电弧的基本特性优秀课件

《电弧的基本特性优秀课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电弧的基本特性优秀课件（27页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一定条件下电荷通过两极间气体空焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一定条件下电荷通过两极间气体空间的一种导电过程（如图间的一种导电过程（如图7-17-1），也可以说是一种气体放电现象。焊接电），也可以说是一种气体放电现象。焊接电弧是电弧焊的热源，而弧焊电源是为焊接电弧提供能量的设备。弧是电弧焊的热源，而弧焊电源是为焊接电弧提供能量的设备。一、焊接电弧的种类一、焊接电弧的种类按焊接电流种类，可分

2、为按焊接电流种类，可分为交流电弧、直流电弧、脉冲电弧交流电弧、直流电弧、脉冲电弧。图7-1 焊接电弧导电示意图第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣按电弧状态，可分为自由电弧（如焊条电弧焊电弧）、压缩电弧按电弧状态，可分为自由电弧（如焊条电弧焊电弧）、压缩电弧（如等离子弧）。（如等离子弧）。按电极材料，可分为熔化极电弧（如按电极材料，可分为熔化极电弧（如COCO2 2气体保护焊电弧）、非熔化气体保护焊电弧）、非熔化极电弧（如钨极氩弧焊电弧）。极电弧（如钨极氩弧焊电弧）。二、焊接电弧的产生二、焊接电弧的产生一般情况下，

3、气体不含有带电粒子（电子、正离子、负离子），是由一般情况下，气体不含有带电粒子（电子、正离子、负离子），是由中性的分子或原子组成的。要使气体产生电弧导电，必须使气体分子中性的分子或原子组成的。要使气体产生电弧导电，必须使气体分子或原子电离成带电粒子或原子电离成带电粒子气体电离；同时，为了使电弧维持气体电离；同时，为了使电弧维持“燃烧燃烧”，还必须不断的输送电能给电弧，以补充气体电离时所消耗的电能，还必须不断的输送电能给电弧，以补充气体电离时所消耗的电能，即电弧的阴极要不断的发射电子。综上所示，气体电离和阴极发射电即电弧的阴极要不断的发射电子。综上所示，气体电离和阴极发射电子是电弧产生的必要条件

4、。子是电弧产生的必要条件。1 1气体电离气体电离第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象称为气体电离。称为气体电离。气体分子或原子分离出一个外层电子所需要的最小能量称为电离能或电气体分子或原子分离出一个外层电子所需要的最小能量称为电离能或电离功，当用电子伏特（离功，当用电子伏特（eVeV）来衡量时，又称电离势或电离电位，用）来衡量时，又称电离势或电离电位，用 表示。气体电离势的大小与其原子内部结构有关

5、。电离势大表示气体难电表示。气体电离势的大小与其原子内部结构有关。电离势大表示气体难电离、难导电，反之表示气体容易电离。离、难导电，反之表示气体容易电离。在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源不同，电离有如下三种形式：在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源不同，电离有如下三种形式：（1 1）碰撞电离）碰撞电离 在电场中，被加速的带电粒子与原子和分子相碰撞在电场中，被加速的带电粒子与原子和分子相碰撞而产生电离。而产生电离。（2 2）热电离）热电离 在高温下，具有高动能的气体原子（或分子）在无规在高温下，具有高动能的气体原子（或分子）在无规则的相互碰撞中产生的电离。则的相互碰撞中产生的电离。（3 3）

6、光电离）光电离 气体原子（或分子）吸收光辐射的能量而产生的电离。气体原子（或分子）吸收光辐射的能量而产生的电离。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣2 2阴极电子发射阴极电子发射阴极表面在外加能量作用下连续向外发射电子的现象称阴极电子发射。要阴极表面在外加能量作用下连续向外发射电子的现象称阴极电子发射。要使其逸出金属电极表面而产生电子发射，必须给电子施加一定的能量。电使其逸出金属电极表面而产生电子发射，必须给电子施加一定的能量。电子从阴极表面逸出所需要的能量称逸出功。子从阴极表面逸出所需要的能量称逸出功。按其能量来

