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第一章 焊接电弧 (2)电场作用下的电离 (3)光电离 3. 电子发射 (1)热发射(2)电场发射 (3)光发射 (4)粒子碰撞发射 4.负离子的产生 5.带电粒子的扩散和复合现象 (1)扩散(2)复合 三、电弧各区域的导电机理(一)电孤的区域组成 五、电弧的静特性 §l-2 焊接电弧的产生及温度分布 一、焊接电弧的产热机构 (一)弧柱的产热机构 产热说明: (二)阴极区的产热机构 (三)阳极区的产热机构 二、焊接电弧的热效率及能量密度 三、电弧温度和能量密度分布 §1-3 电弧力及其影响因索 二、电弧力的影响因素 §l-4 交流电弧的特点 一、交流电弧的燃烧过程 二、交流电弧的特点 * 返章首 退出 §l-1 电弧的物理基础 §l-2 焊接电弧的产生及温度分布 §1-3 电弧力及影响因素 §1-4 交流电弧的特点 §l-1 电弧的物理基础一、气体放电的基本概念 一、气体放电的基本概念 §l-1 电弧的物理基础 正常状态下,气体中不含带电粒子,由中性分子或原子组成,它们虽可自由移动,但不会受电场作用而产生定向运动,故气体是不导电的。 因此要使正常状态的气体导电,就必须先有一个产生带电粒子的过程,然后才能呈现导电性能。 金属中的自由电子可以移动,但金属中的离子则不能自由移动;而气体中所有的组成粒子,皆可自由移动,故气体的导电过程和规律,与金属有明显的不同。 二、电弧中带电粒子的产生过程 电弧,由两个电极和它们之间导电的气体空间所组成。电弧中的带电粒子,主要依靠气体的电离和电极的电子发射这两个物理过程所产生,同时还伴随一些其它过程,如:解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等。 二、电弧中带电粒子的产生过程 1.电离 1.电离 在一定条件下,中性气体分子或原子,分离为正离子和电子的现象,称力电离。 常态下的气体粒子(分于或原子),受外来能量的作用,失去一个或多个电子后则成为正离子。 一个气体分子或原子,常态下由数量相等的正电荷(原子核)和负电荷(电子)构成,对外界呈中性,因而不导电。要使其电离而导电,就需要对其施加外来能量,使其发生电离。 使中性气体粒于失去第一个电子所需要的最低外加能量,称为第一电离能。 通常以电子伏(eV)为单位。若以伏表示则为电离电压。生成的正离子称为一价正离子,这种电离称为一次电离。一个电子伏(eV),就是一个电子迈过一伏电位差空间所取得的能量。 能量传递:(1)碰撞传递(2)光辐射传递 (1)碰撞传递 气体粒子,在空间总是处于不规则的运动状态,只有在热力学温度为0K时,气体粒子将停止运动。各个粒子以某一速度运动时,就具有一定的动能,而且可能互相频繁地碰撞。粒子在相互碰撞时将伴随能量的转移,粒子以这种形式传递能量方式称为碰撞传递。 (2)光辐射传递 向气体粒子传递能量的另一种途径是光辐射,也就是说中性气体粒子可以接受外界以光量子形式所施加的能量,提高其内能并改变其内部结构,使气体粒子被激励或电离。 2 .电离种类 (1)热电离 2.电离种类 电弧中气体粒子的电离,根据所施加的外部能量种类的不同,而分为三类。 (1)热电离 中性气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。 因为根据气体分子运动理论,气体的温度高低意味着气体粒子(包括中性粒子、电子和离子)总体动能的大小,亦即气体粒子平均运动速度的快慢。 (3)光电离 中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。 当气体中有电场作用时,带电粒子除了作无规则的热运动外,尚产生一个受电场影响的定向运动。正、负带电粒子定向运动方向相反,电场对带电粒子在电场方向的运动起加速作用,会将电能转换为带电粒子的动能,当其动能增加到足够的数值,则可能与中性粒子产生非弹性碰撞而使之电离,这种电离称为电场作用下的电离。也可认为碰撞电离。 电弧中起导电作用的带电粒子,除依靠电离过程产生外,还要从电极表面发射出来。 在焊接电弧中,电极只能发射电子而不能发射离子。从电极表面发射电子的过程,在阴极和阳极皆可能产生。当阴被或阳极表面接受一定外加能量作用时,电极中的电子可能冲破金属电极表面的约来而飞到电弧空间,这种现象称为电子发射。但是只有自阴极发射出来的电子在电场作用下参加导电过程,而自阳极发射出来的电子因受到电场的排斥,不可能参加导电过程, 金属内部的电子,只有在接受外加能量作用后,其能量超出退出功时,才能冲破金属表面而发射到外部空间。由于外加能量形式不同,电子发射机构可分为如下四种。 (1)热发射 金属表面因承受热作用而产生电子发射的现象称为热发射。
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