碳弧焊详解：设备、工艺流程与应用场景
什么是碳弧焊？
碳弧焊（CAW）是利用非消耗性碳（石墨）电极与工件间电弧加热金属使其熔合的工艺。碳弧焊中用碳电极在电极与被接合材料间产生电弧。
这是最早开发的电弧焊工艺，但如今应用较少，已被双碳弧焊等变体取代。电弧焊目的是在分离金属间形成结合。电弧产生3000℃以上高温，使分离金属熔合成一体。
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历史溯源
无电弧无碳弧焊。1800年汉弗里·戴维爵士发现电弧。1881年尼古拉·贝纳尔多斯和斯坦尼斯拉夫·奥尔谢夫斯基发明CAW工艺，初名Elektrogefest。
设备构成
- 电极： 直径约3-22mm
- 电源： CAW用直流焊机，可为旋转式或整流式
- 电极夹： 能否用常规电极夹？不能。工艺温度极高，常规夹具无法胜任
碳弧焊工作原理
电极与母材间产生电弧。电弧热熔化母材。熔融金属凝固后在指定区域形成所需焊缝。可根据产生电流调整电极尺寸。
CAW变体之一是双碳弧焊（TCAW），工艺略有不同。
TCAW使用特种电极：一碳电极可动并接触另一电极产生弧。TCAW用交流电。电极应等速烧损。
碳弧焊优势
- 设备和焊接操作成本低
- 对操作员技能要求不高
- 易于自动化
- 工件变形小
碳弧焊劣势
- 焊缝质量不稳定（气孔）
- 电极碳污染焊缝金属生成碳化物
制造工艺