《弧焊电源》第一单元__焊接电弧及对弧焊电源的要求.ppt

第一单元 焊接电弧及对弧焊电源的要求 学习目标：通过学习（1）明确焊接电弧的物理本质、分类和焊接电弧的引燃条件；（2）熟悉焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性；（3）了解交流电弧的有关问题及焊接电弧的种类和特点；（4）重点掌握焊接电弧的电特性和电源-电弧系统的稳定条件，弧焊电源外特性的形状及选择，对弧焊电源调节特性的要求；（5）学会焊接电弧静特性的测试方法和弧焊电源外特性的测定方法 焊接电弧的物理本质和引燃 焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一定条件下电荷通过两极间气体空间的一种导电过程 焊接电弧的物理本质 一般情况下，气体不含有带电粒子（电子、正离子、负离子），是由中性的分子或原子组成的。要使气体产生电弧导电，必须使气体分子或原子电离成带电粒子-气体电离；同时，为了使电弧维持“燃烧”，还必须不断的输送电能给电弧，以补充气体电离时所消耗的电能，即电弧的阴极要不断的发射电子。综上所述，气体电离和阴极发射电子是电弧产生的必要条件。 1．气体电离 在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象称为气体电离。 气体电离有如下三种形式，即碰撞电离、热电离和光电离 在高温焊接电弧中，主要是以热电离为主，而且进行的很激烈 2．阴极电子发射 阴极表面在外加能量作用下连续向外发射电子的现象称为阴极电子发射。 阴极电子发射可分为热电子发射、场致电子发射、光电子发射和撞击电子发射等四种形式。 阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同，有的以热电子发射为主，有的以场致电子发射为主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接电弧中占次要地位。 焊接电弧的引燃 把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程，称为焊接电弧的引燃。焊接电弧的引燃一般有两种方式：接触引弧和非接触引弧。 1．接触引弧 弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后迅速拉起电极（约2～4mm）而引燃电弧 在接触引弧中，电极与工件短路接触的方式有两种：撞击法和划擦法 2．非接触引弧 电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极与工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃 非接触引弧主要应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊 【综合训练】 一、填空题答案 1．气体放电 ； 2．在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象； 3．热电离，强；4 ．碰撞电离、热电离、光电离；5．光电离；6．阴极电子发射；7．气体电离和阴极发射电子；8．热电子发射、场致电子发射、光电子发射和撞击电子发射 二、判断题答案 1．×；2．√；3． ×；4． ×； 5． √。 三、选择题答案 1．a；2．b；3．c。 四、简答题答案（略） 五、实践部分 组织学生在焊接实训场地进行引弧训练，学会撞击法和划擦法两种引弧方法，并使学生明白在什么情况下采用撞击法，在什么情况下采用划擦法 焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性 焊接电弧的结构及压降分布 焊接电弧分为三个区域，即阴极区、阳极区、弧柱区。阳极区和阴极区的长度很短，因此，电弧长度可近似认为等于弧柱长度 三个区的电压降分别称为阴极压降Ui、阳极压降Uy 和弧柱压降Uz 。它们组成了总的电弧电压Uh 经验公式： 由于上式中a为阴极压降与阳极压降之和，基本可认为常数，所以可以说电弧电压与弧柱长度成正比 焊接电弧的伏安特性 焊接电弧的伏安特性即电特性，包括静态伏安特性（静特性）和动态伏安特性（动特性） 1．焊接电弧的静特性 在电极材料、气体介质和电弧弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时电弧电压和焊接电流之间的关系称为静特性。其数学表达式为： 焊接电弧的静特性 近似呈U形曲线： U形静特性曲线由三个区段组成。在Ⅰ区段，电弧电压随着电流的增加而下降，称该段为下降特性段；在Ⅱ区段，电弧电压基本上不随电流的变化而变化，称该段为平特性段，或称恒压特性；在Ⅲ区段，电弧电压随电流的增加而上升，称该段为上升特性段。 不同的焊接方法，它们的电弧静特性曲线有所不同，并且在其正常使用范围内并不包括电弧静特性曲线的所有区段。对于小电流钨极氩弧焊、微束等离子弧焊以及脉冲氩弧焊中的“维弧”状态，通常使用电弧静特性的下降段；对于焊条电弧焊、粗丝CO2气体保护焊、埋弧焊，多工作在电弧静特性的水平段；对于细丝大电流CO2气体保护焊、等离子弧焊，则通常工作在电弧静特性的上升段。 弧长对静特性曲线的影响 当焊接电流不变时，弧长增加，电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电压自然会增加。如图1-4所示。 2．焊接电弧的动特性 所谓电弧的动特性，是指在一定的弧