《焊接电源》课程讲义第2章焊接电弧及其电特性.pptx

1第二章焊接电弧及其电特性产生气体放电的方式：?气体电离?电子发射图2-1电弧放电示意图焊接电弧的实质：气体放电2.1焊接电弧及其引燃

电极的电子发射（1）热发射（2）电场发射（3）光发射（4）粒子碰撞发射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2.1.1气体的电离与电子发射气体的电离：（1）热电离（2）场致电离（3）光电离2.1.2焊接电弧的引燃?接触引弧?非接触引弧2

?接触引弧图2-2电弧引燃过程示意图a)接触b)拉开c)燃弧接触电阻热金属熔化、蒸发热发射热电离场致发射电弧引燃拉开1e-4cm(数量级)以上温度光、热电离弧焊电源电能电弧燃烧电能3

?非接触引弧a)b)图2-3非接触引弧的电压波形a)高频高压引弧电压波形b)高压脉冲引弧波形场致发射电弧引燃不接触、高电压拉开1e-4cm(数量级)以上弧焊电源电能电弧燃烧电能4

2.2焊接电弧的结构和伏安特性其中，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Ω；lc——弧柱长度，单位为mm；SC——弧柱截面积，单位为mm2；γC——弧柱的电导率，单位为S?mm/mm2；JC——弧柱的电流密度，单位为A/mm2；2.2.1焊接电弧的结构与电弧电压?焊接电弧最小电压原理-------能耗最小的趋势图2-4电弧结构及压降分布长度和压降基本固定5

62.2.2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：?焊接电弧静特性曲线形状分析-------U形曲线图2-5金属电阻的伏安特性曲线图2-6电弧的静特性曲线图2-7电弧各区域压降与电流的关系

7?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部分。?手工电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基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基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基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。1易产生错误认识之处2CO2/MIG/MAG焊在上升段3埋弧焊在水平段4CO2/MIG/MAG焊的焊接电流大于埋弧焊吗？5

8CO2/MIG/MAG焊在上升段不同的焊接电弧有不同的电弧静特性曲线在U-I坐标上的上下左右位置不同埋弧焊在水平段

2.2.3焊接电弧的动特性?一定弧长的电弧，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压瞬时值与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。可用下列函数表示：图2-9交流电弧的电压—电流波形与动特性曲线a)电压—电流波形b)动特性曲线XXYYZZ单向电流电弧呢？9

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

?通过研究表明，采用工频正弦波交流电弧焊接，为使电弧电流连续，应满足下列条件：（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=1.3~1.5。?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11

122.3.2脉冲电弧单击此处添加小标题图2-13直流矩形波脉冲电弧电流波形单击此处添加