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焊 接 工 艺 学 第一章 焊 接 电 弧 §1 焊接电弧的引燃过程 一、 焊接电弧及其形成的基本知识 1. 焊接电弧的概念 在两个电极之间的气体介质中产生的长时间、且有力的放电现象。 2.气体的电离 中性的气体分子或原子释放电子形成粒子的过程称为“气体电离” 。 要使电子从原子中释放出来，就需要克服原子核对它的引力，因而需要供给一定的能量。 共给气体电离的能量有： 电离电位—消耗于使电子与原子核分离的能，称为 ”电离功 ”；以“伏特”为单位来表 示的电离功叫做“电离电位”或电离势。 激励电位—是平衡电子加速离开平衡位置，与原子核分离的能量称为“激励电位”以 “伏特”为单位。 焊接时，能引起气体电离的主要方式有： （1）碰撞电离 碰撞电离实质上就是带电质点与中性原子相互碰撞而发生电离的过 程。 由于电子质量较小，因此在电场的作用下，运动速度比离子大的多，当这些电子和中 性粒子碰撞时，将产生碰撞电离。 一般有阴极发出的电子为一次自由电子，一次自由电子在电场力的作用下，迅速向阳 极运动，当和中性粒子碰撞时，将能量传递给中性粒子，将其中的电子激发出来，使其成 为正离子，而由中性粒子中发射出来的电子称为“二次自由电子” 。这些二次电子仍在电场 作用下继续向阳极运动，继续和其他中性粒子发生碰撞，继续电离。形成“雪崩效应” 。则 使电弧稳定燃烧。 当电弧的长度不变时，两极间的电压越高，则由于电场引力的吸引，带电子粒子的运 动速度就越大，则产生碰撞电离的作用就越强烈，电弧越以引燃，燃烧越稳定。 （2 ）热电离 对物体加热相当于给物体增加内能，由于内能的提高，原子中的电子加 速运动，当电子的内能达到一定程度时，离心力大于原子核的引力，脱离原子束缚，变为 自由电子，而中心粒子变为离子。这个过程称为“热电离” 。 由于温度越高， 则原子获得的内能越大， ，带电粒子运动的速率越大， 越易产生热电离， 因此，电弧越易产生，且越稳定。故温度越高，热电离越强烈。 3. 阴极电子发射 阴极的金属表面连续地向外发射电子的现象，称为“阴极电子发射” 。阴极电子发射和气体 电离一样，都是电弧引出和稳定燃烧的重要条件。缺一不可。 要使电子产生发射必须使电子逸出金属表面，然而，一般电子是不会自由逸出的。要使电 子逸出金属表面产生发射，必须给电子增加能量，使它克服电极金属内部正电荷对它的静电引 力，电子从阴极金属表面逸出所需要的能量，称为“逸出功” 。施加的能量越大，则促使阴极产 生阴极发射作用越强烈。 电子逸出功的大小与阴极的成分有关。若施加的能量相同，则逸出功越小的金属其阴极电 1 子发射程度越大，如电极中或电极表面含有稀土金属、碱金属或碱土金属元素的物质时，都能 阴极的电子发射作用。某些元素的电子逸出功如下表： 几种常见元素的电子逸出功 元素名称 电子逸出功 （电子伏特） 元素名称 电子逸出功（电子伏特） 钾 2.26 锰 3.76 钠 2.33 铁 4.18 钙 2.90