弧焊电源电子教案

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1、教学目的：让学生了解弧焊电源在焊接设备中的重要性；掌握其分类。教学内容：弧焊电源的分类及各种弧焊电源的工作机理。教学方法：讲授绪论一、弧焊电源在电弧焊中的应用（了解）1.焊接的应用——电弧焊是最为广泛的一种焊接方法。2.电弧焊的分类——焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊等。3.不同材料、结构的工件——不同的工艺方法——不同的电弧焊机。焊条电弧焊：电源装置+焊钳=手弧焊机；埋弧焊：电源装置+控制箱+焊车=埋弧焊机；气体保护电弧焊：电源装置+控制箱+焊车（焊枪）+气路、水路系统=气体保护焊机；可看出，各种电弧焊方法都有供电装置，则弧焊电

2、源是电弧焊机的重要组成部分。二、弧焊电源的现状和发展（了解）1.1802年俄国学者发现电弧放电，指出利用电弧热溶化金属的可能性；2.20C20年代，开始应用弧焊变压器；3．20C30年代，研制了厚药皮焊条；4.20C40年代，氩弧焊机出现；5.20C70年代，相继研制了脉冲、逆变、矩形波交流弧焊电源；6．现代，弧焊电源种类大量增加，结构和工艺也不断提高。三、弧焊电源的分类、特点及用途根据弧焊电源输出的焊接电流波形的形状，可分为交流、直流和脉冲弧焊电源三种。1．交流弧焊电源工频交流弧焊电源：把工频交流电经变压器调节，变成适合于电弧焊的低压交流

3、电；由变压器、调节装置、指示装置组成；矩形波交流弧焊电源：交流电经半导体控制装置，输出矩形交流电流。电弧稳定性好；适用于氩弧焊；432.直流弧焊电源直流弧焊发电机：已淘汰；弧焊整流器：由变压器、整流器、调节装置、指示装置组成；噪声小，空载损耗小；适用于各种弧焊方法；逆变式弧焊电源：单相交流电经整流后变成中频交流电，再降压成直流；体积小、重量轻；3.脉冲弧焊电源：普通弧焊电源+脉冲发生电路；效率高；用于薄板焊、气体保护焊、等离子焊；43教学目的：让学生了解焊接电弧产生的微观原因及引弧过程的微观现象；掌握电弧的结构。教学内容：两种引弧过程、产生

4、电弧的必要条件、焊接电弧的结构。教学方法：讲授第一章焊接电弧及对弧焊电源的要求研究意义：弧焊电源是电弧能量的供应者，其电特性影响到电弧燃烧的稳定性，从而直接影响到焊缝的质量。焊接回路：焊接电弧的特性：焊接电弧即是在电极与工件之间的气体中，产生持久、强烈的自持放电现象。特性：电压低、电流大、温度高、发光强。非自持放电：气体导电所需要的带电粒子不能通过导电过程本身产生，而需要外加措施来产生带电粒子（加热、施加一定能量的光子等等）。自持放电：当电流大于一定值时，一旦放电开始，气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子。第一节焊接电弧的物理

5、本质一、电弧中带电粒子的产生（一）气体电离电子完全脱离原子核的束缚形成自由电子的过程，称为“电离”。按引起电离的能量来源，有三种形式：（1）撞击电离（2）热电离（3）光电离（二）阴极电子发射（1）热发射（2）光电发射（3）重粒子撞击发射（4）自发射二、焊接电弧的引弧（一）接触引弧（图1，应用于焊条电弧焊、熔化极气体保护焊等）43（二）非接触引弧（图2，常应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊）图1接触引弧图2非接触引弧第二节焊接电弧的结构及伏安特性本节以直流焊接电弧为例。一、焊接电弧的结构以及压降分布三个区域：阳极区阴极区弧柱区阴极区：长度极短10-

6、5~10-6cm、电压较大；阳极区：长度也极短10-2~10-4cm、电压较大；弧柱区：长度基本等于电弧长度，电压均匀分布。Uh=a+blza------阴极、阳极压降之和；b------单位长度弧柱压降；lz------弧柱长度，近似于弧长。可得出，弧长不同，电弧电压也不同。43教学目的：让学生理解弧焊电源的静特性和动特性定义、推导过程。教学内容：弧焊电源静特性的定义，曲线，及影响其因素；动特性的定义，及曲线分析。教学方法：讲授二、焊接电弧的伏安特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压变化的关系，又称

7、伏安特性。包括静特性和动特性。(一)焊接电弧的静特性一定长度的电弧，在稳定燃烧状态下，电弧电压和电弧电流之间的函数关系，称为电弧的静特性，又称伏安特性。Uh=f(Ih)（1）电弧静特性曲线的形状（U形曲线）（2）影响电弧静特性的因素气体介质成分和压力的影响（与气体的热导率有关）弧长的影响（与电弧电阻有关）电极材料的影响（与母材的热导率有关）43(二)焊接电弧的动特性指在一定弧长下，当电弧电流很快变化时，电弧电压和电流瞬时值之间的关系：Uh=f(ih)。热惯性：温度变化总是滞后于电流变化的现象。由于热惯性对电离度的影响，焊接电弧的动特性曲线不

8、同于静特性曲线特性。电流增加过程中，动态性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压值高；电流下降时，每一瞬间电弧电压低于静特性曲线。电流变化速度愈小，静、动特性曲线就愈接近。43