电弧焊基础第一章
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阴极区电子的产生机构有两种情况： 一、阴极表面的热电子发射、电场发射或碰撞发射等 二、在压降区中形成局部等离子体阴极，并产生热电离。
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件
电弧的磁偏吹起因示意图
1.3电弧焊中的保护气 1.3.1 保护气种类与纯度 1.3.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.保护气的分解 2.气体在焊接金属中的溶解 1.3.3 混合气体的选择及作用 1.3.4 保护气气流与保护效果 1.保护气气流 2 气体保护效果的决定因素 （1）气体流量(2)喷嘴至工件的距离（3）焊接速度和
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电弧和变得电流下的直流电弧
2 交流电弧
电弧极性随时间交替变化的电弧 （1）交流电弧燃烧的特点
（2）电弧产热与电弧力特性 交流电弧的产热与电弧力特性居于直流正接与直流反接两者
（1）放电气隙内带电粒子的生成（ 2）保护阴极、阳极与电弧空间的连 续性
2.电弧的构造和电弧电压
阴极压降区：阴极前面存在的由阳 离子构成的正空间电荷区域
阳极压降区：阳极前面存在的由电 子构成的负空间电荷区域
3.电弧各区域的导电特点 （1）阴极区导电特点
表现出的现象是在阴极区形成正的空间电荷，同时起到向弧柱区提供 电子的作用。
之间
极性TIG焊熔深的பைடு நூலகம்响
（3）交流电弧的应用
交流电弧（主要指交流TIG焊）在 电极为负的半波（正半波），电极 作为阴极、母材作为阳极，阳极产 热量大，电弧的热量约70%给予了 母材，应于母材熔化，同时电弧燃 烧稳定。
在电极为正的半波（负半波），电 极作为阳极，产热量相对较大，电 极受到电弧的加热产生熔化，电极 严重烧损。然而电弧负半波（少数 情况下直接为反极性接法）具有对 母材表面氧化膜清理作用。
电弧的电流.电压特性
2 影响电弧静特性与电弧电压的因素 （1）电弧长度 （2）保护气成分 （3）电极条件 （4）母材情况 （5）保护气流量、环境温度、焊接电流形式
1.2.2 焊接电弧动特性
1.直流电弧的动特性
2.交流电弧的动特性
1.2.3 阴极斑点和阳极斑点
电极斑点是电弧燃烧中产生的一种现象，出现在电极和母材上，分为 阴极斑点和阳极斑点，它的形成主要与电极及熔池的区域导电性有关 。
侧向风（4）焊接接头形式
1.4电弧的引燃与保护措施 1.4.1 接触引弧 1.4.2 非接触引弧 1.4.3 交流电弧稳弧措施
1.1.2 电弧中的带电粒子
气隙放电中带电粒子有两个来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙 空间发送电子，而是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
1 阴极电子发射
阴极电子发射是阴极中的电子脱离阴极材料的束缚，逸出电极表面进 入电弧空间。它是电源持续向电弧供给能量的唯一途径
2 中性粒子电离
第一章 焊接电弧基础
1.1焊接电弧机理 1.2焊接电弧特性 1.3电弧焊中的保护气 1.4电弧的引燃与保护措施
1.1焊接电弧机理 1.1.1 气体放电与焊接电弧
气体放电是指气体的电离 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。 电弧具备所有放电形式中电压最低、电流最大温度最高的特征
，其导电区的半径（或温度）应使电弧电场强度具有最小数值。就是说，电 弧具有保持最小能量消耗的特性。 1.2.6 电弧的挺直性与磁偏吹 1.电弧的挺直性 是指电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方 向流动的性能。
电弧的挺直性
2.电弧的磁偏吹
电弧中流动着的电流受到其自身磁场的作用 而表现出的特性。
一般如下情况下表现出磁偏吹
