第一講電弧的基本特性ppt課件

1、中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 焊接電弧不是一般的燃燒現(xiàn)象，它是在一定條件下電荷通過兩極間氣體焊接電弧不是一般的燃燒現(xiàn)象，它是在一定條件下電荷通過兩極間氣體空間的一種導電過程如圖空間的一種導電過程如圖7-17-1），也可以說是一種氣體放電現(xiàn)象。焊接），也可以說是一種氣體放電現(xiàn)象。焊接電弧是電弧焊的熱源，而弧焊電源是為焊接電弧提供能量的設(shè)備。電弧是電弧焊的熱源，而弧焊電源是為焊接電弧提供能量的設(shè)備。 一、焊接電弧的種類一、焊接電弧的種類 按焊接電流種類，可分為交流電弧、直流

2、電弧、脈沖電弧。按焊接電流種類，可分為交流電弧、直流電弧、脈沖電弧。 圖7-1 焊接電弧導電示意圖第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 按電弧狀態(tài)，可分為自由電弧如焊條電弧焊電?。?、壓縮電弧按電弧狀態(tài)，可分為自由電弧如焊條電弧焊電弧）、壓縮電弧如等離子弧）。如等離子?。?按電極材料，可分為熔化極電弧如按電極材料，可分為熔化極電弧如CO2CO2氣體保護焊電?。?、非熔氣體保護焊電弧）、非熔化極電弧如鎢極氬弧焊電弧）?；瘶O電弧如鎢極氬弧焊電弧）。 二、焊接電弧的產(chǎn)生二、焊接電弧的產(chǎn)生 一般情況下，氣體不含有帶電粒子電子、正離子、負離子）

3、，是由一般情況下，氣體不含有帶電粒子電子、正離子、負離子），是由中性的分子或原子組成的。要使氣體產(chǎn)生電弧導電，必須使氣體分子中性的分子或原子組成的。要使氣體產(chǎn)生電弧導電，必須使氣體分子或原子電離成帶電粒子或原子電離成帶電粒子氣體電離；同時，為了使電弧維持氣體電離；同時，為了使電弧維持“熄熄滅滅”，還必須不斷的輸送電能給電弧，以補充氣體電離時所消耗的電，還必須不斷的輸送電能給電弧，以補充氣體電離時所消耗的電能，即電弧的陰極要不斷的發(fā)射電子。綜上所示，氣體電離和陰極發(fā)能，即電弧的陰極要不斷的發(fā)射電子。綜上所示，氣體電離和陰極發(fā)射電子是電弧產(chǎn)生的必要條件。射電子是電弧產(chǎn)生的必要條件。 1 1氣體電離

4、氣體電離第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮在外加能量作用下，中性氣體分子或原子分離成正離子和電子的現(xiàn)象在外加能量作用下，中性氣體分子或原子分離成正離子和電子的現(xiàn)象稱為氣體電離。稱為氣體電離。氣體分子或原子分離出一個外層電子所需要的最小能量稱為電離能或電氣體分子或原子分離出一個外層電子所需要的最小能量稱為電離能或電離功，當用電子伏特離功，當用電子伏特eVeV來衡量時，又稱電離勢或電離電位，用來衡量時，又稱電離勢或電離電位，用 表示。氣體電離勢的大小與其原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。電離勢大表示氣體難電表示。氣體電離勢的大小與其原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

5、電離勢大表示氣體難電離、難導電，反之表示氣體容易電離。離、難導電，反之表示氣體容易電離。在焊接電弧中，根據(jù)引起電離的能量來源不同，電離有如下三種形式：在焊接電弧中，根據(jù)引起電離的能量來源不同，電離有如下三種形式：（1 1碰撞電離碰撞電離 在電場中，被加速的帶電粒子與原子和分子相碰撞在電場中，被加速的帶電粒子與原子和分子相碰撞而產(chǎn)生電離。而產(chǎn)生電離。（2 2熱電離熱電離 在高溫下，具有高動能的氣體原子或分子在無規(guī)在高溫下，具有高動能的氣體原子或分子在無規(guī)則的相互碰撞中產(chǎn)生的電離。則的相互碰撞中產(chǎn)生的電離。（3 3光電離光電離 氣體原子或分子吸收光輻射的能量而產(chǎn)生的電離。氣體原子或分子吸收光輻射的

