《電弧焊基礎(chǔ)知識(shí)》PPT課件

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1、電弧焊基礎(chǔ)知識(shí)Basicknowledgeofarcwelding§1焊接電弧及其特性§2焊絲熔化及熔滴過(guò)渡§3母材熔化及焊縫成形1§1焊接電弧及其特性Weldingarcanditscharacteristics一、焊接電弧的概念二、焊接電弧的極性三、焊接電弧的導(dǎo)電特性四、焊接電弧的能量特性五、焊接電弧的溫度分布六、焊接電弧的電磁特性2一、焊接電弧的概念電弧：是一種氣體放電現(xiàn)象，是指兩電極存在電位差時(shí)，電荷通過(guò)兩電極之間的氣體空間的一種導(dǎo)電現(xiàn)象。3二、焊接電弧的極性焊接電弧的極性：直流焊接時(shí)電弧的兩極與電源的連接方式稱為電弧的極性。直流正接，正極性直流反接，負(fù)極性4三、焊接電弧的導(dǎo)電

2、特性電弧的伏安特性非自持放電自持放電電流最大、電壓最低、溫度最高、發(fā)光最強(qiáng)電弧放電5電弧放電區(qū)伏安特性電弧的靜特性曲線電弧成負(fù)阻特性電弧成平特性電弧成上升特性62.帶電粒子的產(chǎn)生氣體電離電極發(fā)射電子形成負(fù)離子7（1）氣體電離：電離：中性氣體分子或原子分離成電子和正離子的現(xiàn)象。電離電壓：電離能用電壓來(lái)表示，電離電壓低說(shuō)明氣體的電離比較容易，電弧比較穩(wěn)定。氣體一次電離電壓/v氣體一次電離電壓/vHe24.5Ar15.7Fe蒸汽7.9CO213.78氣體電離的形式熱電離：是弧柱區(qū)產(chǎn)生帶電粒子的主要途徑。電場(chǎng)作用下的電離：陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度非常高，高達(dá)105~107V/cm，氣體電離以電

3、場(chǎng)作用下的電離為主。光電離：次要途徑。碰撞電離9（2）電子發(fā)射電子發(fā)射：電極表面受到外加能量的作用，使其內(nèi)部的電子沖破電極表面的束縛飛到電弧空間的現(xiàn)象稱為電子發(fā)射。逸出功：使一個(gè)電子從金屬表面飛出所需的能量稱為逸出功。通常用逸出電壓表示。10常用金屬的逸出功可見(jiàn)有氧化物時(shí)逸出功比較低，所以電子容易從氧化膜出逸出，形成陰極斑點(diǎn)。金屬WFeAl純金屬4.544.484.25氧化物3.923.911陰極斑點(diǎn)陰極斑點(diǎn)：陰極表面經(jīng)?？梢钥吹桨l(fā)出閃爍的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱為陰極斑點(diǎn)。電子發(fā)射最集中的區(qū)域電流最集中流過(guò)的區(qū)域熱陰極：斑點(diǎn)固定WC冷陰極：斑點(diǎn)不規(guī)則移動(dòng)CuFeAl在焊有色金屬及其合金時(shí)常用

4、到電弧的陰極清理作用，就是源于陰極斑點(diǎn)的特性。12電子發(fā)射機(jī)構(gòu)分類：熱發(fā)射電場(chǎng)發(fā)射光發(fā)射粒子碰撞發(fā)射實(shí)際焊接中往往是多種電子發(fā)射機(jī)構(gòu)共同完成電子發(fā)射的任務(wù)。13熱發(fā)射：熱發(fā)射：金屬表面受熱的作用，內(nèi)部的自由電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)自由電子的動(dòng)能大于逸出功時(shí)，電子飛出金屬表面加入電弧，參與電弧的導(dǎo)電過(guò)程。熱發(fā)射（對(duì)電極有冷卻作用）熱發(fā)射強(qiáng)弱受到陰極材料沸點(diǎn)的影響，沸點(diǎn)高的鎢或碳做陰極時(shí)，電極可以被加熱到比較高的溫度，通過(guò)熱發(fā)射可以提供足夠多的電子。14電場(chǎng)發(fā)射：電場(chǎng)發(fā)射：當(dāng)金屬表面存在一定強(qiáng)度的正電場(chǎng)時(shí)，金屬內(nèi)部的電子會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，如果電場(chǎng)力足夠大，電子飛出金屬表面，這種現(xiàn)象稱為電場(chǎng)發(fā)

5、射。冷陰極主要是這種發(fā)射電子的機(jī)理15光發(fā)射與粒子碰撞發(fā)射光發(fā)射：金屬表面受光能照射，使內(nèi)部的自由電子沖破表面約束而產(chǎn)生的電子發(fā)射稱為光發(fā)射。粒子碰撞發(fā)射：焊接電弧中正離子撞擊陰極表面，將其動(dòng)能傳給陰極內(nèi)部的電子，使其逸出金屬表面的發(fā)射過(guò)程稱為碰撞發(fā)射。16冷陰極與熱陰極熱陰極：當(dāng)使用沸點(diǎn)高的材料W或C作電極時(shí)，陰極區(qū)的帶電粒子主要靠熱發(fā)射提供，這種陰極稱為熱陰極。冷陰極：鋼、銅、鋁、鎂等材料作陰極時(shí)，由于它們沸點(diǎn)很低，電極加熱溫度受沸點(diǎn)的限制不可能很高，熱發(fā)射不能提供足夠的帶電粒子，此時(shí)電場(chǎng)發(fā)射起主要作用，這種電極稱為冷陰極。17（3）負(fù)離子形成負(fù)離子的形成主要是由中性氣體粒子（原子

6、或分子）吸附一個(gè)電子形成的，負(fù)離子所帶電量與電子相同，但是質(zhì)量大，不能有效參與電弧導(dǎo)電過(guò)程造成電弧不穩(wěn)不希望電弧中存在大量的負(fù)離子大多數(shù)粒子親和能比較小，不易形成負(fù)離子F、Cl、O2、OH、NO等離子親和能比較大，易于形成負(fù)離子。183.焊接電弧的構(gòu)成及其導(dǎo)電特性焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)、弧柱區(qū)構(gòu)成。Ua=UA+UC+UK19(1)弧柱區(qū)特點(diǎn)及導(dǎo)電機(jī)構(gòu)弧柱區(qū)長(zhǎng)度為電弧長(zhǎng)度弧柱區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度較低：通常只有5～10V/cm。溫度很高，5000~50000K，分子、原子將產(chǎn)生熱電離，形成等離子體。弧柱區(qū)呈電中性帶電的粒子在等離子體定向移動(dòng)，基本上不受空間電場(chǎng)的作用，所以能夠在低電壓條件下，傳輸

7、大電流。傳輸電流的主要帶電粒子是電子，大約占帶電粒子總數(shù)的99.9%，其余為正離子。20（2）陰極區(qū)的特點(diǎn)及導(dǎo)電機(jī)構(gòu)電子之源：向弧柱提供99.9%的電子。陰極發(fā)射電子的能力，對(duì)電弧穩(wěn)定性影響極大。陰極區(qū)的長(zhǎng)度：為10-5～10-6cm高電場(chǎng)強(qiáng)度：如果陰極壓降為10V，則陰極區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度為106～107V/cm。陰極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)分為：熱發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)：電場(chǎng)發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)：等離子型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)：21熱發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)：采用W、C等