焊接电工项目3(1)

1、焊接电工焊接电工李荣雪李荣雪 李金波李金波项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion123项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u一、焊接电弧中带点粒子一、焊接电弧中带点粒子的产生的产生u1气体电离气体电离u气体电离是指在外加能量气体电离是指在外加能量作用下，中性气体分子或作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子原子分离成正离子和电子的现象。的现象。u当气体粒子受到外部能量当气体粒子受到外部能量作用时，会使核外电子获作用时，会使核外电子获得足够的能量成为自由电得足够的能量成为自由电子，同时气体

2、原子或分子子，同时气体原子或分子变成带正电荷的正离子。变成带正电荷的正离子。 u 气体原子分离出一个外层电子所气体原子分离出一个外层电子所需要的最小能量称为电离能。气需要的最小能量称为电离能。气体的电离能越小，说明气体发生体的电离能越小，说明气体发生电离时需要的外加能量越小，气电离时需要的外加能量越小，气体就越容易发生电离体就越容易发生电离。u 气体电离电离的形式有三种：气体电离电离的形式有三种：u （1）热电离。在高温下，气体）热电离。在高温下，气体原子（或分子）因吸收热能而引原子（或分子）因吸收热能而引起的电离。在焊接电弧中的气体起的电离。在焊接电弧中的气体电离主要是以热电离为主。电离主要

3、是以热电离为主。u （2）碰撞电离。气体原子（或）碰撞电离。气体原子（或分子）与在电场中的被加速的带分子）与在电场中的被加速的带点粒子碰撞而产生的电离。点粒子碰撞而产生的电离。u （3）光电离。气体原子（或分）光电离。气体原子（或分子）吸收光辐射的能量而产生的子）吸收光辐射的能量而产生的电离。电离。Conclusion项项目目1 焊接安全技术与防护焊接安全技术与防护项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u任务二

4、任务二 认识焊接电弧的认识焊接电弧的结构和特性结构和特性u一、焊接电弧的结构一、焊接电弧的结构u1焊接电弧的结构焊接电弧的结构u焊接电弧由阴极区、阳极焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。区和弧柱区三部分组成。u焊接电弧长度是指电极与焊接电弧长度是指电极与工件之间的距离，弧柱去工件之间的距离，弧柱去长度约等于焊接电弧长度长度约等于焊接电弧长度。u阴极区是电子之源，向弧阴极区是电子之源，向弧柱区提供柱区提供99.9%的带电的带电粒子。粒子。u阳极区主要是接受电子，阳极区主要是接受电子，向弧柱区提供向弧柱区提供0.1%的带的带电粒子（正离子）。电粒子（正离子）。u弧柱区呈电中性，它由分弧柱区

5、呈电中性，它由分子、原子、受激的原子、子、原子、受激的原子、正离子、负离子及电子所正离子、负离子及电子所组成。组成。 Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion2阴极斑点和阳极斑点电弧导电时在阴极和阳极表明上的电流不是均匀分布的，电流集中在几点上流过。（1）阴极斑点在阴极表明上集中发射电子的光亮区域称为阴极斑点。阴极斑点的跳动总是自动选择发射电子时消耗能量最低的点。例如，采用直流反极性焊接铝材时，阴极斑点有自动寻找氧化膜的倾向。 项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion（2）阳极斑点 在阳极表明上集中接受电子的光亮区域称为阴

6、极斑点。 当采用低熔点材料（、等）作为阳极时，一旦阳极表明某处有熔化和蒸发现象发生，由于金属的电离能大大低于一般气体的电离能，所以在有金属蒸气存在的地方，更容易产生热电离而提供正离子流，电子流也更容易从这里进入阳极，阳极表明上的导电区将在这里集中而形成阳极斑点。 在小电流氩弧焊不锈钢薄板时，容易发生阳极斑点跳动现象，这是十分不利现象。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识 采用钢焊条焊接工件时，阳极区温度约为2600，阴极区温度约为2400，电弧中心区温度最高，可达50008000。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识4电弧电压 电弧电压是指加在电弧两极（阴极和阳极）之间的电