6、能量而產(chǎn)生的電離。1E第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮2 2陰極電子發(fā)射陰極電子發(fā)射陰極表面在外加能量作用下連續(xù)向外發(fā)射電子的現(xiàn)象稱陰極電子發(fā)射。要陰極表面在外加能量作用下連續(xù)向外發(fā)射電子的現(xiàn)象稱陰極電子發(fā)射。要使其逸出金屬電極表面而產(chǎn)生電子發(fā)射，必須給電子施加一定的能量。電使其逸出金屬電極表面而產(chǎn)生電子發(fā)射，必須給電子施加一定的能量。電子從陰極表面逸出所需要的能量稱逸出功。子從陰極表面逸出所需要的能量稱逸出功。按其能量來源不同，陰極電子發(fā)射可分為按其能量來源不同，陰極電子發(fā)射可分為 ：（1 1熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射 陰極表面受熱

7、后，其中某些電子具有大于逸出功的動陰極表面受熱后，其中某些電子具有大于逸出功的動能而逸出到表面外的空間中去的現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。熱電子發(fā)射在焊接能而逸出到表面外的空間中去的現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。熱電子發(fā)射在焊接電弧中起著重要的作用，它隨著溫度上升而增強。電弧中起著重要的作用，它隨著溫度上升而增強。（2 2場致電子發(fā)射場致電子發(fā)射 這種由于在電場作用下而產(chǎn)生的電子發(fā)射稱為場致這種由于在電場作用下而產(chǎn)生的電子發(fā)射稱為場致電子發(fā)射。電場越強，則場致電子發(fā)射能力越強。電子發(fā)射。電場越強，則場致電子發(fā)射能力越強。（3 3光電子發(fā)射光電子發(fā)射 陰極表面接受光射線的能量而釋放出自由電子的現(xiàn)象陰極表面接受光射線

8、的能量而釋放出自由電子的現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射。稱為光電子發(fā)射。（4 4撞擊電子發(fā)射撞擊電子發(fā)射 運動速度較高、能量較大的重粒子如正離子撞運動速度較高、能量較大的重粒子如正離子撞擊陰極表面，將能量傳遞給陰極而產(chǎn)生的電子發(fā)射稱為撞擊電子發(fā)射。擊陰極表面，將能量傳遞給陰極而產(chǎn)生的電子發(fā)射稱為撞擊電子發(fā)射。 第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮陰極所用的材料不同，其電子發(fā)射形式也不同，有的以熱電子發(fā)射為陰極所用的材料不同，其電子發(fā)射形式也不同，有的以熱電子發(fā)射為主，有的以場致電發(fā)發(fā)射為主，而光電子發(fā)射和撞擊電子發(fā)射在焊接主，有的以場致電發(fā)發(fā)射

9、為主，而光電子發(fā)射和撞擊電子發(fā)射在焊接電弧中占次要地位。電弧中占次要地位。當采用銅或鋁等熔點較低的材料做陰極稱冷陰極進行焊接時，當采用銅或鋁等熔點較低的材料做陰極稱冷陰極進行焊接時，因受材料本身熔點的限制，陰極表面無法達到很高溫度，這時熱電子因受材料本身熔點的限制，陰極表面無法達到很高溫度，這時熱電子發(fā)射較弱，主要靠場致電子發(fā)射；發(fā)射較弱，主要靠場致電子發(fā)射；當采用鎢、碳等熔點較高的材料做陰極稱熱陰極時，因表面溫當采用鎢、碳等熔點較高的材料做陰極稱熱陰極時，因表面溫度可被加熱到很高溫度可達度可被加熱到很高溫度可達400040005000K5000K），使電子獲得足夠的能），使電子獲得足夠的能量

