电弧焊

电弧焊的应用范围很广，通常用于所有金属结构，例如汽车，铁路车辆，轮船，飞机，建筑物和建筑机械。基材通常是钢，但也用于其他金属，例如铝和钛。

当电极（焊条，焊丝，TIG焊枪等）相互接触并且电极彼此分离时，在基材和电极之间会产生电弧。产生的电弧的温度约为5,000°C到20,000°C。这是一种结合方法，利用热量作为热源，将母材和填充金属或焊条融合在一起。因此，基本上，电弧焊的目的只是电导体。有时将其称为电焊，但该名称也包括电阻焊。

在许多情况下，电弧焊根据电极是否熔化而大致分为两种。消耗性电极焊接（电极焊接），其中电极熔化并以液滴的形式转移至母材，电极未熔化，但填充材料（焊条）被送入熔池并熔化成母材非消耗电极式焊接（非焊接电极式）。另外，这两种方法中的每一种主要通过屏蔽方法分类如下。

• 消耗电极类型（电极类型）
  • 电弧焊
  • MAG焊接（金属活性气体保护焊）
    • 二氧化碳气体保护焊
    • 氩气/二氧化碳弧焊
  • MIG焊接（金属惰性气体保护焊）
  • 自保护电弧焊
  • 埋弧焊
• 非消耗电极型（非电极型）
  • TIG焊接（钨极惰性气体保护焊）
  • 等离子焊接

TIG焊接，MIG焊接，MAG焊接，碳酸气电弧焊接在焊缝的氩或氦，二氧化碳覆盖有气体，电弧和熔融金属，因为它是从大气中受保护的稳定化，所述屏蔽气体弧焊和可以分类。用于此目的的气体称为保护气体。

MIG焊，MAG焊和CO2电弧焊是可消耗的电极类型，因此，由于焊接设备的性质，可以连续供应填充金属（焊丝）。正在进步。在气体保护电弧焊中，将喷嘴指向行进方向，即从右向左用右手，从左向右用左手，向前的方法。根据用途和基材形状适当使用它们。以氦或氩等惰性气体作为保护气体的方法称为惰性电弧焊。

电弧焊在原理上不能实现自动化，而是需要人工完成，因此有时被称为手工焊或手工焊，这种名称指的是电弧焊。覆盖电弧焊中使用的焊条用称为覆盖材料的保护材料覆盖金属芯线，该保护材料的厚度约为几毫米。由于在焊接期间通过电弧的高温使涂层材料气化，因此屏蔽了焊接部分以防止大气中的氮和氧进入焊接部分。另外，涂层材料对焊缝金属具有脱氧作用，并用作保护焊道和调节焊道形状形成的炉渣。惯用右手的人在有盖电弧焊中的行进方向是从左到右，对于惯用左手的人，行进方向是从右到左，并且在任何情况下都相对于行进方向倾斜5到10度。

通过焊接设备，连续填料（电线等）和保护气供应源，同时保持电弧长度恒定，到海特波焊接焊接进一步进行焊接半自动发言权。上述的电弧焊使用焊条作为焊接材料，但是由于焊条比较短，因此常常需要更换缩短的焊条，这不适合进行大量的焊接。另一方面，在半自动电弧焊中，使用很长的焊丝作为焊接材料，目的是进行连续的大批量焊接。半自动焊接是气体保护电弧焊，因此抗风性较弱，难以在室外使用，因此主要用于工厂。

在电弧焊中重要的是在保持适当的电流值的同时连续进行焊接。然而，在手工作业的情况下，如果由于电极的磨损或操作者的手的移动而使电极的位置发生变化，则电弧的长度发生变化，施加于电弧的电压（电弧电压）发生较大变化。当电压变化时，电流值变化，从而难以进行稳定的焊接。此外，在用于诸如二氧化碳电弧焊的半自动焊接的焊接机中，需要任意选择电压值和电流值，并且操作者必须基于工程知识来设定适当的值。

由于电流在电弧中的电子流动戏剧，阴极部分的特性是电子主导影响电弧焊接释放部分。

电弧的电气特性在很大程度上受到电流和电压大小的影响。在直流电的情况下，当电流值小时，电弧电压具有负电阻特性，并且随着电流的增加而降低。当电流为中等值时，例如在有保护电弧焊中使用时，电弧电压几乎不变并且显示出恒定的电压特性。对于作为用于二氧化碳气体保护焊将上升特性，电弧电压随着电流的增加大电流。在交流电的情况下，平均后的特性几乎与直流电相同，但是由于交流电，此刻的电压在小电流，中电流和大电流下均表现出特性。在切换电流值的极性时，电弧会重复熄灭并重新点燃，因此交流电源的空载电压超过了重新点燃时所需的电压，并且空载电压的相位比电流高电源设备需要这种特性。

