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