《焊接电弧》PPT课件

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1、§l-1电弧的物理基础§l-2焊接电弧的产生及温度分布§1-3电弧力及影响因素§1-4交流电弧的特点第一章焊接电弧§l-1电弧的物理基础一、气体放电的基本概念一、气体放电的基本概念§l-1电弧的物理基础正常状态下，气体中不含带电粒子，由中性分子或原子组成，它们虽可自由移动，但不会受电场作用而产生定向运动，故气体是不导电的。因此要使正常状态的气体导电，就必须先有一个产生带电粒子的过程，然后才能呈现导电性能。金属中的自由电子可以移动，但金属中的离子则不能自由移动；而气体中所有的组成粒子，皆可自由移动，故气体的导电过程和规律，与金属有明显的不同。二、电弧中带电粒子的产生过程

2、电弧，由两个电极和它们之间导电的气体空间所组成。电弧中的带电粒子，主要依靠气体的电离和电极的电子发射这两个物理过程所产生，同时还伴随一些其它过程，如：解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等。二、电弧中带电粒子的产生过程1．电离1.电离在一定条件下，中性气体分子或原子,分离为正离子和电子的现象，称力电离。常态下的气体粒子(分于或原子)，受外来能量的作用，失去一个或多个电子后则成为正离子。一个气体分子或原子，常态下由数量相等的正电荷(原子核)和负电荷(电子)构成，对外界呈中性，因而不导电。要使其电离而导电，就需要对其施加外来能量，使其发生电离。使中性气体粒于失去第一个电子所

3、需要的最低外加能量，称为第一电离能。通常以电子伏(eV)为单位。若以伏表示则为电离电压。生成的正离子称为一价正离子，这种电离称为一次电离。一个电子伏(eV)，就是一个电子迈过一伏电位差空间所取得的能量。能量传递：（1）碰撞传递（2）光辐射传递(1)碰撞传递气体粒子，在空间总是处于不规则的运动状态，只有在热力学温度为0K时，气体粒子将停止运动。各个粒子以某一速度运动时，就具有一定的动能，而且可能互相频繁地碰撞。粒子在相互碰撞时将伴随能量的转移，粒子以这种形式传递能量方式称为碰撞传递。(2)光辐射传递向气体粒子传递能量的另一种途径是光辐射，也就是说中性气体粒子可以接受外

4、界以光量子形式所施加的能量，提高其内能并改变其内部结构，使气体粒子被激励或电离。2．电离种类（1）热电离2．电离种类电弧中气体粒子的电离，根据所施加的外部能量种类的不同，而分为三类。（1）热电离中性气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。因为根据气体分子运动理论，气体的温度高低意味着气体粒子(包括中性粒子、电子和离子)总体动能的大小，亦即气体粒子平均运动速度的快慢。（3）光电离中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。当气体中有电场作用时，带电粒子除了作无规则的热运动外，尚产生一个受电场影响的定向运动。正、负带电粒子定向运动方向相反，电场对带电粒子在电场方向

5、的运动起加速作用，会将电能转换为带电粒子的动能，当其动能增加到足够的数值，则可能与中性粒子产生非弹性碰撞而使之电离，这种电离称为电场作用下的电离。也可认为碰撞电离。（2）电场作用下的电离（3）光电离电弧中起导电作用的带电粒子，除依靠电离过程产生外，还要从电极表面发射出来。在焊接电弧中，电极只能发射电子而不能发射离子。从电极表面发射电子的过程，在阴极和阳极皆可能产生。当阴被或阳极表面接受一定外加能量作用时，电极中的电子可能冲破金属电极表面的约来而飞到电弧空间，这种现象称为电子发射。但是只有自阴极发射出来的电子在电场作用下参加导电过程，而自阳极发射出来的电子因受到电场的排斥

6、，不可能参加导电过程，3.电子发射金属内部的电子，只有在接受外加能量作用后，其能量超出退出功时，才能冲破金属表面而发射到外部空间。由于外加能量形式不同，电子发射机构可分为如下四种。（1）热发射金属表面因承受热作用而产生电子发射的现象称为热发射。因为金属内部的自由电子受热作用后其热运动速度增加，当其动能满足一定条件时，则即可飞出金属表面。（1）热发射（2）电场发射（3）光发射（4）粒子碰撞发射（2）电场发射当金属表面空间存在一定强度的正电场时，金属内的电子受此电场静电库伦力的作用，当此力达到一定程度时，电子可飞出金属表面，这种现象称电场发射。（3）光发射当金质表面接受光辐

7、射时，也可使金属表面自由电子能量的增加，致使冲破金属表面的制约，飞到金属表面外，这种现象称光发射。（4）粒子碰撞发射高速运动的粒了(电子或离子)撞击金属表面时，将能量传给金属表面的电子，使其能量增加而跑出金属表面，这种现象称为粒子碰撞发射。前面所谈到的，都是有关中性粒子产生带电粒子（电子和正离子）的过程，实际上电弧中还可能产生另一种带电粒子——负离子。在一定条件下，有些中性原子或分子，能吸附一个电子而形成负离子。中性粒子吸附电子形成负离子时，其内部能量不是增加而是减少，减少的这部分能量，称为中性粒子的电子亲和能。中性粒子吸附电子时将释放出