xg焊接电弧与弧焊方法

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1、《焊接方法与设备》第一章电弧焊基础知识1第一章电弧焊基础知识本章基本内容电弧物理基础、导电特性工艺特性焊丝熔化与熔滴过渡母材熔化及焊缝成形2第一节焊接电弧焊接电弧物理基础焊接电弧导电特性焊接电弧工艺特性3焊接电弧物理基础电弧定义：电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。将电能转化为机械能、热能和光能。4焊接电弧物理基础焊接电弧物理基础气体电离阴极电子发射带电粒子消失5焊接电弧物理基础沿电弧方向电场强度分布不均匀分为三个区域阴极、阳极区尺寸很小，约为10-2-10-6cm电场分布的不均

2、匀性表明电弧电阻的非线性6焊接电弧物理基础金属导电机制：自由电子定向移动电弧导电机制：电子、正离子、负离子都参与导电是复杂的导电过程7焊接电弧物理基础带电粒子产生来源：中性气体粒子的电离金属电极发射电子负离子形成正离子形成基本物理过程8焊接电弧物理基础气体的电离定义：在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程实质：中性气体粒子吸收足够的外部能量，使分子或原子中的电子脱离原子核束缚而成为自由电子和正离子的过程。9焊接电弧物理基础气体的电离电压的大小反映了带电粒子产生的难易程度。电离电压低----带

3、电粒子容易产生有利于电弧导电电离电压高----带电粒子难以产生电弧导电困难10焊接电弧物理基础11焊接电弧物理基础激励定义：当中性气体粒子受外加能量作用而不足以使其电离时，但可能使其内部的电子从原来的能级跃迁到较高的能级。使中性粒子激励所需要的外加能量叫做激励能12焊接电弧物理基础电离的种类：热电离场致电离光电离电离度：电弧内单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比值X=电离的粒子密度/电离前中性粒子密度碰撞电离13焊接电弧物理基础热电离定义：气体粒子受热作用而产生电离的过程实质：气体粒子的热运动形成频繁而激烈

4、的碰撞主要位置：弧柱区（温度在5000-50000K）14焊接电弧物理基础场致电离定义：在两电极间的电场的作用下，气体中的带电粒子被加速，电能转化为带电粒子的动能，当带电粒子的动能达到一定数值时，则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之电离，这种电离被称为场致电离15焊接电弧物理基础场致电离发生的位置主要是两级区，由于在这两个区域内电场强度可达105-107V/cm而弧柱区电场强度为：10V/cm左右，电场作用不明显16焊接电弧物理基础由于电子质量远小于其他粒子的质量，因而在电场的作用下，速度快，动能大，其余其他粒子发生

5、非弹性碰撞，几乎将本身的动能全部传递给相应的粒子，使中性粒子发生电离或激励。因而场致电离中电子起到主要的作用。17焊接电弧物理基础光电离定义：中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程范围：电弧的辐射只可能对K、Na、Ca、Al等金属蒸汽直接引起电离，而对焊接电弧气氛中的其他气体则不能直接引起电离光电离是产生带电粒子的次要途径18焊接电弧物理基础阴极电子发射电离和阴极电子发射是电弧产生和维持不可缺少的必要条件阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维持电弧导电的原电子

6、之源。19焊接电弧物理基础电子发射与逸出功定义：电子发射：阴极中的自由电子受到一定的外加能量作用，从阴极表面逸出的过程逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外加能量。单位电子伏或者逸出电压逸出功的大小受电极材料及表面状态的影响(氧化物)。20焊接电弧物理基础阴极斑点定义：阴极表面经常可以看到发出闪烁的区域，这个区域称为电子发射最集中的区域电流最集中流过的区域热阴极：斑点固定WC冷阴极：斑点不规则移动CuFeAl21焊接电弧物理基础阴极清理作用（阴极破碎）在铝合金焊接中作用最为明显22焊接电弧物理基础电子发射的类型热

7、发射场致发射光发射粒子碰撞发射实际焊接过程中常常是几种发射形式共存23焊接电弧物理基础热发射（对电极有冷却作用）定义：阴极表面受热，自由电子动能加大，一部分电子达到或超过逸出功而产生的电子发射现象热发射强弱受到阴极材料沸点的影响，沸点高的钨或碳做阴极时，电极可以被加热到比较高的温度，通过热发射可以提供足够多的电子24焊接电弧物理基础场发射定义：阴极表面空间存在一定强度的正电场时，阴极内部的电子将受到电场力的作用，当力达到一定程度电子就会逸出阴极表面，这种电子发射现象冷阴极主要是这种发射电子的机理25焊接电弧物理基础光

8、发射（对电极无冷却作用）粒子碰撞发射正离子堆积-〉正离子加速-〉碰撞-〉电子发射26焊接电弧物理基础带电粒子的消失动态平衡：电弧稳定燃烧时，带电粒子的产生与消失处于动态平衡主要形式：扩散、复合及负离子形成27焊接电弧物理基础扩散（浓度梯度）定义：电弧空间中如果带电粒子的分布不均匀，则带电粒子将从浓度高的地方向浓度低的地方迁移，而使浓度趋于均匀，