1-2焊接电弧结构与导电特性

能量密度分布：轴向－ 能量密度分布：轴向－两极区大弧柱区小 径向－ 径向－中心大四周小
（二）、电弧的力学特性 ）、电弧的力学特性
1、电弧力类型及作用 电磁（收缩） ——使电弧获得刚直性 使电弧获得刚直性， 电磁（收缩）力——使电弧获得刚直性，促进熔滴过渡
等离子流力——促进熔滴过渡 等离子流力——促进熔滴过渡
三、焊接电弧的稳定性
电弧稳定性的概念（P19） 电弧稳定性的概念（P19） 影响电弧稳定性的因素：电源、外界因素、药皮（ 影响电弧稳定性的因素：电源、外界因素、药皮（芯） （焊剂）、磁偏吹等 焊剂）、磁偏吹等 ）、
焊接熔滴过渡
一、焊丝的加热和熔化特性
（一）焊丝的热源 焊丝熔化的热源 电弧热（主）+电阻热（次） 电弧热（ 电阻热（ （二）焊丝的熔化特性 焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系。 焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系。 焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系 区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念： 区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念： 熔化速度(mm/min kg/h) 熔化速度(mm/min & kg/h) 熔敷系数(g/A· 熔敷系数(g/A·h) 飞溅率(%) 飞溅率(%) 熔化系数(g/A· 熔化系数(g/A·h) 熔敷效率(%) 熔敷效率(%)
电弧焊基础知识
本章重点： 熔滴过渡的主要形式及特点② 本章重点：①熔滴过渡的主要形式及特点②焊接工艺参数对焊缝成 形的影响。 形的影响。 本章难点： 本章难点： ①熔滴过渡的特点以应用 学习方法建议： ①对焊接电弧的基础知识，包括电弧的物理基础、 学习方法建议： 对焊接电弧的基础知识，包括电弧的物理基础、 导电特性的内容不必追求过深、过细； 导电特性的内容不必追求过深、过细；②在准确把握熔滴过渡特点 的基础上去理解它们的应用， 的基础上去理解它们的应用，并清楚常见焊接方法所用的熔滴过渡 形式； 结合实训操作， 形式；③结合实训操作，体会并熟悉常见焊接工艺参数及因素对焊 缝成形（质量） 缝成形（质量）的影响规律。

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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。

冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（3）光发射
当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的 自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。

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（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识

3) Avoidance of atmospheric contamination or its effects；
4) Control of weld metallurgy；
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Metal joining approach：
1) Heating:
Break up the surface oxide Joint becomes plastic or fusion state molten pool crystal together weld bead Applied heating sources： Gas flame ；Arc heat；
molecules through chemical reaction and physical effect.
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Welding is one of the most widely applied joining process in the modern (advanced) manufacturing industry.
弧柱的温度一般在5000--50000K之间，而电场强度仅为10v ／cm左右，所以在弧柱区热电离是产生带电粒子的主要途 径，电场作用下的电离则是次要的。
在电弧的阴极压降区和阳极压降区．电场强度可达105— 107v/cm，远高于弧柱区，因而会产生显著的场致电离现象。
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3) 光电离 中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电
气体放电随电流的强弱而有不同的形式，如 暗放电、辉光放电、电弧放电等。
与其他气体放电形式相比，电弧放电的主要 特点是电流最大、电压最低、温度最高、发 光最强。
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第10章 金属连接成形的主要工艺
二次电离，雪崩

第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。

电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。

（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。

其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。

电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。

其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。

（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。

电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。

（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。

2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。

其发射能力的大小用逸出功A w表示。

（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。

阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。

（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。

热阴极以热发射为主要的发射形式。