10、而進行強烈的熱電子發(fā)射，這時場致電子發(fā)射就居于次要地位了。量而進行強烈的熱電子發(fā)射，這時場致電子發(fā)射就居于次要地位了。綜上所述，焊接電弧的形成和維持，是在熱、光、電場和粒子動能綜上所述，焊接電弧的形成和維持，是在熱、光、電場和粒子動能的作用下，氣體原子或分子不斷地被電離以及陰極電子發(fā)射的結(jié)果。的作用下，氣體原子或分子不斷地被電離以及陰極電子發(fā)射的結(jié)果。 3 3焊接電弧的引燃焊接電弧的引燃第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮把造成兩電極間氣體發(fā)生電離和陰極電子發(fā)射而引起電弧燃燒的過把造成兩電極間氣體發(fā)生電離和陰極電子發(fā)射而引起電弧燃燒

11、的過程，稱為焊接電弧的引燃。焊接電弧的引燃一般有兩種方式：程，稱為焊接電弧的引燃。焊接電弧的引燃一般有兩種方式：（1 1接觸引弧接觸引弧弧焊電源接通后，電極焊條或焊絲與工件直接短路接觸，隨后弧焊電源接通后，電極焊條或焊絲與工件直接短路接觸，隨后迅速拉起電極約迅速拉起電極約2 24mm4mm而引燃電弧，這種引弧方式稱為接觸引而引燃電弧，這種引弧方式稱為接觸引弧?；?。（2 2非接觸引弧非接觸引弧非接觸引弧指在引弧時，電極與工件之間保持一定的間隙，然后在非接觸引弧指在引弧時，電極與工件之間保持一定的間隙，然后在電極與工件之間施以高電壓擊穿間隙使電弧引燃。這是一種依靠高電極與工件之間施以高電壓擊穿間隙

12、使電弧引燃。這是一種依靠高壓電使電極表面產(chǎn)生電場發(fā)射來引燃電弧的方法。壓電使電極表面產(chǎn)生電場發(fā)射來引燃電弧的方法。 第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 三、焊接電弧的結(jié)構(gòu)三、焊接電弧的結(jié)構(gòu) 焊接電弧沿其長度方向分為三個區(qū)域，見圖焊接電弧沿其長度方向分為三個區(qū)域，見圖7-27-2所示。緊靠負電極的區(qū)所示。緊靠負電極的區(qū)域為陰極區(qū)，緊靠正電極的區(qū)域為陽極區(qū)，陰極區(qū)和陽極區(qū)之間的區(qū)域為陰極區(qū)，緊靠正電極的區(qū)域為陽極區(qū)，陰極區(qū)和陽極區(qū)之間的區(qū)域稱為弧柱區(qū)。陽極區(qū)的長度約為域稱為弧柱區(qū)。陽極區(qū)的長度約為10-310-310-4cm10-4c

13、m，陰極區(qū)的長度約為，陰極區(qū)的長度約為10-510-510-6cm10-6cm，因此，電弧長度可近似認為等于弧柱長度。，因此，電弧長度可近似認為等于弧柱長度。 沿著電弧長度方向的電壓分布是不均勻的，靠近電極部分產(chǎn)生較強烈沿著電弧長度方向的電壓分布是不均勻的，靠近電極部分產(chǎn)生較強烈的電壓降，即陰極區(qū)和陽極區(qū)的壓降較大，沿著弧柱長度方向的電壓的電壓降，即陰極區(qū)和陽極區(qū)的壓降較大，沿著弧柱長度方向的電壓降可以認為是均勻分布的。這三個區(qū)的電壓降分別稱為陰極壓降、陽降可以認為是均勻分布的。這三個區(qū)的電壓降分別稱為陰極壓降、陽極壓降和弧柱壓降，它們組成了總的電弧電壓極壓降和弧柱壓降，它們組成了總的電弧電壓