7、压，该电压沿电弧长度方向的分布是不均匀的，一般阴极区和阳极区压降较大，而弧柱本身压降较小且分布均匀。焊接电弧三个区的压降分别称为阴极压降Ui、阳极压降Uy和弧柱压降Uz。总压Uh降是它们三者之和。 三、电弧静特性三、电弧静特性 电弧静特性是指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，通常称为伏安特性。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u1电弧静特性曲线电弧静特性曲线u焊接电弧是非线性负载，焊接电弧是非线性负载，电弧导电不遵守欧姆定律电弧导电不遵守欧姆定律，即电弧电压与通过电弧，即电弧电压与通过电弧中的电流不是成正比例关中的电流不是成正比例

8、关系。系。 u电弧静特性曲线分为三个电弧静特性曲线分为三个区段：区段：ab段为电流较小时段为电流较小时，电弧静特性为负阻特性，电弧静特性为负阻特性，即随着电流的增加而电，即随着电流的增加而电压降低，表现为下降特性压降低，表现为下降特性；当电流稍大时为；当电流稍大时为bc段，段，随着电流的增加，电压值随着电流的增加，电压值基本不变，电弧静特性为基本不变，电弧静特性为水平特性；水平特性； u当电流更大时为当电流更大时为cd段，电段，电压随电流的增加而增加，压随电流的增加而增加，电弧静特性为上升特性。电弧静特性为上升特性。 u不同电弧焊方法的电弧静不同电弧焊方法的电弧静特性曲线是不同的，或者特性曲线

9、是不同的，或者说不同电弧焊方法的电弧说不同电弧焊方法的电弧工作在电弧静特性的不同工作在电弧静特性的不同区段。区段。 Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion 2影响电弧静特性的因素影响电弧静特性的因素影响电弧静特性的因素很多，如电弧长度、气体介质种类、气影响电弧静特性的因素很多，如电弧长度、气体介质种类、气体压力和电极材料等。但这些因素只影响电弧静特性曲线的体压力和电极材料等。但这些因素只影响电弧静特性曲线的高低位置，而不基本影响它的形状。在这些影响因素中，电高低位置，而不基本影响它的形状。在这些影响因素中，电弧长度的影响最明显，电弧长度增加，电弧

10、静特性曲线向上弧长度的影响最明显，电弧长度增加，电弧静特性曲线向上平移，即电弧电压升高。平移，即电弧电压升高。三、焊接电弧的分类与交流电弧三、焊接电弧的分类与交流电弧（1）焊接电弧按电流种类分类，可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。（2）焊接电弧按电弧状态分类，可分为自由电弧和压缩电弧。（3）焊接电弧按电极材料分类，可分为熔化极电弧和非熔化极电弧。（4）焊接电弧按电弧周围介质分类，可分为气-渣联合保护电弧、焊剂层下燃烧电弧、气体保护电弧等。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u2交流电弧交流电弧u交流电弧是指由交流电源交流电弧是指由交流电源对电弧进行供电的电弧，对电弧进行供电的电弧，

11、或者说电弧中流过的是交或者说电弧中流过的是交流电流的电弧。交流电弧流电流的电弧。交流电弧一般由频率为一般由频率为50Hz的交的交流电源供电，每秒内电弧流电源供电，每秒内电弧电流有电流有100次过零点，即次过零点，即每秒内电弧熄灭和再引燃每秒内电弧熄灭和再引燃100次。次。u（1）交流电弧的特点）交流电弧的特点u电弧周期性地熄灭和再电弧周期性地熄灭和再引燃。引燃。u电弧电压和电弧电流波电弧电压和电弧电流波形发生畸变。形发生畸变。u（2）交流电弧连续燃烧）交流电弧连续燃烧的条件的条件u由于交流电弧存在熄弧时由于交流电弧存在熄弧时间，使电弧不稳定，且熄间，使电弧不稳定，且熄弧时间越长，电弧越不稳弧时

12、间越长，电弧越不稳定。为了保证焊接质量，定。为了保证焊接质量，必须将熄弧时间减小到零必须将熄弧时间减小到零，即在每次电弧熄灭后能，即在每次电弧熄灭后能迅速地自行恢复燃烧，使迅速地自行恢复燃烧，使交流电弧连续。交流电弧连续。Conclusion项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识Conclusion 项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识 3弧焊电源外特性与电弧静特性的配合 焊条电弧焊、埋弧自动焊和钨极氩弧焊的电弧静特性一般情况下都是水平特性，要求弧焊电源具有下降外特性，焊条电弧焊时陡降外特性更好；二氧化碳气体保护焊和熔化极氩弧焊的电弧静特性曲线是上升的，要求的弧焊电源外特性应

