关于电弧焊的一些基本常识

静电：一类两极化而持久的液体放电现象，正负阴极间具有一定的电阻，而且两阴极间的液体介质应处在电离状态。点燃冲压静电时，一般来说是将两阴极（一极其钻孔，另一极其充填钛丝或铜焊）接上控制器，短暂碰触并迅速分离，两极化相互碰触时发生漏电，逐步形成静电。这种方式称作碰触引弧。静电逐步形成后，只要控制器保持两极化之间一定的阻抗，方可保持静电的熔融。

静电特征：电阻低、电阻大、环境温度高、能量密度大、开放性好等，一般20～30V的电阻方可保持静电的稳定熔融，而静电中的电阻能从几十欧姆到几千欧姆以满足不同钻孔的冲压要求，静电的环境温度可达5000K以上，能熔融各式各样钛。

静电组成：阴极区、阴极区、弧柱区三部分，

焊控制器：冲压静电所使用的控制器称作焊控制器，一般来说可分为四大类：沟通交流焊控制器、三相焊控制器、脉冲焊控制器和电流元焊控制器。

三相正接：选用三相JGD5当钻孔接阴极，铜焊接阴极时，称作三相正接，这时钻孔熔融较大，适宜冲压厚大钻孔；

三相LX1：当钻孔接阴极，铜焊接阴极时，称作三相LX1，这时钻孔熔融较细，适宜冲压薄小钻孔。选用沟通交流JGD5冲压时，因两极化阴离子不断交替变化，故不存在正接或LX1问题。

冲压机械制造操作过程

在静电焊操作过程中，液态钛、电炉和液体三者相互作用，是钛再炼钢的操作过程。但由于冲压条件的特殊性，冲压化学机械制造操作过程又有着与一般炼钢操作过程不同的特征。

首先，冲压机械制造环境温度高，相界大，还使，当静电中有水蒸气侵入时，液态钛会发生两极化的氧化、二氧化化学反应，还有大量钛蒸发，而水蒸气中的水分以及钻孔和冲压金属材料中的油、锈、水在静电高温下分解出的原子可渗入液态钛中，导致接点脆性和延展性降低（敏化），以至造成裂缝。

其次，冲压硝酸锶小，冷却快，使各式各样机械制造化学反应相去甚远平衡状态，沟槽中化学成分不均匀，且硝酸锶中液体、氧化物等来不及浮出，容易逐步形成导管、夹渣等缺陷，甚至造成裂缝。

为了保证沟槽的质量，在静电焊操作过程中一般来说会采取以下措施：

（1）在冲压操作过程中，对熔融钛进行机械为保护，使之与水蒸气隔开。为目核有三种：液体为保护、电炉为保护和气-渣联合为保护。

（2）对冲压硝酸锶进行机械制造处理，主要通过在冲压金属材料（铜焊药皮、塞雷县、銲接）中加入极少量的脱氧剂（主要是锰铁和焦炭）和极少量的钛原素，在冲压操作过程中排除硝酸锶中的FeO，同时补偿钛原素的炸裂。

常用静电焊方式：

1.手焊

手焊是各式各样静电焊方式中发展最早、目前仍然应用最广的一类冲压方式。它是以外部涂有油漆的铜焊作阴极和充填钛，静电是在铜焊的下部和被焊钻孔表面之间熔融。油漆在静电热作用下一方面能造成液体以为保护静电，另一方面能造成电炉覆盖在硝酸锶表面，防止熔融钛与周围液体的相互作用。电炉的更重要作用是与熔融钛造成物理化学化学反应或添加钛原素，改善沟槽钛能。 手焊设备简单、轻便，操作灵活。能应用于维修及装配中的短缝的冲压，特别是能用于相去甚远的部位的冲压。手焊配用相应的铜焊可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其钛。

2.埋焊 Submerged Metal Arc Welding (SMAW)

埋焊是以颗粒状銲接为为保护介质，静电掩藏在銲接层下的一类熔融极电 冲压方式。埋焊的施焊操作过程由三个环节组成：1在焊件待冲压缝处均匀堆敷足够的颗粒状銲接；2 导电嘴和焊件分别接上冲压控制器两级以造成冲压静电；3 自动送进塞雷县并移动静电实施冲压。

埋焊的主要特征如下：

1、静电性能独特

（1）沟槽质量高电炉隔绝水蒸气为保护效果好，静电区主要成分为CO2，沟槽钛中含氮量、含氧量大大降低，冲压参数自动调节，静电行走机械化，硝酸锶存在时间长，机械制造化学反应充分 ，抗风能力强，所以沟槽成分稳定，力学性能好；

