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绪论1

0.1电弧焊接方法在现代工业中的广泛应用1

0.2电弧焊接方法的发展历程3

0.3课程性质及教学内容5

第1章 电弧物理基础7

1.1物质的状态及等离子体基础7

1.1.1按温度高低分类7

1.1.2按粒子密度分类8

1.1.3按等离子体的产生分类8

1.1.4按等离子体电离的程度分类8

1.2气体粒子的运动及其温度9

1.2.1气体粒子动能和温度的关系9

1.2.2麦克斯韦速度分布规律9

1.2.3平均自由程10

1.2.4气体粒子的碰撞10

1.3气体的电离11

1.3.1气体放电的分类11

1.3.2电弧中气体的电离与激励现象12

1.3.3电弧中气体的电离种类14

1.3.4电弧中带电粒子的复合16

1.4电子发射16

1.4.1热发射17

1.4.2电场发射18

1.4.3光发射18

1.4.4粒子碰撞发射18

1.5电弧中电子的运动和导电19

1.6电弧的辐射20

1.6.1黑体辐射20

1.6.2激发辐射21

1.6.3复合辐射22

1.6.4韧致辐射22

参考文献23

第2章 焊接电弧的特性24

2.1焊接电弧的电特性24

2.1.1焊接电弧的静特性24

2.1.2电流变动的直流电弧的动特性25

2.2焊接电弧的产热特性26

2.2.1焊接电弧的产热机构26

2.2.2电弧的温度分布27

2.2.3焊接电弧的热效率及能量密度28

2.3焊接电弧的力学特性29

2.3.1电弧力及其作用29

2.3.2电弧力的影响因素31

2.4焊接电弧的种类33

2.4.1太空中的焊接电弧33

2.4.2深水中的焊接电弧36

2.4.3外部磁场中的焊接电弧38

2.4.4通过特定机械装置的焊接电弧40

2.5不同种类电流的焊接电弧41

2.5.1直流电弧41

2.5.2交流电弧41

2.5.3脉冲电弧42

参考文献42

第3章 焊材的熔化与熔滴过渡43

3.1焊条的熔化与熔滴过渡43

3.1.1焊条的加热及熔化43

3.1.2焊条的熔滴过渡45

3.1.3焊条电弧焊的飞溅49

3.2焊丝的熔化与熔滴过渡53

3.2.1焊丝的加热与熔化53

3.2.2焊丝的熔滴过渡54

3.2.3焊丝熔滴过渡的飞溅61

参考文献65

第4章 母材的熔化与焊缝成形66

4.1焊接电弧热对母材的作用66

4.1.1焊接热源的作用模式66

4.1.2集中热源66

4.1.3平面分布热源66

4.1.4体积分布热源69

4.1.5电弧焊热效率和焊件加热区的热能分布70

4.1.6电弧热传递的基本方式71

4.2电弧焊接熔池的形态74

4.2.1瞬态TIG焊熔池流场和热场的数值分析75

4.2.2 MIG/MAG焊接熔池形态的数值模拟84

4.3电弧焊焊缝几何尺寸89

4.4影响电弧焊焊缝成形的因素90

4.4.1焊接参数对焊缝成形的影响90

4.4.2其他工艺因素对焊缝成形的影响91

4.4.3焊缝成形缺陷及产生原因93

4.5电弧焊焊缝成形的控制94

4.5.1焊缝成形控制方式95

4.5.2焊缝成形控制实例95

参考文献96

第5章 焊条电弧焊接方法及设备97

5.1焊条电弧焊接方法特点及应用97

5.2焊条电弧焊接方法的原理97

5.3焊条电弧焊接方法的设备98

5.3.1弧焊电源98

5.3.2常用工具和辅具100

5.4焊条电弧焊接工艺102

5.4.1焊条电弧焊焊条102

5.4.2焊条电弧焊接头设计106

5.4.3焊接工艺参数108

5.5焊条电弧焊操作技术111

5.5.1基本操作技术111

5.5.2单面焊双面成形操作技术114

5.5.3管道立向下焊接技术115

5.6焊条电弧焊的特殊方法116

5.6.1重力焊116

5.6.2躺焊117

5.7焊条电弧焊缝形状缺陷及防止措施118

5.8焊条电弧焊安全与防护技术119

5.9焊条电弧焊接工程实例120

5.9.1高炉炉壳的立焊120

5.9.2载重汽车中（后）桥轴管（头）断裂的焊接121

5.9.3螺栓球网架支座与钢球的焊条电弧焊接122

参考文献124

第6章 埋弧自动焊接方法及设备126

6.1埋弧自动焊接方法的特点和应用126

6.1.1埋弧焊的特点126

6.1.2埋弧焊工艺方法的应用127

6.2埋弧自动焊接方法的原理127

6.3熔化极电弧焊接方法的自动调节系统128

6.3.1自动调节的概念129

6.3.2等速送丝熔化极电弧焊自动调节系统130

6.3.3变速送丝熔化极电弧焊自动调节系统133

6.4埋弧自动焊接方法的化学冶金反应137

6.4.1冶金过程的一般特点137

6.4.2埋弧焊焊丝与焊剂的配合138

6.4.3低碳钢埋弧焊的主要冶金反应139

6.5埋弧自动焊接方法的设备143

6.5.1埋弧自动焊机的类型144

6.5.2埋弧自动焊机的组成144

6.5.3典型埋弧自动焊机150

6.6埋弧自动焊焊接工艺157

6.6.1埋弧焊工艺的内容157

6.6.2焊前准备157

6.6.3对接接头埋弧焊工艺158

6.6.4 T形接头和搭接接头埋弧焊工艺163

6.7埋弧自动焊接工程实例164

6.7.1 15万千瓦高压加热器壳体纵缝双面埋弧焊164

