前言

计算机、电子、信息等新技术的迅速发展与应用，促进了包括焊接在内的传统制造业向以信息为基础的数字化、智能化方向转型，对产品制造过程和质量的信息获取与处理是焊接制造信息化的重要组成部分，其中金属熔滴的过渡和与之相关联的电弧行为及焊接电参数特征，是应用于焊接信息化技术的最直接的信息源。本书主要以获取这两个方面的特征信息为认识基础，展开对焊接材料工艺性分析和定量评价的研究和讨论。

由于电弧焊的工艺现象大多与电弧过程中熔滴行为相联系，因此讨论弧焊材料工艺性时首先要研究焊接材料在电弧过程中的物理现象，其中熔滴过渡现象是电弧物理现象中最重要的表现。本书以对焊接材料焊接时电弧现象的大量细致的观察为基础，以影响电弧物理特性的主要因素——金属过渡为切入点，对熔化极电弧焊（焊条电弧焊、CO ₂ 气体保护焊、混合气体保护焊等）焊接材料（焊条、实心焊丝、药芯焊丝等）焊接过程的熔滴过渡现象与工艺性之间的具体联系、信息特征和物理属性进行数字化分析和解读，由汉诺威分析仪提取反映焊接材料某种工艺状态对应的电弧现象的数据信息，用电弧物理参数加以描述，进一步建立工艺性判据，提出一种基于统计的定量分析和评估的方法，实现焊接材料工艺性数字化评价，这是本书的特色。

焊接材料工艺性的定量分析与评价，是信息化技术在焊接领域中具体应用的范例。

本书在2002年出版的《焊接电弧现象与焊接材料工艺性》一书的基础上增添了一些新的内容，引用了许多具有代表性的熔滴和电弧行为的高速摄影的视频资料，增强了信息的可视化。

本书共9章，在第1章引入焊接工程信息化的理念，阐明焊接制造信息的特征与属性，阐述熔化焊过程金属过渡信息的特征和弧焊过程信息的统计特征，指出熔化极电弧焊时金属熔滴过渡现象反映了焊接过程的稳定性、电弧行为的特征、熔化效率、焊接烟尘、飞溅等工艺特性及焊接冶金特性等信息，其特点是具有直观性和可视性，高速摄影技术的采用是获取这一信息的主要手段和途径。以焊接过程电弧电压、焊接电流为信息源，实时采集大量数据，采用概率密度统计法提取焊接过程质量信息的特征值，并且用统计分布图形的方式显示，用以分析和评价熔化极电弧焊过程的固有物理属性，基于计算机和信息技术的自动化、知识化和可视化为特征的汉诺威分析仪是实现这一目标的有效手段。

第2章是讨论焊条电弧焊的电弧现象与对焊条工艺性问题。在这一章中引用对电弧现象观察的实物照片阐述焊条熔滴过渡的基本形态及特征、熔滴过渡形态的波形特征、熔滴过渡形态的电弧物理特性参数的描述、熔滴过渡形态与焊条工艺性的关系、焊条电弧焊熔滴过渡形成机制及焊条工艺性设计等。

第3、4章分别讨论钛钙型、低氢型、高纤维素型及不锈钢四大类焊条的电弧物理特性，在此基础上介绍用焊接质量分析仪对钛钙型、低氢型、高纤维素型及不锈钢四大类焊条提出工艺性定量评价问题。对每一类焊条都按以下思路进行论述：该类焊条熔滴过渡形态—体现最佳焊接工艺性状态的熔滴过渡形态—描述这一熔滴过渡形态电弧物理指数—建立焊条工艺形评价判据—说明工艺性评价方法的实例。

由于四大类焊条电弧物理特性的显著差异，对每一类焊条的电弧物理特性的分析便是这两章最主要的内容，这两章最能体现焊接电弧物理现象与焊接冶金和焊接工艺性的渗透与融合。

第5章以近年来作者对药芯焊丝CO ₂ 气体保护焊（以常用的钛型药芯焊丝为对象）电弧物理现象的试验观察为基础，引用较多的高速摄影实物照片对药芯焊丝熔滴过渡形态、飞溅现象、熔渣的滞熔现象、焊接过程的烟尘、电弧行为等电弧物理现象进行描述、分析和总结，提出了若干学术观点。

第6章分别讨论药芯焊丝和实心焊丝电弧焊物理特性及工艺性评价问题。以钛型药芯焊丝为例讨论了在不同的焊接参数下（即小参数、中等参数和大参数下）药芯焊丝工艺性的评价问题，提出了以短路周期均匀性（即短路周期变异系数）为判据评价药芯焊丝工艺性的方法。

第7章讨论碱性药芯焊丝电弧物理现象，碱性药芯焊丝药芯成分含有多量的氟化物和碱性氧化物，这一渣系组成决定了碱性渣具有较大的表面张力并使其具有粗熔滴过渡的基本属性。文中分别讨论了碱性药芯焊丝的熔滴的排斥过渡和细熔滴过渡现象，在此基础上提出可以用焊接电弧电压和焊接电流的变异系数作为判据，评价焊丝的工艺性。

第8章讨论金属粉芯焊丝和自保护药芯焊丝的电弧物理特性和工艺性问题。试验表明适用于富氩气体保护焊的金属粉芯焊丝在正常的焊接参数下熔滴为射流过渡，焊接过程进入稳定状态，指出对于可用于CO ₂ 气体保护焊的金属粉芯焊丝与普通熔渣型的药芯焊丝一样，可以采用短路周期变异系数为判据对金属粉芯焊丝进行工艺性评价，而对于适用于富氩气体保护焊的焊丝则采用焊接电流变异系数为判据对其进行工艺性评价。本章对自保护药芯焊丝焊接时的熔滴与熔渣行为进行描述和分析，指出高氟化物碱性熔渣成就了自保护药芯焊丝特殊的熔滴行为，并基于自保护药芯焊丝特殊的电弧物理特性，提出了以焊接电流变异系数为判据，通过比较焊接电流变异系数值的大小，定量地判断和评价同类型不同厂商产品的工艺性差异。

本书的实用性体现在第9章，本章用了较大篇幅列举了焊接质量分析仪多个方面的应用实例，包括焊条电弧焊、药芯焊丝CO ₂ 气体保护焊和自保护药芯焊丝工艺性的评价实例、“焊接材料工艺质量分析与评估”专业版软件及应用、焊接材料制造企业用于产品质量的监测和信息化管理的案例、焊接过程质量监测的实例、焊接质量分析仪在焊接电源和焊接过程优化方面的应用实例等，体现了本书研究成果的工程应用。著作本身的目的在于使读者共享其成果并且能够应用，这些实例对读者实际应用焊接质量分析仪起着引导作用。

本书仅反映作者的某一阶段学术研究和实际工作成果。由于作者的水平以及试验工作的局限，书中存在诸多不足。近年来，随着测试技术的不断提高，作者期待对焊接电弧物理等工艺理论问题的研究在更多专业工作者的广泛关注和参与下，在深度和广度方面取得更大进展，为焊接工程的应用提供更为坚实有效的理论支持。

本书撷取了不少描述熔滴和电弧行为的高速摄影照片和视频资料，得益于太原理工大学王勇博士，中北大学张英桥博士出色的工作，在本书出版之际，作者谨向他们表示感谢。

应该特别提到，本书引用了杨林、高俊华、戴军、孟庆润和李海明等众多研究生们的工作成果，是本书内容的重要组成部分，本书的出版是对他们工作成果的标榜。

作者