7、源不同，阴极电子发射可分为按其能量来源不同，阴极电子发射可分为 ：（1 1）热电子发射）热电子发射 阴极表面受热后，其中某些电子具有大于逸出功的动阴极表面受热后，其中某些电子具有大于逸出功的动能而逸出到表面外的空间中去的现象称为热电子发射。热电子发射在焊接能而逸出到表面外的空间中去的现象称为热电子发射。热电子发射在焊接电弧中起着重要的作用，它随着温度上升而增强。电弧中起着重要的作用，它随着温度上升而增强。（2 2）场致电子发射）场致电子发射 这种由于在电场作用下而产生的电子发射称为场致这种由于在电场作用下而产生的电子发射称为场致电子发射。电场越强，则场致电子发射能力越强。电子发射。电场越强，则

8、场致电子发射能力越强。（3 3）光电子发射）光电子发射 阴极表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象阴极表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象称为光电子发射。称为光电子发射。（4 4）撞击电子发射）撞击电子发射 运动速度较高、能量较大的重粒子（如正离子）撞运动速度较高、能量较大的重粒子（如正离子）撞击阴极表面，将能量传递给阴极而产生的电子发射称为撞击电子发射。击阴极表面，将能量传递给阴极而产生的电子发射称为撞击电子发射。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同，有的以热电子

9、发射为阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同，有的以热电子发射为主，有的以场致电发发射为主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接主，有的以场致电发发射为主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接电弧中占次要地位。电弧中占次要地位。当采用铜或铝等熔点较低的材料做阴极（称当采用铜或铝等熔点较低的材料做阴极（称冷阴极冷阴极）进行焊接时，）进行焊接时，因受材料本身熔点的限制，阴极表面无法达到很高温度，这时热电子因受材料本身熔点的限制，阴极表面无法达到很高温度，这时热电子发射较弱，主要靠场致电子发射；发射较弱，主要靠场致电子发射；当采用钨、碳等熔点较高的材料做阴极（称当采用钨、碳等熔点较高的材料做阴极（称热阴极

10、热阴极）时，因表面温）时，因表面温度可被加热到很高温度（可达度可被加热到很高温度（可达400040005000K5000K），使电子获得足够的能），使电子获得足够的能量而进行强烈的热电子发射，这时场致电子发射就居于次要地位了。量而进行强烈的热电子发射，这时场致电子发射就居于次要地位了。综上所述，焊接电弧的形成和维持，是在热、光、电场和粒子动能综上所述，焊接电弧的形成和维持，是在热、光、电场和粒子动能的作用下，气体原子或分子不断地被电离以及阴极电子发射的结果。的作用下，气体原子或分子不断地被电离以及阴极电子发射的结果。3 3焊接电弧的引燃焊接电弧的引燃第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电

11、弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程，把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程，称为焊接电弧的引燃。焊接电弧的引燃一般有两种方式：称为焊接电弧的引燃。焊接电弧的引燃一般有两种方式：（1 1）接触引弧）接触引弧弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后迅弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后迅速拉起电极（约速拉起电极（约2 24mm4mm）而引燃电弧，这种引弧方式称为接触引弧。）而引燃电弧，这种引弧方式称为接触引弧。（2 2）非接触引弧）非接触引

12、弧非接触引弧指在引弧时，电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电非接触引弧指在引弧时，电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极与工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃。这是一种依靠高压极与工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃。这是一种依靠高压电使电极表面产生电场发射来引燃电弧的方法。电使电极表面产生电场发射来引燃电弧的方法。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣三、焊接电弧的结构三、焊接电弧的结构焊接电弧沿其长度方向分为三个区域，见焊接电弧沿其长度方向分为三个区域，见图图7-27-2所示。紧靠负电极的区所示。紧靠负电极的

