1 焊接電源7.3.2 引弧和穩(wěn)弧裝置7.3.3 焊槍7.3.4 供氣系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)7.3.5 控制系統(tǒng)7.4 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法的焊接材料7.4.1 保護(hù)氣體7.4.2 電極材料7.4.3 填充金屬7.5 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法的焊接工藝7.5.1 氣體保護(hù)效果7.5.2 焊前準(zhǔn)備7.5.3 操作技術(shù)7.5.4 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊安全技術(shù)7.6 鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法的進(jìn)展7.6.1 脈沖鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊接方法7.6.2 熱絲TIG焊7.6.3 鎢極氬弧點(diǎn)焊7.6.4 雙電極脈沖氬弧焊7.6.5 激光-TIG復(fù)合焊參考文獻(xiàn)第8章 熔化極氣體保護(hù)電弧焊接方法及設(shè)備8.1 熔化極氣體保護(hù)電弧焊接特點(diǎn)及應(yīng)用8.2 熔化極氣體保護(hù)電弧焊接原理8.2.1 焊接過(guò)程8.2.2 熔滴過(guò)渡8.3 熔化扳氣體保護(hù)電弧焊接設(shè)備8.3.1 送絲系統(tǒng)8.3.2 焊槍8.3.3 供氣系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)8.3 4焊接電源8.3.5 控制系統(tǒng)8.4 熔化極氣體保護(hù)電弧焊接工藝8.4.1 焊絲的選擇8.4 2保護(hù)氣體的選擇8.4.3 焊接參數(shù)的設(shè)定8.4.4 接頭設(shè)計(jì)8.4.5 焊接設(shè)備選擇8.5 熔化極氣體保護(hù)電弧焊接方法的進(jìn)展8.5.1 熔化極脈沖氬弧焊8.5.2 熔化極氣體保護(hù)電弧點(diǎn)焊8.5.3 雙絲熔化極氣體保護(hù)電弧焊8.5.4 窄間隙熔化極氣體保護(hù)電弧焊8.5.5 氣電立焊8.5.6 TIME悼8.5.7 CMT工藝參考文獻(xiàn)第9章 藥芯焊絲電弧焊接方法及設(shè)備9.1 藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)9.1.1 藥芯焊絲電弧焊的發(fā)展歷史9.1.2 藥芯焊絲及其制造9.1.3 藥芯焊絲的種類及分類方法9.2 藥芯焊絲電弧焊的原理9.2.1 藥芯焊絲電弧焊的基本原理9.2.2 藥芯焊絲電弧焊的熔滴過(guò)渡9.2.3 藥芯焊絲的電弧穩(wěn)定性及飛濺9.2.4 藥芯焊絲的焊接煙塵9.3 藥芯焊絲電弧焊的設(shè)備9.3.1 焊接設(shè)備的組成9.3.2 焊接電源9.3.3 供氣系統(tǒng)9.3.4 送絲系統(tǒng)9.3.5 焊槍9.4 藥芯焊絲電弧焊的焊接參數(shù)9.4.1 藥芯焊絲電弧焊的主要焊接參數(shù)9.4.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響9.4.3 藥芯焊絲電弧焊的操作9.4.4 藥芯焊絲電弧焊的注意事項(xiàng)9.5 藥芯焊絲電弧焊的焊接質(zhì)量9.5.1 藥芯焊絲的選用9.5.2 藥芯焊絲電弧焊常見(jiàn)缺陷及防止措施參考文獻(xiàn)第10章 等離子電弧焊接方法及設(shè)備10.1 等離子電弧焊接方法的特點(diǎn)10.1.1 等離子電弧的特性10.1.2 等離子電弧焊的優(yōu)點(diǎn)10.1.3 等離子電弧焊的缺點(diǎn)10.1.4 等離子電弧焊的分類及應(yīng)用10.2 等離子電弧焊接方法的原理10.2.1 等離子弧的產(chǎn)生及壓縮效應(yīng)10.2.2 