《焊接电弧及其特性》课件.pptVIP

**************什么是焊接电弧？焊接电弧是指在金属材料之间建立的电弧放电现象，是焊接过程中的一种重要能量来源。焊接电弧的产生需要两个电极之间形成气体电离通道，并通过电弧放电来加热金属材料，使其熔化并形成焊缝。焊接电弧的主要特性1高温焊接电弧温度极高，可达数千摄氏度，能熔化金属。2高能电弧具有很高的能量密度，能够将热量集中到焊接区域，形成熔池。3电离气体电弧是由电离气体组成的，其中包含大量的自由电子和离子。4导电性电弧具有良好的导电性能，可以将电流从电极传导到工件。电弧电流的特性焊接电弧电流是指流过电极和工件之间的电弧的电流。它是焊接过程中最重要的参数之一，直接影响着焊接过程的稳定性、焊接熔深和焊接速度等。焊接电流的特性主要包括以下几个方面：焊接电流随时间变化的曲线图电弧电压的特性电弧电压变化电弧长度电弧电流线性增长增加增加非线性增长降低降低焊接电弧电压是指焊接电源正负极之间的电压，是维持电弧燃烧的必要条件。电弧电压受电弧长度、电弧电流和电极材料等因素的影响，通常随着电弧长度的增加而增加，而随着电弧电流的增加而降低。电弧长度的特性电弧长度是影响电弧特性和焊接质量的重要因素之一。电弧长度的变化会直接影响电弧电压、电流密度、热量分布、熔化金属的熔深和熔宽等关键参数。1-5mm短电弧高电流密度，高温集中，熔深深，熔宽窄5-10mm中等电弧电流密度适中，高温分布较均匀，熔深和熔宽适中10mm以上长电弧电流密度低，高温分散，熔深浅，熔宽宽电弧稳定性的特性电弧稳定性是指焊接电弧在焊接过程中保持稳定的燃烧状态的能力。稳定性对焊接质量至关重要，不稳定的电弧会导致焊接接头质量下降，甚至产生焊接缺陷。电弧的稳定性受多种因素影响，如电源参数、电极结构、工艺参数、保护气体成分等。电弧的物理过程1高温电离高温使气体原子发生电离，产生大量自由电子和离子。2电子迁移自由电子在电场作用下定向移动，形成电流。3能量传递电子与气体原子碰撞，传递能量，使更多原子电离。4持续发光电离气体持续放电，发出高温、高亮度的光。电弧形成的物理过程是复杂的，它涉及多种物理现象。电弧中的高温使气体原子发生电离，形成等离子体，其中电子在电场作用下定向移动，形成电流。电子与气体原子碰撞，传递能量，使更多原子电离，形成一个持续发光、放电的等离子体通道。离子化过程电极材料焊接电弧形成的关键步骤是电极材料的蒸发。高温下，电极材料的原子会被激发到高能级，失去电子，形成离子。气体分子焊接环境中的气体分子也会被电场加速，与电极材料的原子或离子发生碰撞，产生更多的离子。自由电子这些被激发的原子和离子带电，形成自由电子和离子，构成电弧等离子体。电子辐射过程1电子跃迁高能电子释放能量。2光子发射能量以光子形式释放。3电磁辐射电磁波形式释放。4电弧光可见光和红外辐射。电弧中电子受激发后跃迁到高能级，然后释放能量回到低能级，这一过程产生电磁辐射。电弧光主要是电子跃迁产生的可见光和红外辐射。电弧热量分布特性集中热量分布电弧热量主要集中在电弧柱中心区域，温度最高。热量向外逐渐衰减，在电弧边缘区域温度最低。热量传递方式电弧热量主要通过热传导、热辐射和对流传递给焊件。其中，热辐射是电弧热量传递的主要方式。电弧温度分布电弧温度在横截面上呈现不均匀分布。电弧中心温度最高，约为10,000-20,000℃。电弧边缘温度较低，约为5,000-10,000℃。电弧温度的分布与电弧电流、电弧长度和保护气体等因素有关。电弧等离子体的特性电离气体电弧等离子体是指电弧中高温电离的气体，具有很高的电导率和热导率。导电性等离子体中存在大量自由电子和离子，可以有效地导电。热传递高温等离子体能以高热能传递到工件，熔化金属并形成焊缝。等离子体的温度焊接电弧等离子体的温度非常高，可达数千摄氏度。这主要是因为电弧放电过程中电子与原子碰撞产生的热量。10,000摄氏度温度取决于电流、电压和电弧长度等因素。15,000高温高温等离子体具有很高的能量，可用于熔化金属。等离子体的电导率等离子体电导率是衡量其导电能力的指标，其数值与电子浓度和电子迁移率成正比。10^6S/m等离子体电导率通常远高于金属材料，可达10^6S/m或更高。10^3S/m焊接电弧等离子体的电导率通常在10^3到10^6S/m之间。电导率的数值会根据温度、压力和组成等因素而变化。等离子体的辐射特性特性描述光辐射等离子体发出强烈的可见光和紫外线辐射，这是由于电子跃迁产生的。热辐射等离子