13、区域为阴极区，紧靠正电极的区域为阳极区，阴极区和阳极区之间的区域为阴极区，紧靠正电极的区域为阳极区，阴极区和阳极区之间的区域称为弧柱区。阳极区的长度约为域称为弧柱区。阳极区的长度约为1010-3-31010-4-4cmcm，阴极区的长度约为，阴极区的长度约为1010-5 51010-6-6cmcm，因此，电弧长度可近似认为等于弧柱长度。，因此，电弧长度可近似认为等于弧柱长度。沿着电弧长度方向的电压分布是不均匀的，靠近电极部分产生较强烈沿着电弧长度方向的电压分布是不均匀的，靠近电极部分产生较强烈的电压降，即阴极区和阳极区的压降较大，沿着弧柱长度方向的电压的电压降，即阴极区和阳极区的压降较大，沿着

14、弧柱长度方向的电压降可以认为是均匀分布的。这三个区的电压降分别称为阴极压降、阳降可以认为是均匀分布的。这三个区的电压降分别称为阴极压降、阳极压降和弧柱压降，它们组成了总的电弧电压极压降和弧柱压降，它们组成了总的电弧电压 ，可表示为，可表示为 弧柱压降与弧柱长度成正比阳极压降（常数）阴极压降（常数）第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣四、焊接电弧的特性四、焊接电弧的特性（一）焊接电弧的电特性（一）焊接电弧的电特性焊接电弧的电特性即伏安特性，包括静态伏安特性（静特性）和动态伏安特性（动特性）。1焊接电弧的静特性焊接电弧

15、的静特性a阴极压降与阳极压降之和（V）；b单位长度弧柱压降（V/mm）；弧柱长度（mm）。焊接电弧的特焊接电弧的特性性电电特特性性热热特特性性力学特性力学特性第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣在电极材料、气体介质和电弧弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时电弧电压在电极材料、气体介质和电弧弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时电弧电压和焊接电流之间的关系称为和焊接电流之间的关系称为静特性静特性。其数学表达式为。其数学表达式为 （1 1）焊接电弧的静特性曲线形状及其应用）焊接电弧的静特性曲线形状及其应用 焊接电弧是非线性负载，

16、焊接电弧是非线性负载，即电弧两端的电压与通过电弧的电流之间不是成正比例关系。焊接电弧的静即电弧两端的电压与通过电弧的电流之间不是成正比例关系。焊接电弧的静特性近似呈特性近似呈 形曲线，见形曲线，见图图7-37-3所示。所示。形静特性曲线可看成由三个区段组成。在形静特性曲线可看成由三个区段组成。在区段，电弧电压随着电流的区段，电弧电压随着电流的增加而下降，称该段为增加而下降，称该段为下降特性段下降特性段；在；在区段，电弧电压基本上不随电流的区段，电弧电压基本上不随电流的变化而变化，称该段为变化而变化，称该段为平特性段平特性段，或称恒压特性；在，或称恒压特性；在区段，电弧电压随电区段，电弧电压随电

17、流的增加而上升，称该段为流的增加而上升，称该段为上升特性段上升特性段。（2 2）弧长对静特性曲线的影响）弧长对静特性曲线的影响 当电弧电流不变时，弧长增加，当电弧电流不变时，弧长增加，电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电压自然会增加。如电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电压自然会增加。如图图7-47-4所示。所示。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣2 2焊接电弧的动特性焊接电弧的动特性在焊接过程中，由于受到熔滴过渡等因素的影响，电弧电压和焊接电流在焊接过程中，由于受到熔滴过渡等因素的影响，电弧电压和焊接电流时刻都在改

18、变，即电弧永远处于动平衡状态。所谓电弧的时刻都在改变，即电弧永远处于动平衡状态。所谓电弧的动特性动特性，是指，是指在一定的弧长下，当电弧电流以很快的速度变化时，电弧电压和焊接电在一定的弧长下，当电弧电流以很快的速度变化时，电弧电压和焊接电流瞬时值之间的关系流瞬时值之间的关系 图图7-57-5是电弧动特性示意图。是电弧动特性示意图。（二）焊接电弧的热特性（二）焊接电弧的热特性1 1焊接电弧的产热特性焊接电弧的产热特性在电弧焊中，通过电弧把电能转换成焊接所需要的热能和机械能。在电弧焊中，通过电弧把电能转换成焊接所需要的热能和机械能。（1 1）弧柱的产热特性）弧柱的产热特性 弧柱中的导电任务绝大部分

