材料加工作业2.doc

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1、材料加工作业2•电弧的不同空间区域的电压、长度分布有何特点？请论述形成电弧空间区域分布特点的机理。答：电弧是由3部分组成，即弧柱区、阴极区和阳极区。维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低，只有10〜50V。电弧电压和长度分布如下图：阴极睁区卄_风柱区一^阳极吟区电弧各区域的电压分:缶1、弧柱区弧柱区呈电屮性，它是由分子、原子、受激的原子、正离子、负离子及电子所组成，其屮带正电荷的离子与带负电荷的离子几乎相等，所以又称为等离子体。电子和正离子通过弧柱区吋不受电荷电场的排斥作用，使得弧柱区的电压低（儿伏）,电流大。传输电流的主要带电粒子是电子，大约占带电粒子总数的99.9%,其余为正离子。因为阴极区和阳极

2、区的长度极短，所以可以认为弧柱区长度为电弧长度。弧柱区长度大大于阳极阴极的弧长。弧柱区的电场强度较低，通常只有5〜10V/cmo2、阴极区阴极被认为是电子之源。它向弧柱提供99.9%的带电粒子（电子）。阴极发射电子的能力，对电弧稳定性影响极大。阴极区的长度为10-5~i0-6cm。当阴极为热发射型阴极区时，电子流主要依靠热发射来供应，如此通过热发射可以提供足够数量的电子，则阴极压降可以达到零。此吋，阴极除了接受直接发射总电流的99.9%的电子流意外还接受0.1%的正离子流，阴极表面以外的电弧空间与弧柱的特性完全一样，其空间电荷总和是零，对外界也表现为中性。如果阴极为电场发射型阴极，此时热发射不

3、足以提供足量电子，则在靠近阴极的区域，政正负电荷的平衡关系被打破，正离子在阴极表面堆积，形成阴极压降。如果阴极压降为20V,则阴极区的电场强度为106^107V/cm,电子主要由场致发射产生。由于阳极不发射正离子，阳极前面电子堆积，形成阳极压降区。半电流密度较大，阳极温度很高，以热电离为主，阳极压降将很低，甚至到0V。阳极区主要是接受电子，但还应向弧柱提供0.1%的带电粒子（正离子）。通常阳极区的长度为10-2^10-3cm,则阳极区的电场强度为103^104V/cmo由于阳极材料和焊接电流对阳极区压降影响很大，它可以在0〜10V之间变化。