14、 ，可表示為，可表示為 hUzYihUUUU弧柱壓降與弧柱長度成正比陽極壓降常數(shù)）陰極壓降常數(shù)）第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 四、焊接電弧的特性四、焊接電弧的特性 （一焊接電弧的電特性（一焊接電弧的電特性 焊接電弧的電特性即伏安特性，包括靜態(tài)伏安特性靜特性和動焊接電弧的電特性即伏安特性，包括靜態(tài)伏安特性靜特性和動態(tài)伏安特性動特性）。態(tài)伏安特性動特性）。 1焊接電弧的靜特性焊接電弧的靜特性zhblaUa陰極壓降與陽極壓降之和V）；b單位長度弧柱壓降V/mm）； 弧柱長度mm）。zl焊接電弧的特焊接電弧的特性性電特性電特性熱特性

15、熱特性力學特性力學特性第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 在電極材料、氣體介質(zhì)和電弧弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時電弧電壓在電極材料、氣體介質(zhì)和電弧弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時電弧電壓和焊接電流之間的關(guān)系稱為靜特性。其數(shù)學表達式為和焊接電流之間的關(guān)系稱為靜特性。其數(shù)學表達式為 （1 1焊接電弧的靜特性曲線形狀及其應(yīng)用焊接電弧的靜特性曲線形狀及其應(yīng)用 焊接電弧是非線性負載，焊接電弧是非線性負載，即電弧兩端的電壓與通過電弧的電流之間不是成正比例關(guān)系。焊接電弧的靜即電弧兩端的電壓與通過電弧的電流之間不是成正比例關(guān)系。焊接電弧的靜特

16、性近似呈特性近似呈 形曲線，見圖形曲線，見圖7-37-3所示。所示。 形靜特性曲線可看成由三個區(qū)段組成。在形靜特性曲線可看成由三個區(qū)段組成。在區(qū)段，電弧電壓隨著電流區(qū)段，電弧電壓隨著電流的增加而下降，稱該段為下降特性段；在的增加而下降，稱該段為下降特性段；在區(qū)段，電弧電壓基本上不隨電流區(qū)段，電弧電壓基本上不隨電流的變化而變化，稱該段為平特性段，或稱恒壓特性；在的變化而變化，稱該段為平特性段，或稱恒壓特性；在區(qū)段，電弧電壓隨區(qū)段，電弧電壓隨電流的增加而上升，稱該段為上升特性段。電流的增加而上升，稱該段為上升特性段。 （2 2弧長對靜特性曲線的影響弧長對靜特性曲線的影響 當電弧電流不變時，弧長增加

17、，當電弧電流不變時，弧長增加，電弧電阻增大，根據(jù)歐姆定律，電弧電壓自然會增加。如圖電弧電阻增大，根據(jù)歐姆定律，電弧電壓自然會增加。如圖7-47-4所示。所示。)(hhIfUUU第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 2 2焊接電弧的動特性焊接電弧的動特性 在焊接過程中，由于受到熔滴過渡等因素的影響，電弧電壓和焊接電流在焊接過程中，由于受到熔滴過渡等因素的影響，電弧電壓和焊接電流時刻都在改變，即電弧永遠處于動平衡狀態(tài)。所謂電弧的動特性，是指時刻都在改變，即電弧永遠處于動平衡狀態(tài)。所謂電弧的動特性，是指在一定的弧長下，當電弧電流以很快的速

18、度變化時，電弧電壓和焊接電在一定的弧長下，當電弧電流以很快的速度變化時，電弧電壓和焊接電流瞬時值之間的關(guān)系流瞬時值之間的關(guān)系 圖圖7-57-5是電弧動特性示意圖。是電弧動特性示意圖。 （二焊接電弧的熱特性（二焊接電弧的熱特性 1 1焊接電弧的產(chǎn)熱特性焊接電弧的產(chǎn)熱特性 在電弧焊中，通過電弧把電能轉(zhuǎn)換成焊接所需要的熱能和機械能。在電弧焊中，通過電弧把電能轉(zhuǎn)換成焊接所需要的熱能和機械能。 （1 1弧柱的產(chǎn)熱特性弧柱的產(chǎn)熱特性 弧柱中的導電任務(wù)絕大部分由電子來承弧柱中的導電任務(wù)絕大部分由電子來承擔，即弧柱中的熱量主要由電子的動能轉(zhuǎn)換而來。擔，即弧柱中的熱量主要由電子的動能轉(zhuǎn)換而來。 )(hhifu