19、由电子来承担，弧柱中的导电任务绝大部分由电子来承担，即弧柱中的热量主要由电子的动能转换而来。即弧柱中的热量主要由电子的动能转换而来。瞬时电流；瞬时电压。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣（2 2）阴极区的产热特性）阴极区的产热特性 阴极区和弧柱区相比，长度短，且直接阴极区和弧柱区相比，长度短，且直接靠近电极或工件，所以阴极区产生的热量对电极或工件的影响更直接。所靠近电极或工件，所以阴极区产生的热量对电极或工件的影响更直接。所产生的热量主要用于对阴极的加热和阴极区的散热损失。产生的热量主要用于对阴极的加热和阴极区的

20、散热损失。（3 3）阳极区的产热特性）阳极区的产热特性 阳极区的热量主要是当自由电子撞入阳阳极区的热量主要是当自由电子撞入阳极时，由自由电子动能和位能转化而来。极时，由自由电子动能和位能转化而来。2 2焊接电弧的热效率及能量密度焊接电弧的热效率及能量密度电弧焊的热能由电能转换而来，因此电弧的电弧焊的热能由电能转换而来，因此电弧的热功率热功率可用下式表示可用下式表示电弧产生的热能并不能全部有效地用于焊接，其中一部分因对流、辐射及电弧产生的热能并不能全部有效地用于焊接，其中一部分因对流、辐射及传导等损失，用于加热、熔化填充材料及工件的电弧热功率称为传导等损失，用于加热、熔化填充材料及工件的电弧热功

21、率称为有效热功有效热功率率，表示为，表示为 热效率。为有效热功率系数，即表表7-1为常用焊接方法的热效率系数 有效热功率第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣当其它条件不变时，电弧电压升高，弧长增加，通过对流、辐射等损失的当其它条件不变时，电弧电压升高，弧长增加，通过对流、辐射等损失的弧柱热量增加，热效率弧柱热量增加，热效率 随着电弧电压随着电弧电压 的升高而降低。的升高而降低。单位面积上的有效功率称为能量密度。能量密度在电弧轴线处最大，从中心单位面积上的有效功率称为能量密度。能量密度在电弧轴线处最大，从中心到周围逐

22、渐降低。到周围逐渐降低。3 3电弧的温度分布电弧的温度分布焊接电弧中三个区域的温度分布是不均匀的，一般情况下，阳极斑点温度高焊接电弧中三个区域的温度分布是不均匀的，一般情况下，阳极斑点温度高于阴极斑点温度，分别占放出热量的于阴极斑点温度，分别占放出热量的43%43%和和36%36%左右，但都低于该种电极材料左右，但都低于该种电极材料的沸点。弧柱区的温度最高，但沿其截面分布不均，其中心温度最高，可达的沸点。弧柱区的温度最高，但沿其截面分布不均，其中心温度最高，可达5000K5000K8000K8000K。（三）焊接电弧的力学特性（三）焊接电弧的力学特性电弧在电弧焊中的作用之一是把电能转换为机械能

23、，机械能在电弧焊中以电电弧在电弧焊中的作用之一是把电能转换为机械能，机械能在电弧焊中以电弧力的形式表现出来。电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力、熔弧力的形式表现出来。电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力、熔滴冲击力及短路爆破力等。滴冲击力及短路爆破力等。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣1 1电弧力的类型及作用电弧力的类型及作用（1 1）电磁收缩力）电磁收缩力 当电流通过两根相近的平行导线时，若电流方向相同当电流通过两根相近的平行导线时，若电流方向相同则产生相互吸引力，电流方向相反则产生排斥力。这种