6.7.2 600MW锅炉锅筒纵环缝窄间隙埋弧焊165

6.7.3 300MW混流式水轮机转轮双金属上冠不锈钢带极埋弧堆焊167

6.8埋弧自动焊接方法的进展169

6.8.1加大焊丝伸出长度焊接法169

6.8.2热丝埋弧焊接法170

6.8.3多丝埋弧焊接法170

6.8.4加金属粉末埋弧焊接法172

6.8.5窄间隙埋弧焊接法172

6.8.6埋弧堆焊接法174

参考文献174

第7章 钨极惰性气体保护电弧焊接方法及设备176

7.1钨极惰性气体保护电弧焊接方法的特点及应用176

7.1.1钨极惰性气体保护电弧焊特点176

7.1.2钨极惰性气体保护电弧焊的应用177

7.2钨极惰性气体保护电弧焊接原理177

7.3钨极惰性气体保护电弧焊接方法的设备178

7.3.1焊接电源178

7.3.2引弧和稳弧装置182

7.3.3焊枪183

7.3.4供气系统与水冷系统184

7.3.5控制系统184

7.4钨极惰性气体保护电弧焊接方法的焊接材料185

7.4.1保护气体185

7.4.2电极材料187

7.4.3填充金属189

7.5钨极惰性气体保护电弧焊接方法的焊接工艺189

7.5.1气体保护效果189

7.5.2焊前准备191

7.5.3操作技术196

7.5.4钨极惰性气体保护电弧焊安全技术196

7.6钨极惰性气体保护电弧焊接方法的进展197

7.6.1脉冲钨极惰性气体保护电弧焊接方法197

7.6.2热丝TIG焊199

7.6.3钨极氩弧点焊200

7.6.4双电极脉冲氩弧焊201

7.6.5激光-TIG复合焊202

参考文献202

第8章 熔化极气体保护电弧焊接方法及设备203

8.1熔化极气体保护电弧焊接特点及应用203

8.2熔化极气体保护电弧焊接原理203

8.2.1焊接过程203

8.2.2熔滴过渡204

8.3熔化极气体保护电弧焊接设备209

8.3.1送丝系统209

8.3.2焊枪212

8.3.3供气系统和水冷系统214

8.3.4焊接电源214

8.3.5控制系统215

8.4熔化极气体保护电弧焊接工艺216

8.4.1焊丝的选择216

8.4.2保护气体的选择217

8.4.3焊接参数的设定218

8.4.4接头设计226

8.4.5焊接设备选择226

8.5熔化极气体保护电弧焊接方法的进展226

8.5.1熔化极脉冲氩弧焊226

8.5.2熔化极气体保护电弧点焊229

8.5.3双丝熔化极气体保护电弧焊231

8.5.4窄间隙熔化极气体保护电弧焊232

8.5.5气电立焊233

8.5.6 TIME焊233

8.5.7 CMT工艺234

参考文献235

第9章 药芯焊丝电弧焊接方法及设备236

9.1药芯焊丝电弧焊的特点236

9.1.1药芯焊丝电弧焊的发展历史236

9.1.2药芯焊丝及其制造238

9.1.3药芯焊丝的种类及分类方法241

9.2药芯焊丝电弧焊的原理243

9.2.1药芯焊丝电弧焊的基本原理243

9.2.2药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡244

9.2.3药芯焊丝的电弧稳定性及飞溅245

9.2.4药芯焊丝的焊接烟尘246

9.3药芯焊丝电弧焊的设备247

9.3.1焊接设备的组成247

9.3.2焊接电源247

9.3.3供气系统248

9.3.4送丝系统248

9.3.5焊枪249

9.4药芯焊丝电弧焊的焊接参数250

9.4.1药芯焊丝电弧焊的主要焊接参数250

9.4.2焊接工艺参数对焊接质量的影响250

9.4.3药芯焊丝电弧焊的操作256

9.4.4药芯焊丝电弧焊的注意事项256

9.5药芯焊丝电弧焊的焊接质量257

9.5.1药芯焊丝的选用257

9.5.2药芯焊丝电弧焊常见缺陷及防止措施260

参考文献262

第10章 等离子电弧焊接方法及设备264

10.1等离子电弧焊接方法的特点264

10.1.1等离子电弧的特性264

10.1.2等离子电弧焊的优点265

10.1.3等离子电弧焊的缺点265

10.1.4等离子电弧焊的分类及应用265

10.2等离子电弧焊接方法的原理266

10.2.1等离子弧的产生及压缩效应267

10.2.2双弧现象（double arc）及防止措施267

10.3等离子电弧焊接的设备及材料268

10.3.1等离子弧的静特性268

10.3.2等离子弧焊设备的组成269

10.3.3等离子弧焊接材料273

10.4等离子电弧焊接工艺特点及应用275

10.4.1典型等离子电弧焊接方法275

10.4.2等离子电弧焊接头形式和装配要求277

10.4.3等离子电弧焊的焊接参数277

10.5等离子电弧切割工艺特点及应用279

10.5.1等离子弧切割工作原理279

10.5.2等离子弧切割方法分类280

10.5.3等离子弧切割设备282

10.5.4等离子弧切割工艺283

10.6等离子电弧焊接、切割方法的安全防护技术285

10.7等离子电弧焊接方法的新进展286

10.7.1变极性等离子弧焊接286

10.7.2活性等离子弧焊286

10.7.3粉末等离子弧焊堆焊及喷涂287

10.7.4等离子弧-MIG焊288

10.7.5磁控等离子弧堆焊289

参考文献289