《焊接电源》课程讲义 第2章 焊接电弧及其电特性

1、College of Materials Science and Engineering, HUST 焊接电弧的实质：气体放电焊接电弧的实质：气体放电 2.1 2.1 焊接电弧及其引燃焊接电弧及其引燃 气体电离 电子发射 1 College of Materials Science and Engineering, HUST l电极的电子发射 l 1热发射 l 2电场发射 l 3光发射 l 4粒子碰撞发射 l气体的不断电离与电极不断的电子发射是形成电弧的前提 条件 接触引弧 非接触引弧 2 College of Materials Science and Engineering, HUST 3

2、 College of Materials Science and Engineering, HUST 不接触、高电压 拉开1e-4cm (数量级)以上 4 College of Materials Science and Engineering, HUST l 2.2 2.2 焊接电弧的结构和伏安特性焊接电弧的结构和伏安特性 KCAf UUUU c c c cc c fcfc l J S l IRIU 其中，UC 弧柱压降，单位为V； If 电弧电流，单位为A； RC 弧柱电阻，单位为； lc 弧柱长度，单位为mm； SC 弧柱截面积，单位为mm2； C 弧柱的电导率，单位为Smm/mm2；

3、 JC 弧柱的电流密度，单位为A/mm2； 5 College of Materials Science and Engineering, HUST 2.2.2 2.2.2 焊接电弧的静特性焊接电弧的静特性 一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与 电弧电流If之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安 特性，简称伏安特性或静特性。可用下式表示： )( ff IfU 图2-5 金属电阻的伏 安特性曲线 6 College of Materials Science and Engineering, HUST 对于不同的焊接方法，在其正常使用范围内，并不包括电弧“U形 静特性曲线的所有局部。 手工电弧焊

4、、埋弧焊等焊接电弧根本工作在电弧静特性的水平段。 TIG焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也根本工作在电弧静特性 的水平段 熔化极气体保护焊氩弧焊和CO2焊等和水下焊接等焊接电弧根本上 工作在电弧静 特性的上升段。 焊接电弧静特性曲线的影响因素 电弧长度的影响 电极直径的影响 电极直径改变时，主要影响SK和SC的变化。 7 College of Materials Science and Engineering, HUST 8 College of Materials Science and Engineering, HUST )( ff ifu 单 向 电 流 电 弧 呢？ 9 Col

5、lege of Materials Science and Engineering, HUST 2.3 焊接电弧负载的特点 焊接电弧是非线性负载 焊接电弧负载变化大，有的频繁地短路与开路 焊接电弧负载特性不仅与电弧的电流特性有关，而且与焊接方法、电 弧的状态、电弧周围的介质以及电极材料等有关 直流电弧、交流电弧和脉冲电弧； 自由电弧和压缩电弧； 熔化极电弧和非熔化极电弧； 交流电弧交流电弧 图2-11 电阻性电路交流电弧电压电流波形 图2-12 电感性电路交流电弧电压电流波形 10 College of Materials Science and Engineering, HUST 通过研究说

6、明，采用工频正弦波交流电弧焊 接，为使电弧电流连续，应满足以下条件： 2-5 式中 U0 弧焊电源的空载电压，单位为 V； Uf 交流电弧电压交流电压的有效值， 单位为V； Ur 再引弧电压，单位为V。 对于手工焊条的交流电弧焊，m。 提高交流电弧稳定性的措施： 1提高弧焊电源频率 2提高电源的空载电压 3改善电弧电流的波形 矩形 波 4叠加高压电 42 1 2 20 m U U f 11 College of Materials Science and Engineering, HUST 由维持电弧和脉冲电弧两局部组成。也可看作直流分量+交流分 量 维持电弧或称根本电弧主要保证电弧的连续燃烧， 脉冲电弧主要用于加热熔化工件和焊丝，并使熔滴从焊丝脱 落和向 工件过渡。 12 College of Materials Science and Engineering, HUST 非熔化极电弧焊接，通常都采用惰性气体如氩气、氦气等保护，电极 本身在焊接过程中不熔化，没有金属熔滴过渡。 弧长和弧压波动很少，稳定焊接电流是关键，常采用恒流外特性的电源。 13 College of Materials Science and Engineering, HUST