（1）导线接线位置引起的磁偏吹 （2）电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹 （3）电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 （4）平行电弧间的磁偏吹 消除和减少磁偏吹的措施：
（1）采用较短弧长进行焊接,电弧越短磁偏吹 越小
（2）对工件采用分布式接地的办法 （3）操作中调整焊枪或焊条角度 （4）避免铁磁场物质影响 （5）考虑使用脉冲焊或高频电弧焊 （6）考虑使用交流焊接等
1.2.4 电弧的阴极清理作用 惰性气体中的电弧在以金属板（丝）作为阴极的情况下，阴极斑点在金属板（丝
）上扫动，出去金属表面上的氧化膜，使其露出清洁金属面，称为电极的阴极清 理作用或氧化膜破碎作用。 清理作用只限于阴极，并且是在不含氧化性气氛的高纯度惰性气体中。
铝材料焊接中的氧化膜清理
1.2.5 最小电压原理 最小电压原理的含义:在给定电流和周围条件一定的情况下，电弧稳定燃烧时
1.阴极斑点
根据阴极材料性质及所处状态不同，在某些场合下，电弧导电通道将主 要集中在一个较小的区域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于 其他区域称为阴极斑点区。
2.阳极斑点
当电弧燃烧不能在阳极表面所覆盖的全面积上形成均匀的电流通道，将 在阳极上的某一局部区域形成主要的电流通道，大部分电子通过该通
道进入阳极，即是阳极斑点区。
1.1.4 电弧产热及温度分布 1、焊接电弧的产热 2、电弧对阳极和阴极的热输入 3、焊接电弧的热效率 4、焊接电弧的温度分布 电弧温度及温度分布受到如下
条件的影响：(1)电弧电流（2） 电极斑点（3）电弧长度（4） 阳极材料（5）保护气体成分（ 6）环境条件
氩气保护电弧温度分布
1.1.5 电弧压力与等离子气流
交流TIG焊氧化膜清理与母材熔化
1.2焊接电弧特性
电弧特性是指电弧在导电方面表现 的一些特征，其中电弧电特性与电 弧热平衡、电弧稳定性等有着很深 的联系
1.2.1 焊接电弧静特性
1 电弧静特性曲线变化特征
稳定状态下焊接电弧的电流电压特 性，称为电弧的静特性曲线，一般 呈现三个区段的变化特点分别称作 下降特性区（负租特性区）平特性 区和上升特性区
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件
电弧的磁偏吹起因示意图
1.3电弧焊中的保护气 1.3.1 保护气种类与纯度 1.3.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.保护气的分解 2.气体在焊接金属中的溶解 1.3.3 混合气体的选择及作用 1.3.4 保护气气流与保护效果 1.保护气气流 2 气体保护效果的决定因素 （1）气体流量(2)喷嘴至工件的距离（3）焊接速度和
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电弧和变得电流下的直流电弧
2 交流电弧
电弧极性随时间交替变化的电弧 （1）交流电弧燃烧的特点
（2）电弧产热与电弧力特性 交流电弧的产热与电弧力特性居于直流正接与直流反接两者
（1）放电气隙内带电粒子的生成（ 2）保护阴极、阳极与电弧空间的连 续性
2.电弧的构造和电弧电压
阴极压降区：阴极前面存在的由阳 离子构成的正空间电荷区域
阳极压降区：阳极前面存在的由电 子构成的负空间电荷区域
3.电弧各区域的导电特点 （1）阴极区导电特点
表现出的现象是在阴极区形成正的空间电荷，同时起到向弧柱区提供 电子的作用。
之间
极性TIG焊熔深的பைடு நூலகம்响
（3）交流电弧的应用
交流电弧（主要指交流TIG焊）在 电极为负的半波（正半波），电极 作为阴极、母材作为阳极，阳极产 热量大，电弧的热量约70%给予了 母材，应于母材熔化，同时电弧燃 烧稳定。
在电极为正的半波（负半波），电 极作为阳极，产热量相对较大，电 极受到电弧的加热产生熔化，电极 严重烧损。然而电弧负半波（少数 情况下直接为反极性接法）具有对 母材表面氧化膜清理作用。
电弧的电流.电压特性
2 影响电弧静特性与电弧电压的因素 （1）电弧长度 （2）保护气成分 （3）电极条件 （4）母材情况 （5）保护气流量、环境温度、焊接电流形式