（2）劳动条件好 电炉隔离弧光有利于冲压操作；机械化行走，劳动强度较低。

2、弧柱电场强度较高 比之熔融极液体为保护焊有如下特征：

（1）设备调节性能好，由于电场强度较高，自动调节系统的灵敏度较高，使冲压操作过程的稳定性提高；

（2）冲压电阻下限较高。

3、生产效率高由于塞雷县导电长度缩短，电阻和电阻密度显著提高，使静电的熔透能力和塞雷县的熔敷速率大大提高；又由于銲接和电炉的隔热作用，总的热效率大大增加，使冲压速度大大提高。

机械制造化学反应：銲接参与机械制造化学反应，Si 、Mn被还原，C部分烧毁，限制杂质S、P去H，防止造成氢导管。

熔滴过渡：渣壁过渡

控制器：三相控制器用于小电阻情况,等速送丝，自身静电调节；大电阻一般用沟通交流控制器，变速送丝（SAW塞雷县一般较粗），弧压反馈静电调节 冲压金属材料：塞雷县和銲接。塞雷县和銲接的选配必须保证获得高质量的冲压接点，同时又要尽可能减低成本，还要注意适用的电阻种类和阴离子。

适用范围：由于埋焊熔深大、生产率高、机械操作的程度高，因而适于冲压中厚板结构的长沟槽。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、超重机械、核电站结构、海洋结构、武器等制造部门有着广泛的应用，是当今冲压生产中最普遍使用的冲压方式之一。 埋焊除了用于钛结构中构件的连接外，还可在基体钛表面堆焊耐磨或耐腐蚀的钛层。 随着冲压机械制造技术与冲压金属材料生产技术的发展，埋焊能焊的金属材料已从碳素结构钢发展到低钛结构钢、不锈钢、耐热钢等以及某些有色钛，如镍基钛、钛钛、铜钛等。由于自己的特征，其应用也有一定的局限性，主要为：（1）冲压位置的限制，由于銲接保持的原因，如不选用特殊措施，埋焊主要用于水平俯位置沟槽冲压，而不能用于横、立、仰焊；（2）冲压金属材料的局限，不能冲压铝、钛等氧化性强的钛及其钛，主要用于冲压黑色钛；（3）只适宜于长沟槽冲压切，且不能冲压空间位置有限的沟槽；（4）不能直接观察静电；（5）不适用于薄板、小电阻焊。

3. 钨极液体为保护静电焊

这是一类不熔融极液体为保护静电焊，是利用钨极和钻孔之间的静电使钛熔融而逐步形成沟槽的。冲压操作过程中钨极不熔融，只起阴极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作为保护。还可根据需要另外添加钛。在国际上通称作TIG焊。 钨极液体为保护静电焊由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板钛和打底焊的一类极好方式。这种方式几乎能用于所有钛的连接，尤其适用于冲压铝、镁这些能逐步形成难熔氧化物的钛以及象钛和锆这些活泼钛。这种冲压方式的沟槽质量高，但与其它静电焊相比，其冲压速度较慢。

4.熔融极液体为保护静电焊（GMAG）

（GMAG）属于用静电作为热源的熔融焊方式，其静电建立在连续送进的塞雷县与硝酸锶之间熔融的塞雷县钛与母材钛混合而成的硝酸锶在静电热源移走后结晶逐步形成沟槽并把分离的母材通过机械制造方式连接起来。

CO2冲压的特征：

（1）在冲压静电高温作用下CO2会分解成CO、O2和O，对静电具有叫两极化的压缩作用，从而导致该冲压方式的静电形态具有弧柱直径较细，弧跟面积小且往往难于覆盖塞雷县下部全部熔滴的特征，因此熔滴受到的过渡阻力（斑点力）较大而使熔滴粗化，过渡路径轴向性变差，飞溅率大；

（2）对冲压区为保护良好，CO2的密度是常用为保护液体中最大的，加上CO2液体熔融分解后，体积增大，因此为保护较好；

（3）能量相对集中，熔透能力较大；

（4）生产成本低，节约电能。

（5）工艺和技术上还具有冲压区可见度好，便于观察、操作；冲压热影响区和冲压变形较细；硝酸锶体积较细结晶速度较快，全位置冲压性能良好；对锈污敏感度低的优点。

机械制造特性：

（1）、钛原素的氧化CO2焊时，在静电高温作用下，CO2会分解成CO、O2和O，在冲压条件下，CO不溶于钛，也不参与化学反应，而CO2和O都有两极化的氧化性，使Fe及其它钛原素氧化。

