焊接物理基础/黄健康

第1章绪论/001

第1篇焊接电弧/003

第2章气体基本理论/004

2.1理想气态方程004

2.1.1宏观与微观004

2.1.2温度的概念005

2.1.3理想气体状态方程006

2.1.4分子的碰撞007

2.2麦克斯韦分布008

2.2.1理想气体的压强008

2.2.2能量均分定理011

2.2.3气体分子速率分布的测定012

2.2.4麦克斯韦速率分布函数013

2.2.5麦克斯韦分布数学推导014

2.3玻尔兹曼关系016

2.3.1重力场中分子数纵向分布016

2.3.2玻尔兹曼分布函数017

第3章等离子体基本理论/021

3.1等离子体概述021

3.1.1等离子体介绍021

3.1.2等离子体性质022

3.1.3等离子体应用023

3.2等离子体中的微观运动023

3.2.1单个粒子的运动023

3.2.2粒子间的碰撞028

3.2.3原子激发与电离031

3.3等离子体的宏观性质033

3.3.1等离子体基本方程033

3.3.2等离子体的电中性034

3.3.3粒子流动与密度分布037

3.3.4能量平衡与粒子数平衡042

3.4气体放电与等离子体的形成043

3.4.1气体绝缘击穿043

3.4.2气体放电起始电压045

3.4.3气体放电中的等离子体状态046

3.5放电现象049

3.5.1辉光放电049

3.5.2电弧放电051

3.5.3电晕放电053

3.5.4火花放电053

第4章电弧物理基础/057

4.1气体电离057

4.1.1电离的种类058

4.1.2多原子分子分解体059

4.1.3Saha公式060

4.2金属中的电子063

4.2.1特鲁德模型063

4.2.2量子化模型066

4.2.3自由电子的比热069

4.2.4金属的电导率和热导率071

4.3电子发射072

4.3.1热电子发射073

4.3.2自发射/场致发射075

4.3.3光电子发射076

4.3.4粒子碰撞发射077

4.4逸出功和接触势差077

4.4.1逸出功077

4.4.2接触势差080

第5章焊接电弧现象/082

5.1焊接电弧082

5.1.1电弧基础082

5.1.2电弧基本结构083

5.2弧柱现象086

5.2.1弧柱中的电子流和离子流086

5.2.2弧柱的电导率和热导率087

5.2.3弧柱热量输入与耗散093

5.2.4弧柱温度及温度分布097

5.2.5最小电压原理099

5.2.6电弧双极性扩散101

5.3阴极现象104

5.3.1电弧阴极的物理特征104

5.3.2阴极斑点105

5.3.3阴极前电子流与正离子流的比率108

5.3.4阴极热平衡109

5.3.5阴极前的收缩区——正离子流理论111

5.4阳极现象111

5.4.1阳极区与阳极压降111

5.4.2阳极输入功率113

5.4.3阳极温度——阳极的熔化和蒸发114

5.4.4阳极斑点115

5.5电弧相关物理量测量方法120

5.5.1电弧温度分布和电子密度120

5.5.2电流密度分布126

5.5.3熔池表面温度分布132

5.5.4电弧压力分布133

第6章焊接电弧特性/136

6.1电弧静特性136

6.1.1不同类型电弧的静特性136

6.1.2影响电弧静特性的因素143

6.2电弧动特性145

6.2.1直流电弧动特性145

6.2.2交流电弧动特性147

6.2.3电弧动特性的影响因素149

6.2.4交流电弧温度变化150

6.2.5交流电弧稳定性151

6.3GTAW电弧稳定性156

6.3.1钨电极特性156

6.3.2电弧磁偏吹158

6.3.3电弧其他现象160

6.4特殊电弧的特性162

6.4.1压缩电弧特性162

6.4.2钨极氦弧焊电弧特性166

第2篇熔滴过渡/171

第7章焊接过程熔化现象/172

7.1焊条熔化分析172

7.1.1焊条的热源及熔化速度172

7.1.2影响焊条熔化的因素174

7.2熔化极气保焊丝熔化分析175

7.2.1熔化极气保焊丝的熔化热源175

7.2.2焊丝的熔化速度和比熔化量177

7.2.3影响焊丝熔化的因素178

7.3电弧稳定性分析及自调节180

7.3.1电弧自调节180

7.3.2电弧反应速度185

7.3.3含焊机的焊接过程稳定性分析187

7.4焊接飞溅及烟尘188

7.4.1焊接飞溅188

7.4.2预防焊接飞溅的措施190

7.4.3焊接烟尘191

第8章熔滴过渡/195

8.1熔滴过渡概论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熔滴过渡的主要形式200

8.2熔滴过渡模型206

8.2.1静态力学平衡模型206

8.2.2收缩不平衡模型207

8.2.3动态熔滴分离模型的分析210

8.3熔滴过渡控制219

8.3.1一脉一滴219

8.3.2STT（表面张力过渡技术）223

8.3.3CMT（冷金属过渡技术）225

8.4高效焊接技术227

8.4.1双丝MIG/MAG焊227

8.4.2双丝（或多丝）埋弧焊230

8.4.3三丝GMAW技术231

8.4.4TIG-MIG复合焊233

8.4.5激光-TIG复合焊235

8.4.6激光MIG/MAG复合焊236

8.4.7多元气体保护焊——TIME焊接238

8.5熔滴过渡的观察与测量239

8.5.1熔滴过渡的观察239

8.5.2熔滴过渡的测量239

第3篇焊接熔池/242

第9章焊接热过程/243

9.1焊接热过程概论243

9.1.1焊接热过程的基本特点243

9.1.2焊接热过程的热效率243

9.2焊接热源模型245

9.2.1点、线、面三种热源模型245

9.2.2高斯热源模型246

9.2.3双椭球热源模型248

9.2.4广义双椭球热源模型249

9.2.5其他热源模式250

9.3焊接温度场的分布规律252

9.3.1运动热源的温度场252

9.3.2焊接温度场的影响因素258

9.3.3焊接热循环260

9.3.4焊接温度场的测试269

9.4母材熔化特征和焊缝形状尺寸272

9.4.1母材熔化断面形态272

9.4.2焊缝形状尺寸274

9.5焊缝成形及缺陷控制275

9.5.1焊接参数与工艺的影响275

9.5.2焊缝成形缺陷及形成原因276

9.5.3焊缝缺陷控制279

第10章熔池行为/281

10.1熔池受力分析281

10.1.1熔池表面受力281

10.1.2熔池内部受力285

10.1.3量纲分析286

10.2熔池表面形貌及行为288

10.2.1熔池表面形貌288

10.2.2熔池表面振荡293

10.2.3熔池表面行为演化303

10.3熔池流动行为311

10.3.1熔池表面流动行为311

10.3.2熔池内部流动315

10.3.3熔池流动对焊接质量的影响317

10.3.4咬边及驼峰焊道319

10.4深熔焊的熔池流动特征322

10.4.1激光深熔焊的熔池流动特征322

10.4.2深熔焊工艺对熔池流动的影响323

参考文献/324