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1、電弧焊基礎知識Basicknowledgeofarcwelding§1焊接電弧及其特性§2焊絲熔化及熔滴過渡§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?。菏且环N氣體放電現(xiàn)象，是指兩電極存在電位差時，電荷通過兩電極之間的氣體空間的一種導電現(xiàn)象。3二、焊接電弧的極性焊接電弧的極性：直流焊接時電弧的兩極與電源的連接方式稱為電
2、弧的極性。直流正接，正極性直流反接，負極性4三、焊接電弧的導電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：電離能用電壓來表示，電離電壓低說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
3、：是弧柱區(qū)產(chǎn)生帶電粒子的主要途徑。電場作用下的電離：陰極區(qū)和陽極區(qū)的電場強度非常高，高達105~107V/cm，氣體電離以電場作用下的電離為主。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有氧化物時逸出功比較低，所以電子容易從氧化膜出逸出，形成陰極斑點。金屬WFeAl純金屬4.544.484.25氧化物3.923.911陰極斑點陰
4、極斑點：陰極表面經(jīng)?？梢钥吹桨l(fā)出閃爍的區(qū)域，這個區(qū)域稱為陰極斑點。電子發(fā)射最集中的區(qū)域電流最集中流過的區(qū)域熱陰極：斑點固定WC冷陰極：斑點不規(guī)則移動CuFeAl在焊有色金屬及其合金時常用到電弧的陰極清理作用，就是源于陰極斑點的特性。12電子發(fā)射機構分類：熱發(fā)射電場發(fā)射光發(fā)射粒子碰撞發(fā)射實際焊接中往往是多種電子發(fā)射機構共同完成電子發(fā)射的任務。13熱發(fā)射：熱發(fā)射：金屬表面受熱的作用，內部的自由電子的熱運動加劇，當自由電子的動能大于逸出功時，電子飛出金屬表面加入電弧，參與電弧的導電過程。熱發(fā)射（對電極有冷卻作用）熱發(fā)射強弱受到陰極
5、材料沸點的影響，沸點高的鎢或碳做陰極時，電極可以被加熱到比較高的溫度，通過熱發(fā)射可以提供足夠多的電子。14電場發(fā)射：電場發(fā)射：當金屬表面存在一定強度的正電場時，金屬內部的電子會受到電場力的作用，如果電場力足夠大，電子飛出金屬表面，這種現(xiàn)象稱為電場發(fā)射。冷陰極主要是這種發(fā)射電子的機理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，將其動能傳給陰極內部的電子，使其逸出金屬表面的發(fā)射過程稱為碰撞發(fā)射。16冷陰極與熱陰極熱陰極：當
6、使用沸點高的材料W或C作電極時，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，由于它們沸點很低，電極加熱溫度受沸點的限制不可能很高，熱發(fā)射不能提供足夠的帶電粒子，此時電場發(fā)射起主要作用，這種電極稱為冷陰極。17（3）負離子形成負離子的形成主要是由中性氣體粒子（原子或分子）吸附一個電子形成的，負離子所帶電量與電子相同，但是質量大，不能有效參與電弧導電過程造成電弧不穩(wěn)不希望電弧中存在大量的負離子大多數(shù)粒子親和能比較小，不易形成負離子F、Cl、O2、OH、NO等離子親和能比較大，易于形
7、成負離子。183.焊接電弧的構成及其導電特性焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū)構成。Ua=UA+UC+UK19(1)弧柱區(qū)特點及導電機構弧柱區(qū)長度為電弧長度弧柱區(qū)的電場強度較低：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?；≈鶇^(qū)呈電中性帶電的粒子在等離子體定向移動，基本上不受空間電場的作用，所以能夠在低電壓條件下，傳輸大電流。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)的特點及導電機構電子之源：向弧柱提供99.9%的電子。陰極
8、發(fā)射電子的能力，對電弧穩(wěn)定性影響極大。陰極區(qū)的長度：為10-5～10-6cm高電場強度：如果陰極壓降為10V，則陰極區(qū)的電場強度為106～107V/cm。陰極區(qū)的導電機構分為：熱發(fā)射型陰極區(qū)導電機構：電場發(fā)射型陰極區(qū)導電機構：等離子型陰極區(qū)導電機構：21熱發(fā)射型陰極區(qū)導電機構：采用W、C等
