《焊接方法與設(shè)備》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的核心課程，同時(shí)也是材料成型及控制工程、材料科學(xué)與工程等專業(yè)的重要專業(yè)課。其先修課程主要是材料科學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、電工及電子學(xué)、弧焊電源等。

本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握有關(guān)電弧焊中電弧特性、焊絲融化（熔滴過渡）、焊縫成形等基本原理，掌握常用熔焊方法的原理、設(shè)備和工藝。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠根據(jù)工程的實(shí)際需要，選用適宜的熔焊方法，選用和調(diào)試設(shè)備，選用焊接材料以及制定焊接工藝，初步具備分析和解決焊接實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。為成為卓越焊接工程師奠定基礎(chǔ)。

本課程的主要內(nèi)容有：

1）有關(guān)焊接電弧、熔滴過渡、焊縫成形以及電弧焊自動(dòng)控制等方面的基礎(chǔ)理論。

2）以電弧作為熱源的各種電弧焊方法的基本原理、焊接設(shè)備、焊接材料和焊接工藝。

電弧焊是指以焊接電弧作為熱源，使工件熔合在一起，達(dá)到原子間結(jié)合的焊接方法。電孤焊能有效而簡便地把孤焊電源輸送的電能轉(zhuǎn)換成焊接過程所需要的熱能和機(jī)械能，根據(jù)電孤焊工藝特點(diǎn)的不同又可分為焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等焊接方法。

一、電焊機(jī)

  電焊機(jī)是指將電能裝換成焊接能量并能實(shí)現(xiàn)焊接操作的犒套裝置設(shè)置，包括焊接電源及附件等。

1,電焊機(jī)的基本工作原理

（1）焊接電孤及其靜特性曲線 

焊接電弧是指在焊接電源供給的具有-定電壓的兩電極間或電極與焊件間的氣體介質(zhì)中，產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。 

焊接電弧可分為陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三個(gè)區(qū)域，如圖2-5-1所示。弧柱區(qū), 溫度最高（通常為6000-8000℃）,體積最大，長度最長。

 圖2-5-1焊接電弧及其組成

      使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過程稱為氣體電離；陰極的金屬表面連續(xù)地向外發(fā)射出電子的現(xiàn)象，稱為陰極電子發(fā)射。氣體電離和陰極電子發(fā)射是產(chǎn)生和維持焊接電弧的重要條件。

      在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流與電弧電壓變化的關(guān)系稱為電弧靜特性，表示它們關(guān)系的曲線叫作電弧的靜特性曲線。焊接 電弧的靜特性曲線為U形，分下降特性區(qū)（ab段）、平特性區(qū)（bc段）和上升特性區(qū) （cd段）三部分，如圖2-5-2a所示。不同的焊接方法，在一定的條件下，其電弧靜特性只是曲線中的某一區(qū)域。焊條電弧焊由于其設(shè)備的額定電流值較小，其靜特性曲線無上升特性區(qū)；埋孤焊在正常電流密度下焊接時(shí)，其靜特性為平特性區(qū)，釆用大電流密度焊接時(shí)，其靜特性為上升特性區(qū)；鎢極氬弧焊一般在小電流區(qū)間焊接時(shí)，其靜特性為下降特性區(qū)，在大電流區(qū)間焊接時(shí)，其靜特性為平特性區(qū)；細(xì)絲熔化極氣體保護(hù)焊由于受電極端面積所限電流密度很大，所以其靜特性為上升特性區(qū)。

   在一般情況下，電弧電壓總是和電弧長度成正比地變化，當(dāng)電弧長度增加時(shí)，電 弧電壓升高，其靜特性曲線的位置也隨之上升，如圖2-5-2b所示。

圖2-5-2焊接電弧靜特性曲線 a ）焊接電弧靜特性曲線b ）靜特性曲線與弧長的關(guān)系

(2)弧焊電源

弧焊電源是指提供電流和電壓，并具有適合于弧焊和類似工藝所需特性的設(shè)備， 如圖2-5-3所示。焊接電源是特殊的用電器，因此弧焊電源在外特性、動(dòng)特性、空載 電壓、負(fù)載持續(xù)率等方面有特殊的要求。

 圖2-5-3弧焊電源

a ）弧焊變壓器   b ）弧焊整流器  c）逆變焊機(jī) 

        1）弧焊電源的外特性。弧焊電源的外特性是電弧燃燒狀態(tài)下，弧焊電源輸 出電壓與輸出電流之間的關(guān)系，可用外特性曲線進(jìn)行弧焊電源的外特性基本上分為下降外特性、平外特性和上升外特性三種類型，弧焊電源外特性曲線如圖2-5-4所示。