雙弧現(xiàn)象(doublearc)及防止措施10.3 等離子電弧焊接的設(shè)備及材料10.3.1 等離子弧的靜特性10.3.2 等離子弧焊設(shè)備的組成10.3.3 等離子弧焊接材料10.4 等離子電弧焊接工藝特點(diǎn)及應(yīng)用10.4.1 典型等離子電弧焊接方法10.4.2 等離子電弧焊接頭形式和裝配要求10.4.3 等離子電弧焊的焊接參數(shù)10.5 等離子電弧切割工藝特點(diǎn)及應(yīng)用10.5.1 等離子弧切割工作原理10.5.2 等離子弧切割方法分類10.5.3 等離子弧切割設(shè)備10.5.4 等離子弧切割工藝10.6 等離子電弧焊接、切割方法的安全防護(hù)技術(shù)10.7 等離子電弧焊接方法的新進(jìn)展10.7.1 變極性等離子弧焊接10.7.2 活性等離子弧焊10.7.3 粉末等離子弧焊堆焊及噴涂10.7.4 等離子弧一MIG焊10.7.5 磁控等離子弧堆焊參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　由表1-7中的數(shù)據(jù)可以看出，陽(yáng)極的溫度高于陰極的溫度，這是因?yàn)殛?yáng)極區(qū)的電流全部是電子流，電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)將其動(dòng)能、相位能（逸出功）給予陽(yáng)極，使陽(yáng)極發(fā)熱；陰極區(qū)提供的電子流與總電流相近，這些電子在陰極壓降的作用下跑出陰極并受到加速作用，而獲得能量，這是陰極區(qū)熱能的主要來(lái)源，但這些電子從陰極表面逸出時(shí)要克服陰極表面的束縛而消耗能量，故陰極獲得的能量比陽(yáng)極小，溫度也比陽(yáng)極低。一般情況下，陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的熱量約為電弧總熱量的43％，陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量約為電弧總熱量的36％。因此，當(dāng)使用堿性焊條（如E5015）焊接時(shí)，為了使電弧穩(wěn)定、焊條端部達(dá)到較高溫度，利于電子發(fā)射，采用直流反接法；而使用酸性焊條時(shí)，交直流均能使電弧穩(wěn)定，如若使用直流電焊接，則通常采用正接為宜，因?yàn)殡娀≌龢O的熱量高，工件能獲得較大的熔深?！　』≈鶞囟仍?000～30000K之間變化，一般電弧焊時(shí)，弧柱溫度為5000～8000~C?；≈臒崃亢蜏囟仁軞怏w介質(zhì)種類、電流大小、電極材料等因素的影響，存在易電離的氣體介質(zhì)時(shí)，弧柱溫度就有所降低，如電弧中有鉀、鈉蒸氣時(shí)，弧柱溫度較低；相反，若存在降低電弧穩(wěn)定性的難電離物質(zhì)，特別是形成負(fù)離子的F時(shí)，弧柱的熱量和溫度提高，由于F與電子結(jié)合形成F，能補(bǔ)充釋放能量?！　‰娀∽鳛橐环N熱等離子體，在電弧能量傳輸過(guò)程中，輻射起著十分重要的作用。本節(jié)將　討論等離子體輻射機(jī)制，為理解電弧的輻射及其物理參量間的關(guān)系提供理論基礎(chǔ)。　　電弧等離子體中粒子所處的能量狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)外就會(huì)表現(xiàn)為各種形式的輻射現(xiàn)　象。等離子體輻射的產(chǎn)生主要有帶電粒子加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射、振動(dòng)偶極子輻射及譜　線的展寬（包括自然展寬、壓力展寬和多普勒展寬）等機(jī)制。在焊接電弧等離子體中，根據(jù)　輻射機(jī)制及其粒子躍遷形式的不同，主要有黑體輻射、激發(fā)輻射、復(fù)合輻射和韌致輻射四種　模式，它們共同構(gòu)成了焊接電弧光譜信息。

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