（2）、脱氧及沟槽钛的钛化?一般来说在塞雷县中加入极少量的脱氧剂进行脱氧，此外，剩余的脱氧剂作为钛原素留在沟槽中，以弥补氧化炸裂损失并保证沟槽的化学成分要求。

熔滴过渡：

（1）、漏电过渡（短弧、细丝、小电阻）适用于薄板全位置冲压；

（2）、细颗粒过渡，粗丝、长弧、大电阻冲压；

（3）、潜弧射滴过渡（很少用）。

控制器：平特性控制器（单旋钮调节）、三相LX1、等速送丝冲压金属材料：CO2液体和塞雷县

适用范围：目前CO2液体为保护焊广泛应用于机车制造、船舶制造、汽车制造、采煤机械制造等领域。适用于冲压低碳钢、低钛钢、低钛高强钢，但是不适宜于冲压有色钛、不锈钢。尽管有资料显示CO2液体为保护焊能用于不锈钢的冲压，但不是冲压不锈钢的首选。

5.等离子焊

助水冷喷嘴等措施，能使静电的弧柱区横截面积减小，静电的环境温度、能量密度、等离子的流速都显著提高，这种用外部拘束使弧柱受到压缩的静电称作等离子弧。

等离子弧是静电的一类特殊形式，是一类具有高能量密度的静电，仍然是液体导电现象。等离子弧冲压是利用等离子弧的热量加热＆熔融钻孔和母材实现冲压的方式。

分类：穿孔型等离子焊和微束等离子焊。

穿孔型等离子弧：冲压电阻在100～300A，接点无需开坡口，不要留间隙。冲压时，等离子弧能将焊件完全熔透并逐步形成一个小通孔，熔融钛被排挤在小孔的周围，静电移动，小孔随之移动，并在后方逐步形成沟槽，从而实现单面焊双面一次成形。这种方式能冲压的板厚上限为：碳钢7mm，不锈钢10mm。

微束等离子弧：冲压电阻为0.1～30A，冲压厚度为0.025～2.5mm。此外，还有适用于铜及铜钛冲压的熔入型等离子焊，可用于厚板深熔焊或薄板高速焊以及堆焊的熔融极等离子焊，可解决铝钛等离子焊的沟通交流（变阴离子）等离子焊等工艺方式。等离子焊的主要工艺参数有冲压电阻、冲压速度、为保护气流量、离子气流量、焊枪喷嘴结构与孔径等。

等离子弧切割：利用等离子弧的高温高速弧流使切口的钛局部熔融以致蒸发，并借助高速气流或水流将熔融的金属材料吹离基体逐步形成切口的切割方式。

特征：

（1）等离子弧能量密度大，弧柱环境温度高，穿透能力强，10～12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，冲压速度快，生产率高，应力变形小。

（2）沟槽截面成酒杯状，无指状熔深问题。

（3）静电挺直性好，受弧长波动的影响，硝酸锶的波动小。

（4）静电稳定0.1A，仍具有较平的静特性，配用恒流源，可很好的进行薄板的冲压（0.1mm）。

（5）钨极内缩，防止沟槽夹钨

（6）选用小孔冲压技术，实现单面焊双面成形。

（7）设备比较复杂，液体耗量大，只宜于室内冲压。焊枪的可达性比TIG差。

（8）静电直径小，需要焊枪轴线与沟槽中线更准确地对中。

机械制造化学反应：单一，只有蒸发

控制器：陡降控制器、三相正接；冲压铝镁时用沟通交流、陡降控制器、需引弧、稳弧措施。冲压金属材料：为保护液体、钨极

适用范围：广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜钛、钛及钛钛、钛钢、不锈钢、钼等钛的冲压，如钛钛的导弹壳体，飞机上的一些薄壁容器等。

6 .管状塞雷县静电焊

管状塞雷县静电焊也是利用连续送进的塞雷县与钻孔之间熔融的静电为热源来进行冲压的，能认为是熔融极液体为保护焊的一类类型。所使用的塞雷县是管状塞雷县，管内装有各式各样组分的銲接。冲压时，外加为保护液体，主要是CO2。銲接熔融分解或熔融，起着造渣为保护溶池、渗钛及稳弧等作用。 管状塞雷县静电焊除具有上述熔融极液体为保护静电焊的优点外，由于管内銲接的作用，使之在机械制造上更具优点。管状塞雷县静电焊能应用于大多数黑色钛各式各样接点的冲压。管状塞雷县静电焊在一些工业先进国家已得到广泛应用。 管状塞雷县即现在所说的药芯塞雷县