24、由电磁场产生的力则产生相互吸引力，电流方向相反则产生排斥力。这种由电磁场产生的力称为电磁力，其大小与导线中流过的电流大小成正比，与两导线间的距离称为电磁力，其大小与导线中流过的电流大小成正比，与两导线间的距离成反比。若把电弧中的电流看成是由许多靠近的平行同向电流线组成时，成反比。若把电弧中的电流看成是由许多靠近的平行同向电流线组成时，则它们之间将产生相互吸引力。因电弧是柔性导体，它的截面是可变的，则它们之间将产生相互吸引力。因电弧是柔性导体，它的截面是可变的，截面将产生收缩。这种现象称为电磁收缩效应，产生此效应的力称为电磁截面将产生收缩。这种现象称为电磁收缩效应，产生此效应的力称为电磁收缩力。

25、收缩力。（2 2）等离子流力）等离子流力 锥形电弧在电磁收缩力的作用下，高温气体不断的由锥形电弧在电磁收缩力的作用下，高温气体不断的由电极流向工件，电弧周围的气体不断地从电极旁进行补充，补充进的气体电极流向工件，电弧周围的气体不断地从电极旁进行补充，补充进的气体被加热电离并连续流向工件，对熔池形成动压力，即等离子流力。被加热电离并连续流向工件，对熔池形成动压力，即等离子流力。（3 3）斑点力）斑点力 电弧焊时，电极斑点受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反电弧焊时，电极斑点受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑点产生压力，称为斑点力。作用而对斑点产生压力，称为斑点力。第一讲第一讲 电弧的基本特性

26、电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣不论是阴极斑点力还是阳极斑点力，其方向总是与熔滴过渡方向不论是阴极斑点力还是阳极斑点力，其方向总是与熔滴过渡方向相反，阻碍熔滴过渡。一般阴极斑点力比阳极斑点力大。相反，阻碍熔滴过渡。一般阴极斑点力比阳极斑点力大。（4 4）熔滴冲击力）熔滴冲击力 当采用较大电流进行熔化极氩弧焊时，熔当采用较大电流进行熔化极氩弧焊时，熔滴呈射流过渡，在等离子流力的作用下，熔滴以极大的加速度连续滴呈射流过渡，在等离子流力的作用下，熔滴以极大的加速度连续沿轴向射向熔池，使焊缝极易形成指状熔深。沿轴向射向熔池，使焊缝极易形成指状熔深

27、。（5 5）短路爆破力）短路爆破力 电弧从燃烧状态过渡到短路状态，电弧电电弧从燃烧状态过渡到短路状态，电弧电流迅速上升，熔滴温度急剧升高，使液柱汽化爆断，产生较大的冲流迅速上升，熔滴温度急剧升高，使液柱汽化爆断，产生较大的冲击力，导致飞溅产生。击力，导致飞溅产生。2 2影响电弧力的因素影响电弧力的因素（1 1）气体介质）气体介质 不同种类的气体介质，其热物理性能不同，不同种类的气体介质，其热物理性能不同，对电弧产生的影响也不同。导热性强的气体或多原子气体消耗的热对电弧产生的影响也不同。导热性强的气体或多原子气体消耗的热量多，对电弧有冷却作用，会引起电弧的收缩，导致电弧力的增加。量多，对电弧有冷

28、却作用，会引起电弧的收缩，导致电弧力的增加。气体流量或电弧空间气体压力增加，也会引起弧柱收缩导致电弧力气体流量或电弧空间气体压力增加，也会引起弧柱收缩导致电弧力增加，同时使斑点力增大。增加，同时使斑点力增大。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣（2 2）电流和电弧电压）电流和电弧电压 电流越大，电磁收缩力和等离子流力电流越大，电磁收缩力和等离子流力都将增大，所以电弧力也增大。电流一定，电弧长度增加引起电弧电都将增大，所以电弧力也增大。电流一定，电弧长度增加引起电弧电压升高，则电弧力降低。压升高，则电弧力降低。（3

29、3）焊丝直径）焊丝直径 焊接电流一定时，焊丝越细，电流密度越大，焊接电流一定时，焊丝越细，电流密度越大，造成电弧锥形越明显，电磁力和等离子流力越大，电弧力也增大。造成电弧锥形越明显，电磁力和等离子流力越大，电弧力也增大。（4 4）电极极性）电极极性 通常阴极导电区的收缩程度比阳极区大，因通常阴极导电区的收缩程度比阳极区大，因此，直流正接时，可形成锥度较大的电弧，产生较大的电弧力。此，直流正接时，可形成锥度较大的电弧，产生较大的电弧力。熔化极气体保护焊采用直流正接时，熔滴受到较大的斑点力，过渡时熔化极气体保护焊采用直流正接时，熔滴受到较大的斑点力，过渡时受阻，电弧力较小；反之，直流反接时，电弧力