13、试水平的。 二、合适的空载电压二、合适的空载电压 空载电压是指焊接回路开路时，电源输出端的电压。弧焊电源的空载电压通常为：直流电源5590V，交流电源6080V。焊条电弧焊时空载电压是6090V。 三、良好的动特性三、良好的动特性 弧焊电源动特性是指电弧（负载）状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压和电流对电弧瞬间变化的适应能力。简单地说，弧焊电源动特性是弧焊电源适应电弧变化的能力。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u 四、良好的调节特性四、良好的调节特性u 弧焊电源的调节性是指外特性弧焊电源的调节性是指外特性调。电弧焊时，需要根据被焊调。电弧焊时，需要根据被焊材料的种类、工件厚度、

14、接头材料的种类、工件厚度、接头形式、坡口形式和焊接位置等形式、坡口形式和焊接位置等选用不同的焊接电流，要求弧选用不同的焊接电流，要求弧焊电源能在较宽的范围内均匀焊电源能在较宽的范围内均匀方便地调节，满足焊接工艺需方便地调节，满足焊接工艺需要。要。u 对于一定弧长的电弧，每一条对于一定弧长的电弧，每一条弧焊电源外特性曲线与电弧静弧焊电源外特性曲线与电弧静特性曲线只有一个稳定工作点特性曲线只有一个稳定工作点，也就是说只能确定一组焊接，也就是说只能确定一组焊接参数（焊接电流和电弧电压）参数（焊接电流和电弧电压）。u要使弧焊电源能有不同的要使弧焊电源能有不同的焊接参数，以适应不同的焊接参数，以适应不同

15、的焊接工艺需要，就要求弧焊接工艺需要，就要求弧焊电源能输出很多条外特焊电源能输出很多条外特性曲线，以与电弧静特性性曲线，以与电弧静特性曲线相交，确定出很多稳曲线相交，确定出很多稳定工作点。定工作点。项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u五、常用弧焊电源五、常用弧焊电源u常用弧焊电源有交流弧焊常用弧焊电源有交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源。冲弧焊电源。u1.弧焊变压器弧焊变压器 u工作原理：将网路电压的工作原理：将网路电压的交流电变成适合弧焊的低交流电变成适合弧焊的低压交流电。压交流电。u优点：结构简单、容易制优点：结构简单、容易制造、容易维修、成本低、造

16、、容易维修、成本低、效率高等。效率高等。u缺点：电弧稳定性差，功缺点：电弧稳定性差，功率因数低。率因数低。u应用范围：一般用于焊条应用范围：一般用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊。弧焊。u 2.弧焊整流器弧焊整流器 u工作原理：将交流电经降工作原理：将交流电经降压整流后获得直流电。压整流后获得直流电。u优点：制造方便、价格低优点：制造方便、价格低、空载损耗小、噪声小，、空载损耗小、噪声小，可远距离调节，能自动补可远距离调节，能自动补偿电网电压波动对输出电偿电网电压波动对输出电流和电压的影响。流和电压的影响。u应用范围：可用于各种焊应用范围：可用于各种焊接方法的弧焊电源。接方法的弧焊电源。 项目三项目三 焊接电弧基础知识焊接电弧基础知识u3.脉冲弧焊电源脉冲弧焊电源 u工作原理：一般由普通的工作原理：一般由普通的弧焊电源与脉冲发生电路弧焊电源与脉冲发生电路组成的电源系统，提供低组成的电源系统，提供低频调制脉冲焊接电流。频调制脉冲焊接电流。u优点：可以精确控制焊接优点：可以精确控制焊接热输入。热输入。u应用范围：一般用于对热应用范围：一般用于对热输入比较敏感的金属（或输入比较敏感的金属（或合金）、薄板和全位置焊合金）、薄板和全位置焊的电源。的电源。 u 4.弧焊逆变器弧焊逆变器 u 工作