19、瞬時電流； 瞬時電壓。hihu第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 （2 2陰極區(qū)的產(chǎn)熱特性陰極區(qū)的產(chǎn)熱特性 陰極區(qū)和弧柱區(qū)相比，長度短，且直接陰極區(qū)和弧柱區(qū)相比，長度短，且直接靠近電極或工件，所以陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量對電極或工件的影響更直接。所靠近電極或工件，所以陰極區(qū)產(chǎn)生的熱量對電極或工件的影響更直接。所產(chǎn)生的熱量主要用于對陰極的加熱和陰極區(qū)的散熱損失。產(chǎn)生的熱量主要用于對陰極的加熱和陰極區(qū)的散熱損失。 （3 3陽極區(qū)的產(chǎn)熱特性陽極區(qū)的產(chǎn)熱特性 陽極區(qū)的熱量主要是當自由電子撞入陽陽極區(qū)的熱量主要是當自由電子撞入陽極時，由自由電子動能

20、和位能轉(zhuǎn)化而來。極時，由自由電子動能和位能轉(zhuǎn)化而來。 2 2焊接電弧的熱效率及能量密度焊接電弧的熱效率及能量密度 電弧焊的熱能由電能轉(zhuǎn)換而來，因此電弧的熱功率可用下式表示電弧焊的熱能由電能轉(zhuǎn)換而來，因此電弧的熱功率可用下式表示 電弧產(chǎn)生的熱能并不能全部有效地用于焊接，其中一部分因?qū)α?、輻射及電弧產(chǎn)生的熱能并不能全部有效地用于焊接，其中一部分因?qū)α?、輻射及傳導等損失，用于加熱、熔化填充材料及工件的電弧熱功率稱為有效熱功傳導等損失，用于加熱、熔化填充材料及工件的電弧熱功率稱為有效熱功率，表示為率，表示為 hIUP PP 熱效率 。為有效熱功率系數(shù)，即表7-1為常用焊接方法的熱效率系數(shù) 有效熱功率第

21、一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 當其它條件不變時，電弧電壓升高，弧長增加，通過對流、輻射等損失當其它條件不變時，電弧電壓升高，弧長增加，通過對流、輻射等損失的弧柱熱量增加，熱效率的弧柱熱量增加，熱效率 隨著電弧電壓隨著電弧電壓 的升高而降低。的升高而降低。 單位面積上的有效功率稱為能量密度。能量密度在電弧軸線處最大，從中單位面積上的有效功率稱為能量密度。能量密度在電弧軸線處最大，從中心到周圍逐漸降低。心到周圍逐漸降低。 3 3電弧的溫度分布電弧的溫度分布 焊接電弧中三個區(qū)域的溫度分布是不均勻的，一般情況下，陽極斑點溫度焊接電弧中

22、三個區(qū)域的溫度分布是不均勻的，一般情況下，陽極斑點溫度高于陰極斑點溫度，分別占放出熱量的高于陰極斑點溫度，分別占放出熱量的43%43%和和36%36%左右，但都低于該種電極左右，但都低于該種電極材料的沸點?；≈鶇^(qū)的溫度最高，但沿其截面分布不均，其中心溫度最高，材料的沸點?；≈鶇^(qū)的溫度最高，但沿其截面分布不均，其中心溫度最高，可達可達5000K5000K8000K8000K。 （三焊接電弧的力學特性（三焊接電弧的力學特性 電弧在電弧焊中的作用之一是把電能轉(zhuǎn)換為機械能，機械能在電弧焊中以電弧在電弧焊中的作用之一是把電能轉(zhuǎn)換為機械能，機械能在電弧焊中以電弧力的形式表現(xiàn)出來。電弧力包括電磁收縮力、等離

