第一章 电弧焊基础知识课件.ppt

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1、焊接方法与设备1第一章电弧焊基础知识电弧焊重要性高效本章基本内容第一节焊接电弧*第二节焊丝熔化与熔滴过渡*第三节母材熔化及焊缝成型2第一节焊接电弧一、焊接电弧物理基础二、焊接电弧导电特性*三、焊接电弧工艺特性3一、焊接电弧物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧定义：电弧是一种特殊的气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。实现了将电能转化为机械能、热能和光能。4非自持放电自持放电电流最大、电压最低、温度最高、发光最强气体是良好的绝缘体带电粒子密度<10-8/m3使气体导电的条件：电场；带电粒子5（一）电弧及其电场强度

2、分布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电场分布的不均匀性表明电弧电阻的非线性6（二）电弧中带电粒子产生来源：1中性气体粒子的电离2金属电极发射电子3带电粒子复合4负离子形成基本物理过程71、气体的电离（1）气体的电离与激励定义：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。气体的电离电压的大小反映了带电粒子产生的难易程度。（表1-1）电离电压低----带电粒子容易产生

3、，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8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，这种现象称为~。激励可导致->电弧辐射光重要结论：当电弧空间存在电离电压（或激励电压）不同的多种气体的时候，在外加能量的作用下，电离电压（或激励电压）低的气体粒子先被电离（或激励），若这种气体的足以维持电弧的稳定燃烧，则整个电弧燃烧所需要的能量主要取决于这个较低的电压。因而电弧所要求的外加能量就比较低。*意义：稳弧剂的作用9基本规律：温度压力电离电压电离度带电粒子数电弧

4、稳定性（2）电离的种类：热电离（弧柱）场致电离（两极）光电离：仅对K、Na、Ca、Al的金属蒸汽碰撞电离（主要途径）10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——原电子之源。2、阴极电子发射11（1）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。金属表面存在氧化物时逸出

5、功会减小表1-3与表1-1比较12*（2）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CuFeAl阴极清理作用（阴极破碎）在铝合金焊接中作用最为明显13（3）电子发射的类型热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14（三）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：1扩散2复合15大多数粒子亲和能比较小，不易形成负离子F、Cl、O2、OH、NO等离子亲和能比较大，易于形成负离

6、子。放热过程，在高温下不易稳定存在影响：电子数量减少，导电困难，电弧稳定性降低负离子运动速度慢，不能很好的导电易于正离子复合3负离子形成16二、焊接电弧的导电特性焊接电弧的导电特性：是指参与电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中的产生、运动和消失的过程。1、弧柱区的导电特性宏观上看弧柱呈电中性具有良好的导电性弧柱中的电流主要由电子流构成17两种现象：1、电场强度E的大小与电弧的气体介质有关2、E的大小将随弧柱的热损失情况自行调整最小电压原理弧柱在稳定燃烧时，有使自身能量减小的特性2、阴极区的导电特性热发射型电场发射型183、阳极区的导电特

7、性阳极斑点阳极区导电形式阳极区的场致电离阳极区的热电离19三、焊接电弧的工艺特性焊接电弧与热能及机械能有关的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性和电弧的稳定性等。20（一）电弧的热能特性电弧的温度分布熔点限制导热条件21（二）电弧的力学特性1、电弧力及其作用电弧力影响着熔深及熔滴的过渡，而且影响到熔池的搅拌、焊缝成形及金属的飞溅等*电弧力主要包括：电磁收缩力、等离子流力、斑点力等（1）电磁收缩力电磁力：电流流经距离不远的两根平行导线时，电流同向相吸，异向相斥。他的大小与流过的电流大小成正比，与两根导线之间的距离成反比。力大力小

8、22电磁静压力：电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上表现为对熔池形成的压力结果：碗状熔深焊缝形状。束缚弧柱直径电磁搅拌（细化晶粒，排出气体及熔渣）23（