第1章 焊接方法概述2

第二节焊接方法的热源一、焊接电弧的产生

由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。

一、焊接电弧的产生

1.焊接电弧产生的条件气体电离：热电离、场致电离、光电离

阴极电子发射：热发射、电场发射、撞击发射2.焊接电弧的引燃方法接触引弧:焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊等

非接触引弧:钨极氩弧焊和等离子弧焊

一、焊接电弧的产生

划擦法引弧直击法引弧二、焊接电弧的构造及静特性1．焊接电弧的构造1－焊条2－阴极区3－弧柱4－阳极区5－焊件二、焊接电弧的构造及静特性阴极区:电弧紧靠负电极的区域。很窄,焊条电弧焊时，阴极区的温度一般达到2130～3230℃，放出的热量占36%左右。阳极区:电弧紧靠正电极的区域.较阴极区宽,焊条电弧焊时，阳极区的温度一般达2330～3930℃，放出热量占43%左右。弧柱:电弧阴极区和阳极区之间的部分.弧柱的长度基本上等于电弧长度。焊条电弧焊时，弧柱中心温度可达5370～7730℃，放出的热量占21%左右。二、焊接电弧的构造及静特性注意的二个问题：不同的焊接方法，其阳极区、阴极区温度的高低并不一致.焊条电弧焊、钨极氩弧焊:阳极温度＞阴极温度CO2气体保护焊和埋弧焊：阴极温度＞阳极温度以上分析的是直流电弧的热量和温度分布情况，而交流电弧由于电源的极性是周期性地改变的，所以两个电极区的温度趋于一致，近似于它们的平均值。电弧两端（两电极）之间的电压称为电弧电压。电弧电压由阴极压降、阳极压降和弧柱压降组成。二、焊接电弧的构造及静特性2．焊接电弧的静特性在电极材料、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称为电弧静特性，一般也称伏—安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。电弧静特性曲线分为三个不同的区域，下降特性区，平特性区和上升特性区。焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在静特性的平特性区。钨极氩弧焊、等离子弧焊一般也工作在平特性区，当焊接电流较大时才工作在上升特性。熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊和熔化极活性气体保护焊（MAG焊），基本上工作在上升特性区。电弧静特性曲线与电弧长度密切相关，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升。二、焊接电弧的构造及静特性

普通电阻静特性与电弧的静特性

1－普通电阻静特性2－电弧的静特性三、焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度。正常焊接时的电弧三、焊接电弧的稳定性影响因素

1．弧焊电源的影响直流电源焊接时，电弧燃烧比交流电源稳定。2．焊接电流的影响焊接电流越大，电弧燃烧越稳定。3．焊条药皮或焊剂的影响焊条药皮或焊剂中加入电离能比较低的物质（如K、Na、Ca的氧化物），可提高电弧燃烧的稳定性。含有电离能比较高的氟化物（CaF2）及氯化物（KCl、NaCl

）时，由于较难电离，电弧燃烧不稳定。三、焊接电弧的稳定性4．焊接电弧偏吹的影响在实际焊接中，由于气流的干扰、磁场的作用或焊条偏心的影响，会使电弧中心偏离电极轴线的方向，这种现象称为电弧偏吹

⑴焊条偏心产生的偏吹焊条偏心产生的电弧偏吹偏向药皮较薄的一边焊条的偏心度＝2（T1－T2）／（T1＋T2）三、焊接电弧的稳定性⑵电弧周围气流产生的偏吹：电弧周围气体的流动会把电弧吹向一侧而造成偏吹。主要是大气中的气流和热对流的影响。⑶焊接电弧的磁偏吹直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。是由于直流电所产生的磁场在电弧周围分布不均匀而引起的。三、焊接电弧的稳定性

磁偏吹

三、焊接电弧的稳定性产生磁偏吹的因素：①导线接线位置引起的磁偏吹

三、焊接电弧的稳定性②铁磁物质引起的磁偏吹

三、焊接电弧的稳定性③电弧运动至钢板的端部时引起的磁偏吹三、焊接电弧的稳定性防止或减少焊接电弧偏吹的措施尽量使用交流电源焊接。调整焊条角度。采用短弧焊接。改变焊件上导线接线部位或在焊件两侧同时接地线在焊缝两端各加附加钢板使电弧两侧的磁力线分布均匀并减少热对流。露天操作大风必须用挡板遮挡，管子焊接将管口堵住，间隙较大的对接焊缝在接缝下面加垫板。采用小电流焊接。四、焊接电弧的分类及热效率1．焊接电弧的分类按电流种类不同可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧（包括高频脉冲电弧）；按电弧状态不同可分为自由电弧和压缩电弧；按电极材料不同可分为熔化极电弧和非熔化极电弧。未受到外界压缩的电弧为自由电弧。自由电弧中的气体电离是不充分的，能量不能高度集中，并且弧柱直径随着功率的增加而增加。把自由电弧进行强迫压缩，就能获得温度更高、能量更加集中的压缩电弧。等离子弧就是一种典型的压缩电弧，它是靠热收缩、磁收缩和机械压缩效应，使弧柱截面缩小、能量集中、气体几乎达到全部电离状态的电弧。

四、焊接电弧的分类及热效率2．焊接电弧的热效率电弧焊时，焊接热源是电弧，是通过电弧将电能转换为热能来进行焊接的。电弧功率

q0=IhUh电弧有效功率q=ηIhUhη—