焊接电工项目3.ppt

焊接电工,李荣雪 李金波,任务一 认识焊接电弧的物理本质,,,项目三 焊接电弧基础知识,任务二 认识焊接电弧的结构和特性,任务三 认识弧焊电源的基本要求,Conclusion,1,2,3,项目三 焊接电弧基础知识,,Conclusion,任务一 认识焊接电弧的物理本质焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两极间或工件与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的气体放电现象 焊接电弧的特点： （1）电压低维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低，只有10～50V （2）电流大在电弧中能通过很大的电流，可从几安至几千安 （3）温度高电弧具有很高的温度，弧柱温度是不均匀的，中心温度最高，可达5000～50000K，而远离弧中心则温度降低 （4）发光强电弧能发出很强的光，电弧的光辐射波长为（1.7～50）×10-7m，包括红外线、可见光和紫外线项目三 焊接电弧基础知识,一、焊接电弧中带点粒子的产生 1．气体电离 气体电离是指在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象 当气体粒子受到外部能量作用时，会使核外电子获得足够的能量成为自由电子，同时气体原子或分子变成带正电荷的正离子。

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，气体就越容易发生电离 气体电离电离的形式有三种： （1）热电离在高温下，气体原子（或分子）因吸收热能而引起的电离在焊接电弧中的气体电离主要是以热电离为主 （2）碰撞电离气体原子（或分子）与在电场中的被加速的带点粒子碰撞而产生的电离 （3）光电离气体原子（或分子）吸收光辐射的能量而产生的电离Conclusion,项目1 焊接安全技术与防护,项目三 焊接电弧基础知识,,2．阴极电子发射 阴极电子发射是指阴极表面原子在外加能量作用下连续向外发出自由电子的现象 逸出功是电子从阴极表面发射所需的能量 阴极电子发射的四种形式： （1）热电子发射阴极表面电子在热能作用下产生的电子发射例如，钨极氩弧焊 （2）场致电子发射阴极表面电子在电场作用下产生的电子发射例如，熔化极电弧焊 （3）光电子发射阴极表面电子在光作用下产生的电子发射它不占主导地位 （4）撞击电子发射阴极表面电子被运动速度快、能量大的重粒子（如正离子）撞击下产生的电子发射它不占主导地位项目三 焊接电弧基础知识,,Conclusion,二、引弧 弧焊时，引燃焊接电弧的过程称为引弧。

引弧方法主要有接触引弧和非接触引弧两种 1．接触引弧 焊接电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接接触引起短路，随后拉起电极，使电弧引燃，这种引弧方式称为接触引弧项目三 焊接电弧基础知识,,Conclusion,2．非接触引弧 非接触引弧是指引弧时电极与工件之间保持一定间隙，然后施加瞬时高电压，在间隙中形成强电场，阴极产生场致电子发射，发射出的电子在强电场中被加速并撞击气体粒子，发生气体电离，从而引燃电弧的方法项目三 焊接电弧基础知识,任务二 认识焊接电弧的结构和特性 一、焊接电弧的结构 1．焊接电弧的结构 焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成 焊接电弧长度是指电极与工件之间的距离，弧柱去长度约等于焊接电弧长度 阴极区是电子之源，向弧柱区提供99.9%的带电粒子阳极区主要是接受电子，向弧柱区提供0.1%的带电粒子（正离子） 弧柱区呈电中性，它由分子、原子、受激的原子、正离子、负离子及电子所组成Conclusion,项目三 焊接电弧基础知识,,Conclusion,2．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 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极斑点当采用低熔点材料（Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ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 焊接电弧基础知识,,3．电弧的使用及各区温度采用直流弧焊电源焊接时，有正接法与反接法之分 正接法是指将工件接电源正极，焊条（或电极）接电源负极；反接法是指将工件接电源负极，焊条（或电极）接电源正极 采用钢焊条焊接工件时，阳极区温度约为2600Ｋ，阴极区温度约为2400Ｋ，电弧中心区温度最高，可达5000～8000Ｋ项目三 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 焊接电弧基础知识,1．电弧静特性曲线 焊接电弧是非线性负载，电弧导电不遵守欧姆定律，即电弧电压与通过电弧中的电流不是成正比例关系 电弧静特性曲线分为三个区段：ab段为电流较小时，电弧静特性为负阻特性，即随着电流的增加而电压降低，表现为下降特性；当电流稍大时为bc段，随着电流的增加，电压值基本不变，电弧静特性为水平特性；,当电流更大时为cd段，电压随电流的增加而增加，电弧静特性为上升特性 不同电弧焊方法的电弧静特性曲线是不同的，或者说不同电弧焊方法的电弧工作在电弧静特性的不同区段Conclusion,项目三 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，电弧静特性曲线向上平移，即电弧电压升高。