23、子流力、斑點壓力、電弧力的形式表現(xiàn)出來。電弧力包括電磁收縮力、等離子流力、斑點壓力、熔滴沖擊力及短路爆破力等。熔滴沖擊力及短路爆破力等。hU第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 1 1電弧力的類型及作用電弧力的類型及作用 （1 1電磁收縮力電磁收縮力 當電流通過兩根相近的平行導線時，若電流方向相同當電流通過兩根相近的平行導線時，若電流方向相同則產(chǎn)生相互吸引力，電流方向相反則產(chǎn)生排斥力。這種由電磁場產(chǎn)生的力則產(chǎn)生相互吸引力，電流方向相反則產(chǎn)生排斥力。這種由電磁場產(chǎn)生的力稱為電磁力，其大小與導線中流過的電流大小成正比，與兩導線間的距離稱

24、為電磁力，其大小與導線中流過的電流大小成正比，與兩導線間的距離成反比。若把電弧中的電流看成是由許多靠近的平行同向電流線組成時，成反比。若把電弧中的電流看成是由許多靠近的平行同向電流線組成時，則它們之間將產(chǎn)生相互吸引力。因電弧是柔性導體，它的截面是可變的，則它們之間將產(chǎn)生相互吸引力。因電弧是柔性導體，它的截面是可變的，截面將產(chǎn)生收縮。這種現(xiàn)象稱為電磁收縮效應(yīng)，產(chǎn)生此效應(yīng)的力稱為電磁截面將產(chǎn)生收縮。這種現(xiàn)象稱為電磁收縮效應(yīng)，產(chǎn)生此效應(yīng)的力稱為電磁收縮力。收縮力。 （2 2等離子流力等離子流力 錐形電弧在電磁收縮力的作用下，高溫氣體不斷的由錐形電弧在電磁收縮力的作用下，高溫氣體不斷的由電極流向工件，

25、電弧周圍的氣體不斷地從電極旁進行補充，補充進的氣體電極流向工件，電弧周圍的氣體不斷地從電極旁進行補充，補充進的氣體被加熱電離并連續(xù)流向工件，對熔池形成動壓力，即等離子流力。被加熱電離并連續(xù)流向工件，對熔池形成動壓力，即等離子流力。 （3 3斑點力斑點力 電弧焊時，電極斑點受到帶電粒子的撞擊或金屬蒸發(fā)的反電弧焊時，電極斑點受到帶電粒子的撞擊或金屬蒸發(fā)的反作用而對斑點產(chǎn)生壓力，稱為斑點力。作用而對斑點產(chǎn)生壓力，稱為斑點力。第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 不論是陰極斑點力還是陽極斑點力，其方向總是與熔滴過渡方向不論是陰極斑點力還是陽

26、極斑點力，其方向總是與熔滴過渡方向相反，阻礙熔滴過渡。一般陰極斑點力比陽極斑點力大。相反，阻礙熔滴過渡。一般陰極斑點力比陽極斑點力大。 （4 4熔滴沖擊力熔滴沖擊力 當采用較大電流進行熔化極氬弧焊時，熔當采用較大電流進行熔化極氬弧焊時，熔滴呈射流過渡，在等離子流力的作用下，熔滴以極大的加速度連續(xù)滴呈射流過渡，在等離子流力的作用下，熔滴以極大的加速度連續(xù)沿軸向射向熔池，使焊縫極易形成指狀熔深。沿軸向射向熔池，使焊縫極易形成指狀熔深。 （5 5短路爆破力短路爆破力 電弧從燃燒狀態(tài)過渡到短路狀態(tài)，電弧電電弧從燃燒狀態(tài)過渡到短路狀態(tài)，電弧電流迅速上升，熔滴溫度急劇升高，使液柱汽化爆斷，產(chǎn)生較大的沖流迅

