通过电离电极间的气体介质形成强烈而持久的电弧,电弧释放大量热量迅速将被焊工件局部加热到熔化状态,电弧移开被焊工件的熔化位置后液态金属迅速凝固形成焊缝。
以电弧作为热源的熔焊方法。简称弧焊。
通过电离电极间的气体介质形成强烈而持久的电弧,电弧释放大量热量迅速将被焊工件局部加热到熔化状态,电弧移开被焊工件的熔化位置后液态金属迅速凝固形成焊缝。
连续电弧放电现象发现于19世纪初并被提出可用于焊接,然而19世纪80年代才相继出现了碳极电弧焊和金属极电弧焊。20世纪初药皮电极的出现让电弧更加稳定,20世纪10年代三相电和交流电相继用于电弧焊接中,但是并未得到推广。第一次世界大战中,英国率先将电弧焊技术用于造船业,随后美国也用电弧焊进行船只修复。同时,德国首先将电弧焊技术用于飞机制造中。20世纪20年代,英国用电弧焊完成了完全焊接的船体。20世纪20年代之后,焊接技术的快速发展使焊接取代铆接成为一种连接金属的主要手段。自动送丝的出现使焊接效率大幅提高,保护气体的运用使焊接质量明显提高。20世纪中叶,大量新型弧焊技术的出现使电弧焊技术有了很大发展。20世纪30年代出现的埋弧焊至今仍被广泛应用。同期,电弧焊被成功应用在水下焊接中。经过几十年的发展后,钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊均在20世纪40年代得到最终完善并开始大范围应用。此外还有20世纪50年代出现的二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊和60年代出现的气电立焊等。电弧焊正在向进一步提高质量和生产过程自动化方向发展。
电弧焊的共同点是利用电极间的电弧产热使被焊工件熔合在一起。根据所用的电极材料及其功能,可将电弧焊分为非熔化极电弧焊和熔化极电弧焊两大类。前者的电极材料为碳或钨,焊接时仅起导电作用。后者的电极为焊条或焊丝,焊接时它们起导电作用,还会熔化,起填充金属的作用与熔化的工件一起形成焊缝。因此,焊条芯或焊丝的金属必须与工件的材料具有冶金相容性。此外,为防止焊接过程中大气对熔化金属的污染,必须采取保护措施。图1 手工电弧焊根据保护的方式不同可分为用焊条的电弧焊、有熔剂的埋弧焊和用保护气体的气体保护焊。根据保护气体的性能不同又可分为惰性气体(氩或氦)和活性气体(二氧化碳)两类保护气体焊。另外,根据焊接时电弧的移动方式和熔化极的送进方式又可分为手工焊(图1)、自动焊(图2)或半自动焊。根据电弧电极的数量,可分为单电极电弧焊、双电极电弧焊和多电极电弧焊;若被焊工件不作为电极的一极,还可进一步细分出间接电弧焊。根据以上各种分类,从最主要的电弧特点、焊接过程特点、焊接材料冶金特点和焊接工艺特点出发,可组合成许多不同的电弧焊方法。
电弧焊有电弧温度高、热量集中且容易控制等特点。各种金属材料,包括碳钢、低合金钢、耐热钢、高强度钢、铸铁等钢铁材料,镁、铝、铜、镍、钛等有色金属及其合金,钨、钼、钽、铌等难熔金属及其合金等都可选用适当种类的电弧焊进行焊接。