  焊條電弧焊一般是工作于電弧靜特性的水平段上，采用下降外特性的弧焊電源，便可以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。熔化極電弧焊（埋弧焊、混合氣體保護(hù)焊）不僅要根

a）下降外特性  b）平外特性  c)上升外特性

1-電弧靜特性曲線 2-下降外特性曲線  3-平外特性曲線  4-上升外特性曲線

據(jù)其電弧靜特性的形狀，而且還要考慮送絲的方式來下選擇合適的弧焊電源外特性工作部分的形狀。非熔化極弧焊（鎢極氬弧焊、非熔化極等離子弧焊以及非熔化極脈沖弧焊等）的電弧靜特性工作部分呈平的或略上升的形狀，采用陡降外特性的電源。

       2)孤焊電源的動(dòng)特性。弧焊電源的動(dòng)特性是指電弧負(fù)載狀態(tài)發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)電源輸出電流和輸出電壓與時(shí)間的關(guān)系，用以表征負(fù)載瞬間變化的反應(yīng)能力。

弧焊電源動(dòng)特性對電弧穩(wěn)定性、熔滴過渡、飛濺及焊縫成形等都有影響，它是弧焊電源的-項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。用動(dòng)特性好的弧焊電源焊接，容易引孤，焊接過程中電 孤長度發(fā)生變化時(shí)也不易熄弧，飛濺較少；與此相反，用動(dòng)特性差的弧焊電源焊接引弧時(shí)焊條很容易粘在焊件上，焊接過程中電弧長度發(fā)生變化時(shí)就容易熄弧飛濺也較嚴(yán)重。

（3）空載電壓 

焊機(jī)接通電網(wǎng)而輸出端沒有接負(fù)載時(shí)，焊接電流為零，此時(shí)輸出端的電:稱為空載電壓：引弧時(shí)，較高的空載電壓有利于引弧及保持電弧的穩(wěn)定，但不利于焊的操作安全，并且增加能源消耗。因此，在滿足焊接工藝要求的前提下，空載電壓應(yīng)盡可能降低。

目前，弧焊變壓器的空載電壓一般在80 V以下，弧焊整流器的空載電壓一般在 90 V以下，弧焊發(fā)電機(jī)的空載電壓一般在100 V以下。

（4）負(fù)載持續(xù)率

負(fù)載持續(xù)率是指在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)焊機(jī)負(fù)載時(shí)間占選定工作時(shí)間周期的百分率，可用公式表示：

       載持續(xù)率=在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)焊機(jī)的負(fù)載時(shí)間/選定工作時(shí)間周期×100%

負(fù)載持續(xù)率是用來表示焊接設(shè)備工作狀態(tài)的參數(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于即接電流在500 A以下的弧焊電源，以5 min為一個(gè)工作周期計(jì)算負(fù)載持續(xù)率。

2.電焊機(jī)的種類及型號

  我國電焊機(jī)型號按《電焊機(jī)型號編制方法》GB/T10249-2010）規(guī)定編制，釆用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。產(chǎn)品型號由漢語拼音字母及阿拉伯?dāng)?shù)字組成，電焊機(jī)產(chǎn)品型號的編排秩序如圖2-5-5所示，產(chǎn)品符號代碼的編排秩序如圖2-5-6所示 電焊機(jī)符號代碼代表字母及其含義見表2-5-1

圖2-5-5電焊機(jī)產(chǎn)品型號編排秩序及含義

1-產(chǎn)品符號代  2-基本規(guī)格 3-派生代號 4-改進(jìn)代號

（1）型號中2、4各項(xiàng)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（2）型號中3、4項(xiàng)用漢語拼音字母表示。

（3）型號中3/4項(xiàng)如不用時(shí)，可空缺。

（4）改進(jìn)序號按產(chǎn)品改進(jìn)程序用阿拉伯?dāng)?shù)字連續(xù)編號。

圖2-5-6電焊機(jī)產(chǎn)品符號代碼的編排秩序

1-大類名稱 2-小類名稱 3-附注特征 4-系列序號

（1）產(chǎn)品符號代碼中1/2/3各項(xiàng)用漢語拼音字母表示。

（2）產(chǎn)品符號代碼中4項(xiàng)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（3）產(chǎn)品符號代碼中3、4項(xiàng)如不需表示時(shí)，可以用1/2項(xiàng)。

（4）可同時(shí)兼做幾大類焊機(jī)使用時(shí)，其大類名稱的代表字母按主要用途選取。

（5）如果產(chǎn)品符號代碼的1、2、3項(xiàng)的漢語拼音字母表示的內(nèi)容，不能完整表達(dá)該焊機(jī)的功能或有可能存在不合理的表述時(shí)，產(chǎn)品的符號代碼可以由該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。