30、较大。受阻，电弧力较小；反之，直流反接时，电弧力较大。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣图7-2 电弧结构和压降分布示意图第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣图7-3 焊接电弧的静特性曲线小电流钨极氩弧焊、微束等离子弧焊以及脉冲氩弧焊中的“维弧”状态，通常使用电弧静特性的下降段 对于细丝大电流CO2气体保护焊、等离子弧焊，则通常工作在电弧静特性的上升段 对于焊条电弧焊、粗丝CO2气体保护焊、埋弧焊，多工作在电弧静特性的水平段 第一讲第

31、一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣图7-4 弧长对电弧静特性的影响第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣图7-5 电弧动特性的说明示意图为什么为什么第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣实际动特性曲线实际动特性曲线成因分析成因分析第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣表表7-1 常用常用焊焊

32、接方法的接方法的热热效率系数效率系数焊接方法焊条电弧焊埋弧焊CO2气体保护焊熔化极氩弧焊钨极氩弧焊0.650.850.800.900.750.900.700.800.650.70第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣以交流电形式向焊接电弧输送电能的电源称为交流弧焊电源，产生的以交流电形式向焊接电弧输送电能的电源称为交流弧焊电源，产生的焊接电弧是交流电弧。焊接电弧是交流电弧。五、交流电弧的特点五、交流电弧的特点交流电弧一般是由频率为交流电弧一般是由频率为50Hz50Hz的交流电源供电。每秒钟电弧电流有的交流电源供电。每

33、秒钟电弧电流有100100次过零点，即每秒钟电弧熄灭和再引燃次过零点，即每秒钟电弧熄灭和再引燃100100次。次。交流电弧有以下特点：交流电弧有以下特点：（1 1）电弧周期性地熄灭和引燃）电弧周期性地熄灭和引燃 交流电弧在过零点改变极性时交流电弧在过零点改变极性时熄灭，电弧空间温度下降，此时电弧中异性带电粒子发生复合，降低熄灭，电弧空间温度下降，此时电弧中异性带电粒子发生复合，降低了电弧空间的导电能力。只有当电源电压了电弧空间的导电能力。只有当电源电压 增大到超过再引燃电压增大到超过再引燃电压 后，电弧才有可能被再次引燃。后，电弧才有可能被再次引燃。（2 2）电弧电压和电流的波形发生畸变）电弧

34、电压和电流的波形发生畸变 由于电弧电压和电流是由于电弧电压和电流是交变的，使电弧空间和电极表面的温度也随时变化。因而电弧电阻不交变的，使电弧空间和电极表面的温度也随时变化。因而电弧电阻不是常数，而是随着电弧电流的变化而变化。当电源电压按正弦曲线变是常数，而是随着电弧电流的变化而变化。当电源电压按正弦曲线变化时，电弧电压和电流就不按正弦规律变化，而发生了畸变。化时，电弧电压和电流就不按正弦规律变化，而发生了畸变。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣（3 3）热惯性作用较明显）热惯性作用较明显 由于电弧电压和电流变化得

35、较快，而由于电弧电压和电流变化得较快，而电弧热的变化滞后于电的变化。某一时刻的瞬时电流，使电弧空间发电弧热的变化滞后于电的变化。某一时刻的瞬时电流，使电弧空间发生热电离的效应要推迟一定时间才能表现出来。生热电离的效应要推迟一定时间才能表现出来。六、交流电弧连续燃烧的条件六、交流电弧连续燃烧的条件交流电弧燃烧时若有熄弧时间，则熄弧时间越长，电弧就越不稳定。交流电弧燃烧时若有熄弧时间，则熄弧时间越长，电弧就越不稳定。为了保证焊接质量，必须将熄弧时间减小至零，即电弧在每次熄灭后为了保证焊接质量，必须将熄弧时间减小至零，即电弧在每次熄灭后能迅速地自行恢复燃烧，使交流电弧连续燃烧。能迅速地自行恢复燃烧，

