第二章--焊接电弧.pptVIP

2.1电弧的物理基础 2.1.1 焊接电弧的概念 2.1.2 气体放电的一般规律 2.1.3 焊接电弧的引燃过程 2.1.1 焊接电弧的概念 由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。 2.1.2 气体放电的一般规律 电弧实质上是一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。因此必需了解气体放电现象的一般规律。 1.气体电离 电离因外加能量种类不同分为三类 ①热电离气体粒子受热作用而产生的电离为热电离。 ②电场作用下的电离当气体中有电场作用时，正、负带电粒子定向运动，电能转化为带电粒子的动能，则可能与中性粒子碰撞，产生电离。 ③光电离中性粒子在光辐射的作用下产生电离的现象称为光电离。 2.阴极电子发射 根据阴极吸收的能量的不同可分为三类 ①热发射金属表面受热作用而产生的电子发射现象为热发射。 ②电场发射在强电场作用下，阴极表面的电子可以获得足够的动能，从表面发射出来。 ③碰撞发射高速运动的正离子撞击阴极表面，将能量传给阴极而产生电子发射的现象，叫碰撞发射。 2.1.3 焊接电弧的引燃过程 在两个电极之间的气体介质中，强烈而持久的气体放电现象称为电弧。而发生在焊接电极与工件间隙电离后放电称之为焊接电弧。 焊接电弧从实质上看是气体导电，把电能转化成热能、机械能和光能。 我们把开始造成两电极间气体发生电离及阴极电子发射而引起的电弧燃烧的过程为电弧引燃。电弧的引燃是先将通上焊接电源的焊条末端与焊件表面相接触，然后很快将焊条与焊件拉开3-4mm的间隙，则电弧就在焊条与焊件间燃烧了。幻灯片 12 当焊条提起时，电流急剧减小而电压很快增至电弧燃烧所需的电压一般为18～24V。 焊接过程中，电源电压由短路时的零值涨到电弧复燃所需的时间，称为电压恢复时间。电压恢复时间越短愈好，一般不超过0.05s。如果电压恢复时间太长，则电弧就不容易引燃并造成焊接过程不稳定。 2.2焊接电弧的构造 2.2.1 焊接电弧的构造及温度 2.2.2 电弧的静特性 2.2.1 焊接电弧的构造及温度 焊接电弧的构造可分为三个区域：阴极区，阳极区，弧柱区。 1.阴极区 电弧紧靠负电极的区域为阴极区，很窄，约为10-5～10-6厘米。 阴极区的温度一般达2130～3230℃，放出的热量占36%左右。阴极温度的高低主要取决于阴极材料，阴极的温度一般低于阴极金属材料的沸点。 2.阳极区 阳极区电弧紧靠正电极的区域称为阳极区，它比阴极区宽，约为10-3～10-4厘米。 阳极温度一般达2330～3930℃，发出的热量占43%左右。 3.弧柱区 阴极区和阳极区之间的部分为弧柱。其长度基本等于电弧长度。弧柱气体的电离以热电离为主，焊接电流越大，弧柱中的电离程度越大，温度越高。弧柱是电流的导体，同时将阴极区和阳极区的电子流、正离子流予以续接，使弧柱区呈现为电中性。 2.2.2 电弧的静特性 电弧稳定燃烧时，电流和电压变化的关系称为电弧的静特性，也称伏安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。 1.电弧静特性曲线 电弧静特性曲线呈U型，有三个不同的区域 ： 下降特性区（ab） 平特性区 （bc） 上升特性区（cd） 2.影响电弧静特性的因素 （1）电弧长度的影响电弧长度改变时，若整个弧柱的压降增加，则电弧电压增加，电弧静特性曲线的位置将提高。另外，电流一定时，电弧电压随弧长的增加而增加。 （2）周围气体种类的影响一是气体电离能不同，二是气体物理性能不同，后一个是主要原因。 2.3焊接电流的极性及电弧的稳定性 2.3.1 焊接电源的极性 2.3.2 电弧燃烧的稳定性 2.3.1 焊接电源的极性 电源的极性就是在直流电弧焊或切割时，焊件与电源输出端正负极的接法，有正接和负接两种。 所谓正接就是焊件接电源正极，电极接电源负极，也称为正极性。在选用焊接电源的极性时，主要根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。 2.3.2 电弧燃烧的稳定性 电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧，飘弧和磁偏吹等）的程度。 电弧的稳定燃烧是保证焊接质量的一个重要因素。