焊接物理基礎

第1章緒論/001

第1篇焊接電弧/003
第2章氣體基本理論/004
2.1理想氣態(tài)方程004
2.1.1宏觀與微觀004
2.1.2溫度的概念005
2.1.3理想氣體狀態(tài)方程006
2.1.4分子的碰撞007
2.2麥克斯韋分布008
2.2.1理想氣體的壓強008
2.2.2能量均分定理011
2.2.3氣體分子速率分布的測定012
2.2.4麥克斯韋速率分布函數013
2.2.5麥克斯韋分布數學推導014
2.3玻爾茲曼關系016
2.3.1重力場中分子數縱向分布016
2.3.2玻爾茲曼分布函數017

第3章等離子體基本理論/021
3.1等離子體概述021
3.1.1等離子體介紹021
3.1.2等離子體性質022
3.1.3等離子體應用023
3.2等離子體中的微觀運動023
3.2.1單個粒子的運動023
3.2.2粒子間的碰撞028
3.2.3原子激發(fā)與電離031
3.3等離子體的宏觀性質033
3.3.1等離子體基本方程033
3.3.2等離子體的電中性034
3.3.3粒子流動與密度分布037
3.3.4能量平衡與粒子數平衡042
3.4氣體放電與等離子體的形成043
3.4.1氣體絕緣擊穿043
3.4.2氣體放電起始電壓045
3.4.3氣體放電中的等離子體狀態(tài)046
3.5放電現象049
3.5.1輝光放電049
3.5.2電弧放電051
3.5.3電暈放電053
3.5.4火花放電053

第4章電弧物理基礎/057
4.1氣體電離057
4.1.1電離的種類058
4.1.2多原子分子分解體059
4.1.3Saha公式060
4.2金屬中的電子063
4.2.1特魯德模型063
4.2.2量子化模型066
4.2.3自由電子的比熱069
4.2.4金屬的電導率和熱導率071
4.3電子發(fā)射072
4.3.1熱電子發(fā)射073
4.3.2自發(fā)射/場致發(fā)射075
4.3.3光電子發(fā)射076
4.3.4粒子碰撞發(fā)射077
4.4逸出功和接觸勢差077
4.4.1逸出功077
4.4.2接觸勢差080

第5章焊接電弧現象/082
5.1焊接電弧082
5.1.1電弧基礎082
5.1.2電弧基本結構083
5.2弧柱現象086
5.2.1弧柱中的電子流和離子流086
5.2.2弧柱的電導率和熱導率087
5.2.3弧柱熱量輸入與耗散093
5.2.4弧柱溫度及溫度分布097
5.2.5最小電壓原理099
5.2.6電弧雙極性擴散101
5.3陰極現象104
5.3.1電弧陰極的物理特征104
5.3.2陰極斑點105
5.3.3陰極前電子流與正離子流的比率108
5.3.4陰極熱平衡109
5.3.5陰極前的收縮區(qū)——正離子流理論111
5.4陽極現象111
5.4.1陽極區(qū)與陽極壓降111
5.4.2陽極輸入功率113
5.4.3陽極溫度——陽極的熔化和蒸發(fā)114
5.4.4陽極斑點115
5.5電弧相關物理量測量方法120
5.5.1電弧溫度分布和電子密度120
5.5.2電流密度分布126
5.5.3熔池表面溫度分布132
5.5.4電弧壓力分布133

第6章焊接電弧特性/136
6.1電弧靜特性136
6.1.1不同類型電弧的靜特性136
6.1.2影響電弧靜特性的因素143
6.2電弧動特性145
6.2.1直流電弧動特性145
6.2.2交流電弧動特性147
6.2.3電弧動特性的影響因素149
6.2.4交流電弧溫度變化150
6.2.5交流電弧穩(wěn)定性151
6.3GTAW電弧穩(wěn)定性156
6.3.1鎢電極特性156
6.3.2電弧磁偏吹158
6.3.3電弧其他現象160
6.4特殊電弧的特性162
6.4.1壓縮電弧特性162
6.4.2鎢極氦弧焊電弧特性166

第2篇熔滴過渡/171
第7章焊接過程熔化現象/172
7.1焊條熔化分析172
7.1.1焊條的熱源及熔化速度172
7.1.2影響焊條熔化的因素174
7.2熔化極氣保焊絲熔化分析175
7.2.1熔化極氣保焊絲的熔化熱源175
7.2.2焊絲的熔化速度和比熔化量177
7.2.3影響焊絲熔化的因素178
7.3電弧穩(wěn)定性分析及自調節(jié)180
7.3.1電弧自調節(jié)180
7.3.2電弧反應速度185
7.3.3含焊機的焊接過程穩(wěn)定性分析187
7.4焊接飛濺及煙塵188
7.4.1焊接飛濺188
7.4.2預防焊接飛濺的措施190
7.4.3焊接煙塵191

第8章熔滴過渡/195
8.1熔滴過渡概論195
8.1.1熔滴上的作用力195
8.1.2作用力效果分析197
8.1.3熔滴過渡的主要形式200
8.2熔滴過渡模型206
8.2.1靜態(tài)力學平衡模型206
8.2.2收縮不平衡模型207
8.2.3動態(tài)熔滴分離模型的分析210
8.3熔滴過渡控制219
8.3.1一脈一滴219
8.3.2STT（表面張力過渡技術）223
8.3.3CMT（冷金屬過渡技術）225
8.4高效焊接技術227
8.4.1雙絲MIG/MAG焊227
8.4.2雙絲（或多絲）埋弧焊230
8.4.3三絲GMAW技術231
8.4.4TIG-MIG復合焊233
8.4.5激光-TIG復合焊235
8.4.6激光MIG/MAG復合焊236
8.4.7多元氣體保護焊——TIME焊接238
8.5熔滴過渡的觀察與測量239
8.5.1熔滴過渡的觀察239
8.5.2熔滴過渡的測量239

第3篇焊接熔池/242
第9章焊接熱過程/243
9.1焊接熱過程概論243
9.1.1焊接熱過程的基本特點243
9.1.2焊接熱過程的熱效率243
9.2焊接熱源模型245
9.2.1點、線、面三種熱源模型245
9.2.2高斯熱源模型246
9.2.3雙橢球熱源模型248
9.2.4廣義雙橢球熱源模型249
9.2.5其他熱源模式250
9.3焊接溫度場的分布規(guī)律252
9.3.1運動熱源的溫度場252
9.3.2焊接溫度場的影響因素258
9.3.3焊接熱循環(huán)260
9.3.4焊接溫度場的測試269
9.4母材熔化特征和焊縫形狀尺寸272
9.4.1母材熔化斷面形態(tài)272
9.4.2焊縫形狀尺寸274
9.5焊縫成形及缺陷控制275
9.5.1焊接參數與工藝的影響275
9.5.2焊縫成形缺陷及形成原因276
9.5.3焊縫缺陷控制279

第10章熔池行為/281
10.1熔池受力分析281
10.1.1熔池表面受力281
10.1.2熔池內部受力285
10.1.3量綱分析286
10.2熔池表面形貌及行為288
10.2.1熔池表面形貌288
10.2.2熔池表面振蕩293
10.2.3熔池表面行為演化303
10.3熔池流動行為311
10.3.1熔池表面流動行為311
10.3.2熔池內部流動315
10.3.3熔池流動對焊接質量的影響317
10.3.4咬邊及駝峰焊道319
10.4深熔焊的熔池流動特征322
10.4.1激光深熔焊的熔池流動特征322
10.4.2深熔焊工藝對熔池流動的影響323

參考文獻/324