36、使交流电弧连续燃烧。对纯电阻性电路，即焊接回路的电阻值远远大于感抗值，通过理论分对纯电阻性电路，即焊接回路的电阻值远远大于感抗值，通过理论分析可知，它总是存在一定的熄弧时间，不利于交流电弧的稳定燃烧；析可知，它总是存在一定的熄弧时间，不利于交流电弧的稳定燃烧；对电感性电路，根据电压与电流的波形图对电感性电路，根据电压与电流的波形图（图（图7-67-6）看出，只要电路中看出，只要电路中电感电感 值足够大，就能使焊接电流滞后于电源电压一定的相位角值足够大，就能使焊接电流滞后于电源电压一定的相位角 ，使电源电压，使电源电压 的值达到引弧电压的值达到引弧电压 ，便能保证交流电弧连续、，便能保证交流电弧

37、连续、稳定地燃烧。稳定地燃烧。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣要使交流电弧稳定燃烧，就应保证焊接回路中有足够大的电感，这要使交流电弧稳定燃烧，就应保证焊接回路中有足够大的电感，这样才能保证电流改变极性时电弧能迅速地自行恢复燃烧，保证交流电样才能保证电流改变极性时电弧能迅速地自行恢复燃烧，保证交流电弧稳定性，提高焊接质量。弧稳定性，提高焊接质量。七、影响交流电弧燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施七、影响交流电弧燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施1 1影响交流电弧燃烧的因素影响交流电弧燃烧的因素（1 1）空载电压）空载

38、电压 越高，在相同的引弧电压下熄弧时间越越高，在相同的引弧电压下熄弧时间越短，电弧越稳定。一般条件下短，电弧越稳定。一般条件下（2 2）再引燃电压）再引燃电压 对电弧的稳定燃烧有很大的影响。对电弧的稳定燃烧有很大的影响。值越大，电弧引燃越困难，电弧越不稳定。值越大，电弧引燃越困难，电弧越不稳定。（3 3）电路参数）电路参数 主电路的电感、电阻对电弧连续燃烧也有较大主电路的电感、电阻对电弧连续燃烧也有较大的影响。增大的影响。增大 或减小或减小 ，均可使电弧趋向稳定连续地燃烧。，均可使电弧趋向稳定连续地燃烧。第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中

39、南工业学校焊接教研室董盛荣（4 4）焊接电流）焊接电流 焊接电流越大，电弧空间的热量就越多，而且电焊接电流越大，电弧空间的热量就越多，而且电流变化率流变化率 也越大，即热惯性作用越显著，将导致也越大，即热惯性作用越显著，将导致 降降低，电弧的稳定性提高。低，电弧的稳定性提高。（5 5）电源频率）电源频率 提高提高 ，周期和电弧熄灭时间相应缩短。，周期和电弧熄灭时间相应缩短。（6 6）电极的热物理性能和尺寸）电极的热物理性能和尺寸 电极具有较大的热容量和热导电极具有较大的热容量和热导率，或具有较大的尺寸和较低的熔点，就会使电极散热迅速，温度降低率，或具有较大的尺寸和较低的熔点，就会使电极散热迅速，温度降低快，因而较大快，因而较大 ，增大电弧不稳定性。，增大电弧不稳定性。2 2提高交流电弧稳定性的措施提高交流电弧稳定性的措施（1 1）提高弧焊电源的频率）提高弧焊电源的频率（2 2）提高电源的空载电压）提高电源的空载电压 （3 3）改善电弧电流的波形）改善电弧电流的波形 （4 4）叠加高压电）叠加高压电 第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀中南工业学校焊接教研室董盛荣中南工业学校焊接教研室董盛荣图7-6 电感性电路交流电弧的电压和电流波形图第一讲第一讲 电弧的基本特性电弧的基本特性电弧的基本特性优秀