電弧焊的發展
電弧焊的歷史
第一次實際應用 一個彩虹 1882 年，N.N. Benardos 在聖彼得堡創造了“通過電流的直接作用連接和分離金屬的方法”，他將其稱為“electrohephaestus”。
根據N. S. Kurnakov、O. D. Khvolson等院士的結論，這種方法的本質是將被加工物接在電源的一極，煤到電源的另一極，被加工物與電源之間形成電壓電弧。當金屬被加熱和熔化時，煤產生的作用類似於噴燈火焰產生的作用。將特殊的碳或其他導電電極插入支架中，並用手支撐電弧。
1888 - 1890 年，採礦工程師 N.G. 改進了利用電弧熱量焊接金屬的方法。Slavyanov，他專門用金屬電極代替了碳電極，並開發了一種半自動裝置，用於在金屬電極燃燒和維持電弧期間為其供電，他稱之為“熔爐”。
方法的本質 電弧焊, 由才華橫溢的工程師發明家 N.N. Benardos 和 N.G. Slavyanov 的工作創造，至今仍保持不變，其特徵如下：電極和產品連接部分之間形成的電弧熔化了基礎材料產品以其熱量熔化提供給電弧火焰區的電極——一種填充材料，以熔融金屬滴的形式填充接頭並與產品的基體金屬熔合。在這種情況下，通過選擇合適的模式來調節電弧的總發熱量，其主要參數是電流。
在實際應用中，對方法進行了大量的改進，並沒有改變工藝的本質，反而增加了實用價值。所創造的焊接方法的發展伴隨著焊接技術能源基礎的發展，朝著提高焊接質量和生產率的方向發展。
促成這一發展的主要條件是：
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確保電弧穩定運行；
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獲得適當的連接質量和強度。
第一個條件是通過創建具有由焊接條件下電弧特性決定的特性的能源來滿足的。
電弧作為焊接過程中主要的加熱源和能量消耗源，具有動態負載的特徵，其中，在以百分之一秒為單位測量的時間間隔內，電弧電路中會出現電氣狀態的急劇變化。
電極的熔化和金屬從電極到工件的轉移導致電弧長度的急劇波動和電弧電源以非常短的間隔反复短路（每秒高達 30 次）。在這種情況下，電流和電壓不會保持恆定，而是從某個值瞬時變化到最大值，反之亦然。
負載的這種突然變化擾亂了電弧系統的平衡狀態—— 電流源…為了使電弧在一定電流值下長時間燃燒，不熄滅也不轉化為其他形式的放電，提供電弧的電流源必須對發生的變化做出快速反應電弧模式並確保其穩定運行。
在電焊工程發展的早期，這是在內置鎮流電阻器的幫助下完成的，以限制電流並依次平息電機主電路中的電弧。隨後，創造了具有下降特性和低磁慣性的特殊電源，完全滿足了焊接電弧特性的要求。
隨著電焊工程的發展，進行了研究，以建立焊接條件下電弧靜態特性的主要參數，並研究能源的最佳條件和主要電氣參數及其對焊接的影響。焊接時電弧燃燒的穩定性和連續性。
在接下來的時期，基於對電焊機過程的靜力學和動力學的研究，開發了焊機系統和設備的分類，並創建了焊機的統一廣義理論。
電弧焊工藝特點
電弧焊的過程是一個非常複雜的物理、化學和電現象的綜合體，在極短的時間內在各個階段連續發生。與熔化金屬的傳統冶金工藝相比，焊接工藝不同：
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小體積的熔融金屬浴；
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金屬加熱的高溫，高速和局部加熱會導致高溫梯度：
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應用金屬和賤金屬之間不可分割的聯繫，後者可以說是前者的一種形式。
因此，小體積焊池中加熱和熔融的金屬被大量較低溫度的母材包圍。當然，這種情況決定了金屬的高加熱和冷卻速率，因此決定了熔池中發生的反應的性質和方向。
通過弧隙，熔融的附加金屬暴露在高溫的電弧氣氛中，這導致金屬氧化並從中吸收氣體，並且在電弧中觀察到惰性氣體（主要是氮氣）的活化電弧，其活性在傳統冶金過程中可以忽略不計。
焊池中的熔融金屬也暴露在電弧氣氛中，金屬與其吸收的雜質和氣體之間發生物理化學反應。作為這些現象的結果，熔敷的焊縫金屬具有增加的氧和氮含量，眾所周知，這降低了金屬的機械特性。
當金屬進入電弧並在鐵中的雜質處保持熔融狀態時，以及合金添加物燃燒，這也會使金屬的機械性能惡化。雜質燃燒過程中形成的氣體，以及熔融金屬凝固過程中溶解在金屬中的氣體，會導致熔敷金屬中形成空隙和氣孔。
因此，焊接過程中發生的過程很難獲得高質量的焊接金屬。事實證明，如果不採取特殊措施，就不可能獲得特性接近焊接金屬特性的焊縫，這是焊接質量的主要指標。
電弧焊工藝的改進
現有電弧焊方法中提高金屬接頭質量和強度的主要措施是使用特殊塗層——電極上的塗層。
在初期，此類塗層的作用是促進點火併由於其電離作用而增加電弧的穩定性。後來，隨著厚塗層或高質量塗層的發展，其功能除了增加電弧的穩定性外，還改善了熔敷金屬的化學成分和結構，顯著提高了焊接質量。觀察到的。
電極上特殊塗層的開發使得近年來在水下焊接和切割金屬的基本方法的應用成為可能。在這種情況下，電極上塗層的目的也是（由於它們比電極燃燒慢）在電弧周圍保持保護罩並形成氣泡，電弧在氣泡中燃燒，塗層燃燒時釋放出氣體.
在提高焊接連接質量的同時，觀察到焊接生產率的提高，這在手工焊接中是通過增加焊接電弧的功率同時增加金屬電極的直徑來實現的。功率的顯著增加和電極尺寸的增加導致手動焊接被自動焊接取代。
自動焊接的最大困難是由電極塗層問題造成的，沒有它，現代要求下的高質量焊接幾乎是不可能的。
一個成功的解決方案是將碎粒狀焊劑塗層送入基體金屬而不是電極。在這種情況下，電弧在助焊劑層下燃燒，從而更有效地利用電弧的熱量，並防止接縫暴露在空氣中。這種添加是對基本金屬電極焊接工藝的改進，大大提高了生產率並提高了焊接質量。
使用用於焊接電弧的現代能源控制待連接金屬的熱狀態的能力使得實現連接過程從塑料到液態、熔融狀態的材料的所有過渡形式成為可能。這種情況開闢了新的可能性，不僅可以連接不同的金屬，還可以連接非金屬材料。
隨著技術焊接工藝的改進，焊接結構的強度和可靠性增加。在初期，當焊接過程完全由手工完成時，電弧焊被用於所有類型的修復和修復工作。
電弧焊作為當前主要的先進工藝之一的重要性是不可否認的。各個行業使用焊接的經驗清楚地證明，這種金屬加工方法不僅可以節省金屬 (25 — 50%)，而且可以顯著加快所有類型金屬結構的生產速度。
工藝機械化和自動化的發展，旨在不斷提高生產率，結合焊接質量和強度的穩步提高，進一步擴大了其應用範圍。目前，電弧焊是生產在低溫和高溫下靜態和動態負載下運行的所有類型金屬結構的領先技術工藝。
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