27、速上升，熔滴溫度急劇升高，使液柱汽化爆斷，產(chǎn)生較大的沖擊力，導致飛濺產(chǎn)生。擊力，導致飛濺產(chǎn)生。 2 2影響電弧力的因素影響電弧力的因素 （1 1氣體介質(zhì)氣體介質(zhì) 不同種類的氣體介質(zhì)，其熱物理性能不同，不同種類的氣體介質(zhì)，其熱物理性能不同，對電弧產(chǎn)生的影響也不同。導熱性強的氣體或多原子氣體消耗的熱對電弧產(chǎn)生的影響也不同。導熱性強的氣體或多原子氣體消耗的熱量多，對電弧有冷卻作用，會引起電弧的收縮，導致電弧力的增加。量多，對電弧有冷卻作用，會引起電弧的收縮，導致電弧力的增加。氣體流量或電弧空間氣體壓力增加，也會引起弧柱收縮導致電弧力氣體流量或電弧空間氣體壓力增加，也會引起弧柱收縮導致電弧力增加，同時

28、使斑點力增大。增加，同時使斑點力增大。第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 （2 2電流和電弧電壓電流和電弧電壓 電流越大，電磁收縮力和等離子流力電流越大，電磁收縮力和等離子流力都將增大，所以電弧力也增大。電流一定，電弧長度增加引起電弧電都將增大，所以電弧力也增大。電流一定，電弧長度增加引起電弧電壓升高，則電弧力降低。壓升高，則電弧力降低。 （3 3焊絲直徑焊絲直徑 焊接電流一定時，焊絲越細，電流密度越大，焊接電流一定時，焊絲越細，電流密度越大，造成電弧錐形越明顯，電磁力和等離子流力越大，電弧力也增大。造成電弧錐形越明顯，電磁力和等

29、離子流力越大，電弧力也增大。 （4 4電極極性電極極性 通常陰極導電區(qū)的收縮程度比陽極區(qū)大，因通常陰極導電區(qū)的收縮程度比陽極區(qū)大，因此，直流正接時，可形成錐度較大的電弧，產(chǎn)生較大的電弧力。此，直流正接時，可形成錐度較大的電弧，產(chǎn)生較大的電弧力。 熔化極氣體保護焊采用直流正接時，熔滴受到較大的斑點力，過渡時熔化極氣體保護焊采用直流正接時，熔滴受到較大的斑點力，過渡時受阻，電弧力較?。环粗?，直流反接時，電弧力較大。受阻，電弧力較??；反之，直流反接時，電弧力較大。第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮圖7-2 電弧結(jié)構(gòu)和壓降分布示意圖第一講

30、第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮圖7-3 焊接電弧的靜特性曲線小電流鎢極氬弧焊、微束等離子弧焊以及脈沖氬弧焊中的“維弧形狀，通常使用電弧靜特性的下降段 對于細絲大電流CO2氣體保護焊、等離子弧焊，則通常工作在電弧靜特性的上升段 對于焊條電弧焊、粗絲CO2氣體保護焊、埋弧焊，多工作在電弧靜特性的水平段 第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮圖7-4 弧長對電弧靜特性的影響第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮圖7-5

31、電弧動特性的說明示意圖為什么為什么第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮實際動特性曲線實際動特性曲線成因分析成因分析第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮表表7-1 常用焊接方法的熱效率系數(shù)常用焊接方法的熱效率系數(shù)焊接方法焊條電弧焊埋弧焊CO2氣體保護焊熔化極氬弧焊鎢極氬弧焊0.650.850.800.900.750.900.700.800.650.70第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 以交流電形式向焊接電弧輸

