焊接电弧基础(第二节).ppt

焊接电弧：是指由焊接电源供给的具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久强烈的放电现象。 特性：电压低、电流大、温度高、发光强。 要使两电极之间的气体导电必须具备两个条件： (1) 两电极之间有带电粒子 (2) 两电极之间有电场 （3）重粒子撞击发射 能量大的重粒子撞击到阴极上，引起电子的逸出。 1.焊接电弧是气体放电的一种形式2.能量来源：焊接电源提供了空载以及焊接电压、电流，形成和 维持了电弧所需要的电场、产生了大量的光和热， 以及带电粒子的运动，包括热运动和电场定向运动 的动能。3.作用结果：引起电极表面电子发射，导致气体原子的激发、电 离，从而维持了电弧的气体放电。4.复合过程：同时存在正离子和电子复合成中性原子，以及原 子、分子吸附电子复合成负离子的过程。 二．焊接电弧的引燃 第二节 焊接电弧的结构以及伏安特性 * 第一章 焊接电弧及其电特性第一节 焊接电弧的物理本质及其引燃 研究意义：弧焊电源是电弧能量的供应者，其电特性影响到电弧燃烧的稳定性，从而直接影响到焊缝的质量。 一．气体原子的激发、电离和电子发射 1．气体原子的激发 + - - 气体原子得到外加能量电子从低能级跃迁到高能级，这时原子处于“激发”状态 电子完全脱离原子核的束缚形成自由电子的过程程称为“电离” 激发 电离 由原子形成正离子所需要的能量称为电离能 2．气体原子的电离 （1）场电离（撞击电离）：在电场中，被加速的带电质点（电子、离子）和中性质点（原子）碰撞后发生的电离。 （2）热电离：在高温下，具有高动能的气体原子（或分子）互相碰撞而引起的电离。 （3）光电离：气体原子（或分子）吸收了光射线的光子能而产生的电离。 3. 电子发射 阴极表面的分子或原子接受外界的能量而释放出自由电子的现象称为电子发射,电子发射所需要的能量成为逸出功 Wy 。 （1）热发射 固态或者液态物质表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出到表面以外的空间中去。 （2） 光电发射 固态或者液态物质表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象。 （4）自发射 固态或者液态物质表面存在强电场，使阴极有较多的电子发射出来，又称为场强发射。 常见材料的逸出功 复合电极材料的逸出功 总结： （一）接触引弧 接触点面积小，电流密度大，发热，熔化，汽化，引起热发射以及热电离，拉开时发生强场发射，带电质点被加速，碰撞，引起撞击电离，并进一步引起光电离和热电离从而维持电弧的稳定燃烧。 应用场合： 焊条电弧焊 熔化极气体保护焊 （二）非接触引弧 用高电压击穿间隙使电弧引燃。引弧器有两种，高频高压引弧和高压脉冲引弧。前者是在工频电源的半波时间内振荡一小段时间，频率为150-250kHz,电压峰值2000-3000V,后者每半波产生一个3000-5000V的高压脉冲。 应用场合:钨极氩弧焊和等离子弧焊。 三个区域：阳极区 阴极区 弧柱区 阴极区：长度极短10-5?10-6cm 、电压较大、E电场强度极高 阳极区：长度也极短10-2?10-4cm 、电压较大、E极高 弧柱区：长度基本上等于电弧长度，E较小 一、焊接电弧的结构以及压降分布 Ⅰ段：电弧电压随电流的增加而下降，是下降特性段 Ⅱ段：呈等压特性，即电弧电压不随电流的变化而变化，是平特性段 Ⅲ段：电弧电压随电流的增加而上升，是上升特性段 二．焊接电弧的电特性 (一)、焊接电弧的静特性 在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压变化的关系，又称伏安特性。 下降段:负阻特性区,电流增加，弧柱截面积更快增加，电流密度jZ下降；电弧温度增加，电离度增加，γZ增加，电弧电压下降，呈现下降特性。 平直段:平特性区,电流增加，If和Sf成比例增加，电流密度Jz ，电导率γZ不变，电弧电压不变，呈现平特性。 上升段: 电流增加，电弧面积不再增加，从而电流密度增加，而电离度已达饱和，电导率基本不变，从而岁电流增加，电弧电压增加，呈现上升特性。 Uf If Uf Ⅰ Ⅱ Ⅲ 弧柱区电压 影响电弧静特性的因素： 电弧长度 Ua L2 L1 L2 L1 电弧长度对电弧静特性的影响 焊接电弧静特性的应用 对于不同的焊接方法，电弧静特性曲线有所不同。静特性下降段电弧燃烧不稳定而很少采用。 焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。 熔化极气体保护焊、微束等离子弧焊、等离