1.2.2 焊接电弧动特性
1.直流电弧的动特性
2.交流电弧的动特性
1.2.3 阴极斑点和阳极斑点
电极斑点是电弧燃烧中产生的一种现象，出现在电极和母材上，分为 阴极斑点和阳极斑点，它的形成主要与电极及熔池的区域导电性有关 。
侧向风（4）焊接接头形式
1.4电弧的引燃与保护措施 1.4.1 接触引弧 1.4.2 非接触引弧 1.4.3 交流电弧稳弧措施
1.1.2 电弧中的带电粒子
气隙放电中带电粒子有两个来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙 空间发送电子，而是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
1 阴极电子发射
阴极电子发射是阴极中的电子脱离阴极材料的束缚，逸出电极表面进 入电弧空间。它是电源持续向电弧供给能量的唯一途径
2 中性粒子电离
第一章 焊接电弧基础
1.1焊接电弧机理 1.2焊接电弧特性 1.3电弧焊中的保护气 1.4电弧的引燃与保护措施
1.1焊接电弧机理 1.1.1 气体放电与焊接电弧
气体放电是指气体的电离 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。 电弧具备所有放电形式中电压最低、电流最大温度最高的特征
，其导电区的半径（或温度）应使电弧电场强度具有最小数值。就是说，电 弧具有保持最小能量消耗的特性。 1.2.6 电弧的挺直性与磁偏吹 1.电弧的挺直性 是指电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方 向流动的性能。
电弧的挺直性
2.电弧的磁偏吹
电弧中流动着的电流受到其自身磁场的作用 而表现出的特性。
一般如下情况下表现出磁偏吹
（1）导线接线位置引起的磁偏吹 （2）电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹 （3）电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 （4）平行电弧间的磁偏吹 消除和减少磁偏吹的措施：
（1）采用较短弧长进行焊接,电弧越短磁偏吹 越小
（2）对工件采用分布式接地的办法 （3）操作中调整焊枪或焊条角度 （4）避免铁磁场物质影响 （5）考虑使用脉冲焊或高频电弧焊 （6）考虑使用交流焊接等
1.2.4 电弧的阴极清理作用 惰性气体中的电弧在以金属板（丝）作为阴极的情况下，阴极斑点在金属板（丝
）上扫动，出去金属表面上的氧化膜，使其露出清洁金属面，称为电极的阴极清 理作用或氧化膜破碎作用。 清理作用只限于阴极，并且是在不含氧化性气氛的高纯度惰性气体中。
铝材料焊接中的氧化膜清理
1.2.5 最小电压原理 最小电压原理的含义:在给定电流和周围条件一定的情况下，电弧稳定燃烧时
1.阴极斑点
根据阴极材料性质及所处状态不同，在某些场合下，电弧导电通道将主 要集中在一个较小的区域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于 其他区域称为阴极斑点区。
2.阳极斑点
当电弧燃烧不能在阳极表面所覆盖的全面积上形成均匀的电流通道，将 在阳极上的某一局部区域形成主要的电流通道，大部分电子通过该通
道进入阳极，即是阳极斑点区。
1.1.4 电弧产热及温度分布 1、焊接电弧的产热 2、电弧对阳极和阴极的热输入 3、焊接电弧的热效率 4、焊接电弧的温度分布 电弧温度及温度分布受到如下
条件的影响：(1)电弧电流（2） 电极斑点（3）电弧长度（4） 阳极材料（5）保护气体成分（ 6）环境条件
氩气保护电弧温度分布
1.1.5 电弧压力与等离子气流
交流TIG焊氧化膜清理与母材熔化
1.2焊接电弧特性
电弧特性是指电弧在导电方面表现 的一些特征，其中电弧电特性与电 弧热平衡、电弧稳定性等有着很深 的联系
1.2.1 焊接电弧静特性
1 电弧静特性曲线变化特征
稳定状态下焊接电弧的电流电压特 性，称为电弧的静特性曲线，一般 呈现三个区段的变化特点分别称作 下降特性区（负租特性区）平特性 区和上升特性区