取决于条件，存在用于电弧焊的各种电源装置，并且控制电流和电压的方法不同。操作者需要根据电源的特性和上述电弧的特性来综合判断，并选择和操作合适的电源。

焊条或焊丝熔化的熔融金属在母材上的运动称为液滴转移。液滴的转移状态根据电压，电流，保护气体，焊接材料的种类等而显着变化。

在低电流状态下，被电弧热熔化的填充金属（焊条）的尖端与熔融的母材接触（短路），电弧消失，金属从填充金属流向母材。熔融金属移动。这称为短路过渡。

在二氧化碳气体保护焊中以大电流的状态，熔融的填充金属以大的液滴的形式被输送，并且发生诸如熔融金属的一部分飞散的现象。这称为球状过渡。飞溅的熔融金属被称为飞溅物，并粘在焊缝周围，导致焊缝外观变差。但是，球状过渡的优点是，如果可以很好地控制它，则可以进行高速焊接。

在MAG焊接的大电流状态下，焊接金属从填充金属到母材的运动以非常小的液滴状态进行。这称为喷雾转移。由于飞溅少，因此喷雾转移的外观良好，渗透性高，焊接效率高。

在电弧焊期间，当熔融金属与大气接触时，大量的氮熔化到金属中。当熔融金属凝固时，该氮一瞬间沉淀并形成气泡并直接凝固。将该状态称为气孔，达到该状态时，焊接部的机械强度显着降低。当水迅速冻结时，二氧化碳气体沉淀并变成纯白色冰，这是相同的现象。

为了防止这种焊接缺陷，在焊接期间吹入适当的气体以切断空气和电弧或空气和熔池。此时使用的气体称为保护气体，即所谓的惰性气体，即使在高温下也不会与化学活性金属发生反应，例如氦气或氩气，或者是根据各种需求而具有活性的活性气体。和的二氧化碳被使用并且有时氢气和氧气加入保护气体并用于。在日本，使用二氧化碳的二氧化碳电弧焊是主流。

金属仅部分加热和冷却时会变形。因此，当进行焊接时，焊接构件变形。

仅加热一部分金属自然会使该部分膨胀。但是周围仍然很冷。然后，扩展部分受到来自周围环境的压缩。结果，加热部分比冷部分软，从而加热部分在收缩方向上塑性变形。此外，当仅对该部分加热的金属冷却至室温时，被加热的部分变得小于原始体积，并且用强力拉动周围环境。结果，整个产品变形。在加热部分周围仍保留有很强的拉伸应力。这称为残余应力，会影响最终产品的强度。

焊缝周围母材的结构发生变化。每种标准都确定了金属的晶体结构和化学成分，但是当像焊接一样快速加热和冷却时，晶体结构和化学成分会发生变化。

电弧焊的主要靶材是钢。

右图是Fe-C相图，其中纵轴为温度，横轴为碳含量。钢根据温度和碳含量经历相变，并转变成具有不同物理性质的组织。右图显示了采取足够的冷却时间后钢的相变。在焊接的情况下，涉及快速的温度变化，从而如右图所示的相变剧烈地转变并且根据加热和冷却的方式改变成各种结构。

因此，即使被称为钢铁，也存在各种各样的钢材，有些不适合于电弧焊。一些可焊接钢需要特殊处理才能进行焊接。用于这种焊接的材料的特性称为可焊性。通常，较硬的材料较难焊接。

当铁被电弧焊接时，熔融部分从液相迅速变为固相并迅速冷却。另外，焊缝的xxx在快速加热之后也经历快速冷却。铁的组成和晶体结构由于这些热效应而改变，并且根据铁的类型，强度可能不足，变形或破裂。当将钢材加热到一定程度然后迅速冷却时，钢材就会变成所谓的淬火和硬化。由于钢材中含有碳，因此碳会因与铁发生化学反应或改变晶体结构而变硬。当钢硬化时，它变脆，从而可能降低机械强度。因此，通常认为碳少的钢材的焊接性更好。

硬化铁的物质不仅是碳，而且锰和硅也会引起硬化。这些物质的作用转换为碳的作用称为碳当量。

电子从电弧的阴极一侧从漂浮在熔融焊接基体表面的称为渣的氧化物层上的阴极点的一部分跳出。与铝和钛不同，铁很少会被氧化膜覆盖，因此，使用含有氧化钛金红石（TiO ₂）的焊剂来稳定地提供电弧电流。这是因为氧化钛比铝，硅和锰的氧化物导电性更好。钛也被添加到焊丝中。在焊接钢时使用二氧化碳气体作为保护气体并在氩气中添加少量氧气的原因是为了促进氧化物的形成。另外，通过将氧化钛施加到焊丝的表面，减少了“液滴”。这是因为当熔融氧化物薄薄地覆盖液滴的表面时，熔融氧化物的表面张力降低，并且熔融氧化物以小颗粒的状态从焊丝飞到焊接基材的表面。当将薄钢板与汽车钢板等焊接时，不施加二氧化钛，并且通过使焊丝与母材之间的大液滴短xxx，焊丝不会直接穿透薄钢板。

氧化钛（金红石）溶解在焊接部中，并且由钛氧化物作为核形成的晶粒为几μm或更小，并且钛钢部分的晶体结构微细，并且韧性提高。包含在焊接现场氧化物是钢基材的10倍，和优异的，而不是强度等。