32、送電能的電源稱為交流弧焊電源，產(chǎn)生的以交流電形式向焊接電弧輸送電能的電源稱為交流弧焊電源，產(chǎn)生的焊接電弧是交流電弧。焊接電弧是交流電弧。 五、交流電弧的特點五、交流電弧的特點 交流電弧一般是由頻率為交流電弧一般是由頻率為50Hz50Hz的交流電源供電。每秒鐘電弧電流有的交流電源供電。每秒鐘電弧電流有100100次過零點，即每秒鐘電弧熄滅和再引燃次過零點，即每秒鐘電弧熄滅和再引燃100100次。次。 交流電弧有以下特點：交流電弧有以下特點： （1 1電弧周期性地熄滅和引燃電弧周期性地熄滅和引燃 交流電弧在過零點改變極性時交流電弧在過零點改變極性時熄滅，電弧空間溫度下降，此時電弧中異性帶電粒子發(fā)生

33、復(fù)合，降低熄滅，電弧空間溫度下降，此時電弧中異性帶電粒子發(fā)生復(fù)合，降低了電弧空間的導電能力。只有當電源電壓了電弧空間的導電能力。只有當電源電壓 增大到超過再引燃電壓增大到超過再引燃電壓 后，電弧才有可能被再次引燃。后，電弧才有可能被再次引燃。 （2 2電弧電壓和電流的波形發(fā)生畸變電弧電壓和電流的波形發(fā)生畸變 由于電弧電壓和電流是由于電弧電壓和電流是交變的，使電弧空間和電極表面的溫度也隨時變化。因而電弧電阻不交變的，使電弧空間和電極表面的溫度也隨時變化。因而電弧電阻不是常數(shù)，而是隨著電弧電流的變化而變化。當電源電壓按正弦曲線變是常數(shù)，而是隨著電弧電流的變化而變化。當電源電壓按正弦曲線變化時，電弧

34、電壓和電流就不按正弦規(guī)律變化，而發(fā)生了畸變?；瘯r，電弧電壓和電流就不按正弦規(guī)律變化，而發(fā)生了畸變。uyrU第一講第一講 電弧的基本特性電弧的基本特性中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮中南工業(yè)學校焊接教研室董盛榮 （3 3熱慣性作用較明顯熱慣性作用較明顯 由于電弧電壓和電流變化得較快，而由于電弧電壓和電流變化得較快，而電弧熱的變化滯后于電的變化。某一時刻的瞬時電流，使電弧空間發(fā)電弧熱的變化滯后于電的變化。某一時刻的瞬時電流，使電弧空間發(fā)生熱電離的效應(yīng)要推遲一定時間才能表現(xiàn)出來。生熱電離的效應(yīng)要推遲一定時間才能表現(xiàn)出來。 六、交流電弧連續(xù)燃燒的條件六、交流電弧連續(xù)燃燒的條件 交流電弧燃燒時若有熄弧時間，

35、則熄弧時間越長，電弧就越不穩(wěn)定。交流電弧燃燒時若有熄弧時間，則熄弧時間越長，電弧就越不穩(wěn)定。為了保證焊接質(zhì)量，必須將熄弧時間減小至零，即電弧在每次熄滅后為了保證焊接質(zhì)量，必須將熄弧時間減小至零，即電弧在每次熄滅后能迅速地自行恢復(fù)燃燒，使交流電弧連續(xù)燃燒。能迅速地自行恢復(fù)燃燒，使交流電弧連續(xù)燃燒。 對純電阻性電路，即焊接回路的電阻值遠遠大于感抗值，通過理論分對純電阻性電路，即焊接回路的電阻值遠遠大于感抗值，通過理論分析可知，它總是存在一定的熄弧時間，不利于交流電弧的穩(wěn)定燃燒；析可知，它總是存在一定的熄弧時間，不利于交流電弧的穩(wěn)定燃燒；對電感性電路，根據(jù)電壓與電流的波形圖圖對電感性電路，根據(jù)電壓與電流的波形圖圖7-67-6看出，只要電路中看出，只要電路中電感電感 值足夠大，就能使焊接電流滯后于電源電壓一定的相位值足夠大，就能使焊接電流滯后于電源電壓一定的相位角角 ，使電源電壓，使電源電壓 的值達到引弧電壓的值達到引弧電壓 ，便能保證交流，便能保證交流電弧連續(xù)、穩(wěn)定地燃燒。電弧連