电弧焊接物理基础.pptVIP

交流电弧的特点第30页，共58页，星期日，2025年，2月5日第31页，共58页，星期日，2025年，2月5日何为弧焊电源？将电网电能进行适当转换并提供给焊接电弧的系统装置称为弧焊电源。何为电源的外特性？在稳定状态下，弧焊电源输出电压与输出电流的关系曲线称为弧焊电源外特性。常见的有（恒压）平特性和下降特性两大类，下降外特性又分为缓降、陡降、垂直陡降（恒流）特性。第2节弧焊电源基础知识第32页，共58页，星期日，2025年，2月5日第2节弧焊电源基础知识“焊接电弧--弧焊电源”系统稳定工作条件：tgαa.tgαp0即：在电弧静特性与电源外特性曲线交点处，前者斜率大于后者。这是“电弧--电源”系统稳定工作的条件，也是确定弧焊电源外特性形状的依据。第33页，共58页，星期日，2025年，2月5日第2节弧焊电源基础知识弧焊电源的空载电压有何作用？有利于焊条与工件的高阻接触表面形成导电通路为气体电离和电子发射提供场能有利于电弧稳定燃烧为了获得所需要的外特性形状短路电流有何作用有利于引弧理想值应在焊接电流的1.25-2倍动态品质有何意义指输出电流与电压的动态响应特性保持电弧过程顺畅快速调节规范参数第34页，共58页，星期日，2025年，2月5日第3节焊接电弧产热机理电弧热量是如何产生的？焊接电源输出的电能通过电弧转换为热能弧柱区的产热机理是怎样的？电子与正离子或中性粒子碰撞，其散乱运动的动能就是电子的热能。在弧柱中，外加电场能量大部分转变为热能。单位弧柱长度的电能为IE就代表了弧柱产热能量的大小。弧柱产热能量与热损失相平衡。弧柱的热能对流占80%以上，传导和辐射约为10%左右。一般电弧焊接过程中，弧柱的热量中只能有很少一部分通过辐射传给焊条（丝）和工件。当电流较大而有等离子流产通过辐射传给焊条（丝）和工件。第35页，共58页，星期日，2025年，2月5日阴极区产热机理如何？在阴极区，电子在阴极压降的作用下逸出阴极并受到加速作用，获得的总能量为IUK。电子从阴极表面逸出时，克服阴极表面的束缚而消耗能量为IUw。电子流离开阴极区进入弧柱区时，它具有与弧柱温度相应的热能，电子流离开阴极区带走的这部分能量为IUT。根据上述分析，电子流离开阴极区时能量平衡为：

PK=I（UK–Uw–UT）阴极区产热主要用于加热阴极和阴极区的散热损失。焊接过程中直接加热焊条（丝）或工件的热量主要由此提供。阴极区的热量直接影响焊丝熔化或焊缝熔深。第36页，共58页，星期日，2025年，2月5日阳极区产热机理是怎样的电子到达阳极时将带给阳极三部分能量：电子经阳极压降区被UA加速而获得的动能IUA，电子发射时在阴极吸收的逸出功又供给阳极IUw，从弧柱带来的与弧柱温度相对应的热能IUT。因此阳极区的能量平衡为：

PA=I（UA+Uw+UT）阳极产生的热量主要用于阳极的加热、熔化和散热损失。这也是焊接过程中可以直接利用的能量。焊接电弧的温度分布有何特点？沿焊接电弧轴向的温度分布情况为：弧柱的温度较高，两个电极上温度较低。这是因为电极温度的升高受到电极材料导热性能、熔点和沸点限制的结果。一般情况下，阳极的温度高于阴极的温度，而阴极与阳极的温度低于电极材料的沸点。第37页，共58页，星期日，2025年，2月5日焊接电弧的温度是如何分布的？焊接电流大小直接改变弧柱的能量密度，从而影响弧柱温度的高低。焊接电流增大，弧柱温度增加。在常压下，当电流由1—1000A变化时，弧柱温度可在5000—30000K变化。电弧空间的温度，还受金属蒸气成分的影响。当电弧周围有高速气体流动时，如等离子弧，由于气流的冷却作用，使弧柱电场强度提高，温度上升。电弧周围气氛是多原子气体时，如CO2、O2、N2、H2、H2O等，由于气体解离吸热，也会使电弧温度升高。第38页，共58页，星期日，2025年，2月5日第39页，共58页，星期日，2025年，2月5日第4节焊接电弧的作用力电弧上主要的作用力电磁收缩力当电流在一个导体中流过时，整个电流可看成是由许多平行的电流线组成，这些电流线间将产主相互吸引力，断面有收缩的倾向。电磁静压力实际焊接电弧是断面直径变化的近似圆锥状的气态导体。直径不同引起压力差，从而产生由焊条指向工件的推力，被称为电弧的电磁静压力。电磁动压力熔池受到的由物质的高速运动（等离子体流动）引起的压力，所以称为电弧的电磁动压力。第40页，共58页，星期日，2025年，2月5日等离子流力焊接电弧呈锥形，使电磁收缩力在电弧各处分布是不均匀的，具有一定的压力梯度