焊接電源課程講義第2章焊接電弧及其電特性

1、第二章焊接電弧及其電特性焊接電弧的實質(zhì)：氣體放電2.1焊接電弧及其引燃t|c=電源電阻* 陰極陽極產(chǎn)生氣體放電的方式:與氣體電離肯電子發(fā)射h2-1電弧放電示意圖氣體的電離與電子發(fā)射氣體的電離* (1)熱電離(2)場致電離(3)光電離 電極的電子發(fā)射(1) 熱發(fā)射(2) 電場發(fā)射(3) 光發(fā)射(4) 粒子碰撞發(fā)射來氣體的不斷電離與電極不斷的電子發(fā)射是形成電弧的前提 條件焊接電弧的引燃肯接觸引弧肯非接觸引弧(+ )+ )<a)b)圖22電弧引燃過程示意圖a）接觸b）拉開c）燃弧非接觸引弧a)b)圖23非接觸引弧的電壓波形a)髙頻高壓引弧電壓波形b)高壓脈沖引弧波形2. 2焊接電弧的結構和伏安

2、特性2. 2.1焊接電弧的結構與電弧電壓uf = ua+uc+u電弧陽極其中，% 弧柱壓降，單位為v；4 電弧電流，單位為a；% 弧柱電阻，單位為q；/c 弧柱長度，單位為mm；sc弧柱截面積，單位為mm?；yc 弧柱的電導率，單位為s-mm/mm2；jc 弧柱的電流密度，單位為a/mm2；陰極壓降區(qū)孤柱區(qū)b焊接電弧最小電壓原理能耗最小的趨勢+陽極壓降區(qū)圖2-4電弧結構及壓降分布長度和壓降基本固2 ： 2 . 2焊援電弧的靜贊性:二楚長應商審孤衽稔楚獲懸下，電弧電壓牙與電弧電流厶之間的關系，稱為焊接電弧的靜態(tài)伏安特性，簡稱伏安特性或靜特性。可用下式表示：已焊接電弧靜特性曲線形狀分析u形曲線圖2

3、5金屬電阻的伏 安特性曲線圖z6電弧的靜特605040縱20wa-®#*圖z7電弧各區(qū)域壓降與對于不同的焊接方法，在其正常使用范圍內(nèi)，并不色括電朋 v形竊手工電弧焊、埋弧焊等焊接電弧基本工作在電弧靜特性的水平段。竊tig焊、微束等離子弧焊、等離子弧焊的焊接電弧也基本工作在電弧靜特性的水平段 皆熔化極氣體保護焊（氮弧焊和co?焊等）和水下焊接等焊接電弧基本上工作在電弧靜 特性的上升段。+焊接電弧靜特性曲線的影響因素&電弧長度的影響 歹電極直徑的影響 電極直徑改變時，主要影響sk和2的變化。易產(chǎn)生錯誤認識之處c02/mig/mag 焊的焊接電流大于埋弧焊嗎？不同的焊接電弧有不同的

4、電弧靜特性曲線在u-i坐標上的上下左右位置不同2. 2. 3焊接電弧的動特性/一定弧長的電弧，當電弧電流以很快速度連續(xù)變化時, 電弧電壓瞬時值與電流瞬時值之間的關系稱為電弧動態(tài) 伏安特性，簡稱為電弧動漪傕?？捎孟铝泻瘮?shù)表示：uf = f（0）a）電壓一電流波形b）動特性曲線college of materials science and engineering, hust單向電流電弧呢72. 3焊接電弧負載的特點仔焊接電弧是非線性負載仔焊接電弧負載變化大，有的頻繁地短路與開路仔焊接電弧負載特性不僅與電弧的電流特性有關，而且與焊接方法、電 弧的狀態(tài)、電弧周圍的介質(zhì)以及電極材料等有關倉直流電弧、交

5、流電弧和脈沖電弧；自由電弧和壓縮電??；熔化極電弧和非熔化極電??；2. 3.1交流電弧圖212電感性電路交流電弧電壓電流波形college of materials science and engineering, hust圖211電阻性電路交流電弧電壓電流波形通過研究表明，采用工頻正弦波交流電弧焊接，為使電弧電流連續(xù)，應滿足下列條件:£o5(2-5)式中u°弧焊電源的空載電壓，單位為v；5 交流電弧電壓(交流電壓的有效值)，單位為v；ux再引弧電壓，單位為v。對于手工焊條的交流電弧焊，加=1.3 1.5。砂提高交流電弧穩(wěn)定性的措施：& (1)提高弧焊電源頻率令(2)

6、提高電源的空載電壓令(3)改善電弧電流的波形(矩形波)& (4)疊加高壓電圖2-13宜流矩形波脈沖電弧電流波形&由維持電弧和脈沖電弧兩部分組成。也可看作直流分量+交流分量&維持電?。ɑ蚍Q基本電?。┲饕ＷC電弧的連續(xù)燃燒，&脈沖電弧主要用于加熱熔化工件和焊絲，并使熔滴從焊絲脫落和向 工件過渡。為了滿足焊接電恥的穩(wěn)定及焊接工藝的需要，在脈沖峰值和脈沖基值時往往 需要采用不同的張焊電涮外特性3. 3非熔化極焊接電弧金非熔化極電弧焊接，通常都釆用惰性氣體（如氮氣、氨氣等）保護，電極 本身在焊接過程中不熔化，沒有金屬熔滴過渡勺肯由于沒有熔滴過渡和飛濺問題，只要求能夠維持電弧穩(wěn)定燃燒即町。&弧長和弧壓波動很少，穩(wěn)定焊接電流是關鍵，常采用恒流外特性的電源。2. 3.4熔化極焊接電弧竺熔化極電弧焊是指在焊接電弧燃燒過程中，作為電弧極的焊絲（條）不 斷熔化并過渡到焊接熔池中去的焊接方法©仔與非熔化極電弧相比，由于存在電極熔化，弧長和弧壓都會發(fā)生波動。因 此要保證電弧穩(wěn)定，弧焊電源外特性要和送絲系統(tǒng)相匹配。倉熔化極焊接電弧是一個變化極快的動負載，熔滴短路往往使電弧變得更加 不穩(wěn)圧。因此需要對弧焊電源的動態(tài)