电弧焊的发展
电弧焊的历史
第一次实际应用 一个彩虹 1882 年，N.N. Benardos 在圣彼得堡创造了“通过电流的直接作用连接和分离金属的方法”，他将其称为“electrohephaestus”。
根据N. S. Kurnakov、O. D. Khvolson等院士的结论，这种方法的本质是将被加工物接在电源的一极，煤到电源的另一极，被加工物与电源之间形成电压电弧。当金属被加热和熔化时，煤产生的作用类似于喷灯火焰产生的作用。将特殊的碳或其他导电电极插入支架中，并用手支撑电弧。
1888 - 1890 年，采矿工程师 N.G. 改进了利用电弧热量焊接金属的方法。Slavyanov，他专门用金属电极代替了碳电极，并开发了一种半自动装置，用于在金属电极燃烧和维持电弧期间为其供电，他称之为“熔炉”。
方法的本质 电弧焊, 由才华横溢的工程师发明家 N.N. Benardos 和 N.G. Slavyanov 的工作创造，至今仍保持不变，其特征如下：电极和产品连接部分之间形成的电弧熔化了基础材料产品以其热量熔化提供给电弧火焰区的电极——一种填充材料，以熔融金属滴的形式填充接头并与产品的基体金属熔合。在这种情况下，通过选择合适的模式来调节电弧的总发热量，其主要参数是电流。
在实际应用中，对方法进行了大量的改进，并没有改变工艺的本质，反而增加了实用价值。所创造的焊接方法的发展伴随着焊接技术能源基础的发展，朝着提高焊接质量和生产率的方向发展。
促成这一发展的主要条件是：
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确保电弧稳定运行；
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获得适当的连接质量和强度。
第一个条件是通过创建具有由焊接条件下电弧特性决定的特性的能源来满足的。
电弧作为焊接过程中主要的加热源和能量消耗源，具有动态负载的特征，其中，在以百分之一秒为单位测量的时间间隔内，电弧电路中会出现电气状态的急剧变化。
电极的熔化和金属从电极到工件的转移导致电弧长度的急剧波动和电弧电源以非常短的间隔反复短路（每秒高达 30 次）。在这种情况下，电流和电压不会保持恒定，而是从某个值瞬时变化到最大值，反之亦然。
负载的这种突然变化扰乱了电弧系统的平衡状态—— 电流源…为了使电弧在一定电流值下长时间燃烧，不熄灭也不转化为其他形式的放电，提供电弧的电流源必须对发生的变化做出快速反应电弧模式并确保其稳定运行。
在电焊工程发展的早期，这是在内置镇流电阻器的帮助下完成的，以限制电流并依次平息电机主电路中的电弧。随后，创造了具有下降特性和低磁惯性的特殊电源，完全满足了焊接电弧特性的要求。
随着电焊工程的发展，进行了研究，以建立焊接条件下电弧静态特性的主要参数，并研究能源的最佳条件和主要电气参数及其对焊接的影响。焊接时电弧燃烧的稳定性和连续性。
在接下来的时期，基于对电焊机过程的静力学和动力学的研究，开发了焊机系统和设备的分类，并创建了焊机的统一广义理论。
电弧焊工艺特点
电弧焊的过程是一个非常复杂的物理、化学和电现象的综合体，在极短的时间内在各个阶段连续发生。与熔化金属的传统冶金工艺相比，焊接工艺不同：
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小体积的熔融金属浴；
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金属加热的高温，高速和局部加热会导致高温梯度：
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应用金属和贱金属之间不可分割的联系，后者可以说是前者的一种形式。
因此，小体积焊池中加热和熔融的金属被大量较低温度的母材包围。当然，这种情况决定了金属的高加热和冷却速率，因此决定了熔池中发生的反应的性质和方向。
通过弧隙，熔融的附加金属暴露在高温的电弧气氛中，这导致金属氧化并从中吸收气体，并且在电弧中观察到惰性气体（主要是氮气）的活化电弧，其活性在传统冶金过程中可以忽略不计。
焊池中的熔融金属也暴露在电弧气氛中，金属与其吸收的杂质和气体之间发生物理化学反应。作为这些现象的结果，熔敷的焊缝金属具有增加的氧和氮含量，众所周知，这降低了金属的机械特性。
当金属进入电弧并在铁中的杂质处保持熔融状态时，以及合金添加物燃烧，这也使金属的机械性能恶化。杂质燃烧过程中形成的气体，以及熔融金属凝固过程中溶解在金属中的气体，会导致熔敷金属中形成空隙和气孔。
因此，焊接过程中发生的过程很难获得高质量的焊接金属。事实证明，如果不采取特殊措施，就不可能获得特性接近焊接金属特性的焊缝，这是焊接质量的主要指标。
电弧焊工艺的改进
现有电弧焊方法中提高金属接头质量和强度的主要措施是使用特殊涂层——电极上的涂层。
在初期，此类涂层的作用是促进点火并由于其电离作用而增加电弧的稳定性。后来，随着厚涂层或高质量涂层的发展，其功能除了增加电弧的稳定性外，还改善了熔敷金属的化学成分和结构，显着提高了焊接质量。观察到的。
电极上特殊涂层的开发使得近年来在水下焊接和切割金属的基本方法的应用成为可能。在这种情况下，电极上涂层的目的也是（由于它们比电极燃烧慢）在电弧周围保持保护罩并形成气泡，电弧在气泡中燃烧，涂层燃烧时释放出气体.
在提高焊接连接质量的同时，观察到焊接生产率的提高，这在手工焊接中是通过增加焊接电弧的功率同时增加金属电极的直径来实现的。功率的显着增加和电极尺寸的增加导致手动焊接被自动焊接取代。
电极涂层-涂层问题是自动焊接的最大困难，没有它，现代要求下的高质量焊接几乎是不可能的。
一个成功的解决方案是将碎粒状焊剂涂层送入基体金属而不是电极。在这种情况下，电弧在助焊剂层下燃烧，因此电弧的热量得到更有效的利用，并且接缝不会暴露在空气中。这种添加是对基本金属电极焊接工艺的改进，大大提高了生产率并提高了焊接质量。
使用用于焊接电弧的现代能源来控制待连接金属的热状态的能力使得可以实现从材料的塑料状态到液态、熔融状态的连接过程的所有过渡形式。这种情况开辟了新的可能性，不仅可以连接不同的金属，还可以连接非金属材料。
随着技术焊接工艺的改进，焊接结构的强度和可靠性增加。在初期，当焊接过程完全由手工完成时，电弧焊被用于所有类型的修复和修复工作。
电弧焊作为当前主要的先进工艺之一的重要性是不可否认的。在各个行业使用焊接的经验清楚地证明，这种金属加工方法不仅可以节省金属（25-50%），而且可以显着加快所有类型金属结构的生产速度。
该过程的机械化和自动化的发展，旨在不断提高生产率，结合焊接质量和强度的稳步提高，进一步扩大了其应用范围。目前，电弧焊是生产在低温和高温下承受静态和动态负载的所有类型金属结构的主要技术工艺。
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