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 焊接电弧基础知识,2．交流电弧 交流电弧是指由交流电源对电弧进行供电的电弧，或者说电弧中流过的是交流电流的电弧交流电弧一般由频率为50Hz的交流电源供电，每秒内电弧电流有100次过零点，即每秒内电弧熄灭和再引燃100次 （1）交流电弧的特点 ①电弧周期性地熄灭和再引燃②电弧电压和电弧电流波形发生畸变 （2）交流电弧连续燃烧的条件 由于交流电弧存在熄弧时间，使电弧不稳定，且熄弧时间越长，电弧越不稳定为了保证焊接质量，必须将熄弧时间减小到零，即在每次电弧熄灭后能迅速地自行恢复燃烧，使交流电弧连续Conclusion,项目三 焊接电弧基础知识,,Conclusion,任务三 认识弧焊电源的基本要求弧焊电源是向电弧供电的电源，是电弧焊机的核心部分，除了要求一般电力电源的特性外，还应满足弧焊工艺需要。

一、合适的弧焊电源外特性1．弧焊电源外特性的概念弧焊电源外特性（或称电源静特性）是指弧焊电源稳态输出的电压与电流之间的关系2．弧焊电源外特性的形状弧焊电源的外特性一般分为下降外特性和水平外特性（包括稍上升）两类为了保证电弧正常工作，弧焊电源外特性必须与电弧静特性相适应，即保证电源输出的电压和电流等于电弧需要的电压和电流项目三 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试水平的二、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55～90V，交流电源60～80V焊条电弧焊时空载电压是60～90V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 焊接电弧基础知识,四、良好的调节特性 弧焊电源的调节性是指外特性调。

电弧焊时，需要根据被焊材料的种类、工件厚度、接头形式、坡口形式和焊接位置等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方便地调节，满足焊接工艺需要 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参数（焊接电流和电弧电压）要使弧焊电源能有不同的焊接参数，以适应不同的焊接工艺需要，就要求弧焊电源能输出很多条外特性曲线，以与电弧静特性曲线相交，确定出很多稳定工作点项目三 焊接电弧基础知识,五、常用弧焊电源 常用弧焊电源有交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源 1.弧焊变压器 工作原理：将网路电压的交流电变成适合弧焊的低压交流电 优点：结构简单、容易制造、容易维修、成本低、效率高等 缺点：电弧稳定性差，功率因数低应用范围：一般用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊2.弧焊整流器 工作原理：将交流电经降压整流后获得直流电 优点：制造方便、价格低、空载损耗小、噪声小，可远距离调节，能自动补偿电网电压波动对输出电流和电压的影响 应用范围：可用于各种焊接方法的弧焊电源项目三 焊接电弧基础知识,3.脉冲弧焊电源 工作原理：一般由普通的弧焊电源与脉冲发生电路组成的电源系统，提供低频调制脉冲焊接电流。

优点：可以精确控制焊接热输入 应用范围：一般用于对热输入比较敏感的金属（或合金）、薄板和全位置焊的电源4.弧焊逆变器 工作原理：将网路电压的交流电经整流后，由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流电，再经降压后输出直流电或交流电 优点：高效节能，体积小、质量轻、功率因数高、焊接性能好等 缺点：对制造技术要求高、维修难度大 应用范围：用于各种焊接方法的弧焊电源，正在取代弧焊整流器 Thank You!,。