第一章 电弧焊基础知识课件.ppt

《第一章 电弧焊基础知识课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章电弧焊基础知识第一节焊接电弧●电弧具有两个重要特性，即它在放电的同时发出强烈的光和大量的热。●人们就利用电弧的热量熔化被焊接材料。●电弧稳定燃烧的条件：应不断地向电弧区补充带电粒子，也就是不断地向电弧区输送能源。一、焊接电弧的物理基础1.电弧及其电场强度分布焊接电弧是一种气体放电现象，它是人为控制的长时间的放电加热过程。两电极之间的气体导电条件：1.两电极之间有带电粒子；2.两电极之间有电场。使气体的中性粒子电离成为带电的正粒子和负粒子。焊接电弧的电压分布阳极区：电弧与电源正极所接的区域。阴极区：电弧与电

2、源负极所接的区域。弧柱区：在电弧的阳极区和阴极区之间的区域。电弧电压Ua=UA+Uc+Uk▲焊接电弧的电阻是非线性的。2.电弧中带电粒子的产生带电粒子的产生：●气体的电离●金属电极发射电子●负离子形成（1）气体的电离气体的分子或原子=电子+正离子电离能：中性气体粒子失去电子所需的最小外加能量。按外加能量形式可分：■热电离■场致电离■光电离。①热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程。电离度χ=已电离的中性粒子密度／电离前的中性粒子密度热电离度与温度、气体压力、电离电压有关。随着温度T↑→气体压力↓→电离电压↓→电离度

3、↑→带电粒子数↑→电弧的稳定性↑。②场致电离在两电极之间的电场作用下，带电粒子的加速（动能）与中性粒子发生非弹性碰撞而产生的电离。弧柱区：温度5000~30000K之间，而电场强度10v／cm左右。※主要产生热电离阴极区和阳极区：电场强度105~107V／cm左右※主要产生电致电离③光电离焊接电弧的光辐射只能对K（钾）、Na（钠）、Ca（钙）、Al（铝）等金属蒸汽直接引起光辐射。中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程。（2）阴级电子发射阴极表面的自由电子受到一定的外加能量作用时，从阴极表面逸出的过程。从阴极发射

4、的电子在电场的加速下碰撞电弧中的中性气体粒子而产生电离，因此阴极电子发射在电弧导电过程中起着特别重要的作用。1）阴极斑点阴极表面发射电子最集中，电流最集中流过的区域。阴极斑点与阴极材料有关。如：钨或碳作阴极时（热阴极），斑点固定不动。钢、铜、铝作阴极时（冷阴极），斑点不规则游动。2）逸出功：一个电子从金属表面逸出所需要的最低外加能量。逸出功（AW），单位（eV）。由于金属氧化物的逸出功比纯金属低，因而氧化物处容易发射电子的同时氧化物被破坏，这就阴极有清除氧化物（阴极雾化）的作用。3）电子发射的类型热发射：阴极表面因受

5、热其内部自由电子热运动加大，动能增加，产生的电子发射现象。场致发射：阴极内部的自由电子在电场力的作用下，逸出阴极表面的电子发射现象。光发射：阴极表面受到光辐射作用时，阴极内部的自由电子逸出阴极表面的电子发射现象。粒子碰撞发射：高速运动的粒子碰撞阴极时，阴极表面自由电子逸出阴极表面的电子发射现象。3.带电粒子的消失复合：电弧空间的正负带电粒子，在一定条件下相遇而结合成中性粒子的过程。负离子的形成：在一定条件下，中性原子或分子吸附电子而形成负离子。二、焊接电弧的导电特性指电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动和

6、消失的过程。1.弧柱区的导电特性弧柱电场强度E：弧柱单位长度上的电压降（电位梯度）。●弧柱的导电性能好，E值小。●弧柱中流过电流I大时，E值减小。电场强度的大小与电弧的气体介质有关。2.阴极区的导电特性阴极区作用：●向弧柱区提供电弧导电所需要的电子流；●接受由弧柱传来的正离子流。阴极区的导电形式：热发射型、电场发射型。阴极区的电压降：取决于电极材料的种类、电流大小、气体介质的成分。3.阳极区的导电特性阳极区的作用：●接受弧柱送来的电子流；●向弧柱提供所需的正离子流。阳极区的导电形式：●阳极区的场致电离、●阳极区的热电

7、离。三、焊接电弧的工艺特性电弧的热能特性、力学特性、稳定性。1.电弧的热能特性（1）电弧热的形成机构①弧柱的产热带电粒子之间的碰撞，带电粒子与中性粒子之间的碰撞，把电能转换成热能。②阴极区的产热阴极区总产热功率Pk=IUK－IUW－IUT③阳极区的产热阳极区总产热功率Pa=IUa+IUW+IUT（2）电弧的温度分布轴向温度分布特点：阴极区、阳极区的温度低，弧柱区温度高。径向温度分布焊接电弧的热效率及能量密度热功率PQ=PA=IUA式中:PA—电弧的电功率UA—电弧电压,UA=Uk+Uc+Ua有效热功率P有=ηP总η—

8、热效率系数能量密度：单位面积上的有效热功率（W／cm2）电弧加热区的能量密度分布是不均匀的。弧柱轴线处能量密度最大，因此弧柱中心处的工件熔深大，而周围熔深小。2.电弧的力学特性（1）电弧力的作用直接影响工件的熔深、熔滴过度、熔池的搅拌、焊缝成形、金属飞溅等。电弧力主要包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力等。①电磁收缩力由电弧自身磁场引起的电磁收缩