《电弧焊基础.ppt

焊接工艺（焊接方法与设备） 第一单元 电弧焊的基础知识 综合知识模块一 焊接电弧 综合知识模块二 焊丝的熔化与熔滴过渡 综合知识模块三 母材熔化与焊缝成形 综合知识模块一 焊接电弧 能力知识点1 焊接电弧的物理基础 能力知识点2 焊接电弧的导电性 能力知识点3 焊接电弧的工艺特性 焊接电弧的物理基础 1.电弧及其电场强度分布 电弧：电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两 电极之间气体空间的一种导电过程。 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 2.电弧中带电粒子的产生 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的物理基础 焊接电弧的导电特性 一、弧柱区的导电特性 二、阴极区的导电特性 三、阳极区的导电特性 弧柱区的导电特性 1、弧柱区的温度 弧柱区的温度随电弧气体介质、电流大小的不同而不同，大约在5000~50000K之间。 2、弧柱中的电流 弧柱中的电流是由向阴极运动的正离子流和向阳极运动的电子流的组成。由于电子的运动速度大于正离子的运动速度，因此弧柱中的电流主要由电子流构成。 3、最小电压原理 当电流和电弧周围条件（如气体介质种类、温度、压力等）一定时，稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电截面，使电弧的能量消耗最小。 阴极区的导电特性 1、热发射型阴极区的导电特性 当采用热阴极且使用较大电流时，阴极区可加热到很高温度时，这时阴极主要靠热发射提供电子流来满足弧柱导电的需要。这种情况下，阴极斑点在电极表面十分稳定，其面积较大而且比较均匀，紧挨阴极表面的弧柱不呈现收缩状态，阴极区的电流密度与弧柱区也相近，阴极区电压降很小。 2、电场发射型阴极区的导电特性 阴极区的温度较低,在靠近阴极的区域,正电荷过剩形成较强的正电场,并使阴极与弧柱之间形成一个正电性区.同时使阴极产生场致发射,向弧柱提供所需要的电子流. 阳极区的导电特性 阳极斑点:阳极斑点是电子集中轰击的区域. 阳极区的导电形式: (1)阳极区的场致电离:当电弧较小时,阳极前面的电子数必将大于正离子数,形成负的空间电场,并使阳极与弧柱之间形成一个负电性区-阳极区.阳极区内的带电粒子被这个电场加速,使其在阳极区内与中性粒子产碰撞产生场致电离.压降较大. (2)阳极区的热电离:当电弧电流较大时,阳极的过程程度加剧,金属产生蒸发,阳极区温度也大大提高.阳极区将主要以热电离为主,压降较低. 三、焊接电弧的工艺特性 1、电弧的热能特性 2、电弧的力学特性 3、焊接电弧的稳定性 1、电弧的热能特性 （1）弧柱的产热特性：单位长度弧柱的电能为EI，它的大小决定了弧柱产热量的大小。当电弧处于稳定状态时，弧柱的产热与弧柱的热损失处于动平衡状态。 （2）阴极区的产热特性：阴极区的产热功率为： PK=IUK-IUW-IUT （3）阳极区的产热特性：阳极区的电流由电子流和正离子流两部分组成，其中正离子流所占比例很小。阳极区的总产热功率为：Pa=IUa+IUW+IUT 电弧的温度分布 （1）轴向：阴极区和阳极区的温度较低，弧柱温度较高。 （2）径向：弧柱轴线温度最高，沿径向由中心至周围温度逐渐降低，如图所示。 2、电弧的力学特性 （1）电磁收缩力：当电流流过 导体时，电流可看成是由许多 相距很近的平行同向电流线组 成，这些电流线之间产生相互 吸引力。电弧是可变形导体， 将使导体产生收缩，这种现象 称为电磁收缩效应，产生电磁 收缩效应的力称为电磁收缩力。 如图所示。 电弧的力学特性 （2）等离子流力：因电弧呈圆锥状， 使电磁收缩力在电弧各处分布不均匀 ，具有一定的压力差，形成了轴向推 力。在此推力作用下，将指导靠近电 极处的高温气体推向焊件方向流动， 形成有一定速度的连续气流进入电弧 区。新加入的气体被加热和部分电离 后，受轴向推力作用继续冲向焊件， 对熔池形成附加的压力，熔池这部分 附加压力是由高温气流（等离子流） 的高速运动引起的，称为等离子流。 电弧的力学特性 （3）斑点力：电极上形成斑点时，由于斑点处受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑点产生的压力，称为斑点力。 阴极斑点力比阳极斑点力大的原因： 阴极斑点承受正离子撞击，阳极斑点承受电子撞击，而正离子的质量比电子的质量大，且阴极压降一般大于阳极压降；阴极斑点的电流密度比阳极斑点的电流密度大，金属蒸发产生的反作用力也比阳极斑点大。 三、焊接电弧的稳定性 定义：焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度。 影响稳定性的因素： （1）焊接电源 （2）焊条药皮或焊剂 （3）焊接电流 （4）磁偏吹 （5）其它影响因素 （1）焊接电源的影响 焊接电源的特