电弧焊基础
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识焊接工程基础一、对不同熔滴过渡形式进行比较，包括形成条件、熔滴过渡过程的不同特点、应用等内容。
答：电弧焊的熔滴过渡形式可以分为自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。
1、自由过渡熔滴从焊丝端部脱落后，经电弧空间自由地的飞行二落入熔池，熔滴脱离焊丝末端一、前不与熔池接触。
按过渡形态不同分为滴状过渡、喷射过渡和爆炸过渡。
1）滴状过渡：（1）大滴过渡a、滴落过渡：高电压、小电流、MIG焊b、排斥过渡：高电压、小电流、CO2焊（2）细颗粒过渡：较大电流的CO2焊当电流较小时，在电弧作用力下，随着焊丝融化，熔滴逐渐长大，当熔滴的重力能够克服其表面张力的作用时，就以较大的颗粒脱离焊丝，落入熔池实现熔滴过渡。
电流较大，电磁收缩力增大，表面张力作用减小，熔滴在脱离焊丝之前就偏离了焊丝轴线，甚至上翘，脱离之后不能沿焊丝轴向过渡时，成为排斥过渡。
这两种过渡的熔滴都较大，一般大于焊丝直径，属于大滴过渡。
大滴过渡的熔滴大，行成时间长，影响电弧稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较多，生产中很少采用。
当电流较大时，电磁收缩力大，熔滴的表面张力减小，熔滴细化，其直径一般等于或略小于焊丝直径，熔滴向熔池过渡频率增加，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好，这种过渡形式称为细颗粒过渡，在生产中广泛应用。
2）喷射过渡：（1）射滴过渡铝MIG焊及钢焊丝脉冲焊（2）亚射流过渡铝、镁及其合金的熔化极气体保护焊（3）射滴过渡钢焊丝MIG焊（4）旋转射流过渡特大电流MIG焊电流增加时，熔滴的尺寸变得更小，过渡频率也急剧提高，在电弧力的的强制作用下，熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向飞速的射向熔池，这种过渡形式称为喷射过渡。
射滴过渡是介于滴状过渡与连续射流过度之间的一种熔滴过渡形式，熔滴直径与焊丝直径相近，过渡时有明显的熔滴分离。
其工艺条件与连续射流过渡有相似之处，主要适用于钢焊丝脉冲焊及铝合金焊丝融化及气体保护焊。
亚射流过渡是介于短路过渡与舍滴过渡之间的一种过渡形式，形成条件：大电流，低电压，反极性，CO2气氛和粗焊丝。
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。
焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。
电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。
由于开头产生电弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。
一般直流电焊机的空载电压为40~90V，沟通电焊机为50～80V。
当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16—35V，这个电压称为工作电压。
一、手工电弧焊机常用的手工电弧焊机有沟通弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
沟通弧焊机是一个特别的降压变压器，具有陡降的外特性。
焊接电源的调整主要是通过调整焊机感抗值来实现的，其基本方式为变动铁芯或动绕组的位置或调整芯的饱和程度等。
沟通弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
旋转式直流弧焊机是一种专供电弧焊用的特别型式的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。
原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。
直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满意焊接工艺所要求的性能。
整流式直流弧焊机由主变压器、整流器组、调整装置和冷却风扇等装置组成。
这类焊机由于多采纳硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
全部使用的电焊机必需符合焊机标准规定的平安要求。
1、假如手工电弧焊机的空载电压高于焊机标准规定的限值，而又在有触电危急的场所作业，则焊机必需采纳空载自动断电装置等防触电的平安措施。
2、电焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符。
如在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特别环境中作业，应使用适合特别环境条件性能的电焊机，或实行防护措施。
3、应防止电焊机受到碰撞或猛烈震惊，特殊是整流式电焊机。
室外使用的电焊机必需有防雨雪的防护设施。
为防止触电，电焊机外露的带电部分应设有完好的防护(隔离)装置，电焊暴露的接线柱必需设有防护罩。
电弧焊-基础知识
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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。
冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（3）光发射
当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的 自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
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（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是一种常见的焊接方法，也是一项高风险的工作。
为了确保焊工和周围人员的安全，必须掌握一些基本的安全知识。
以下是手工电弧焊的安全基础知识。
1. 物理安全知识- 确保工作区域干燥，避免在潮湿或多雨的环境中焊接。
- 检查和确保工作区域没有易燃物品或可燃气体，以减少火灾的风险。
- 清理工作区域，确保没有杂物，尤其是易燃杂物，以避免触电或火灾事故。
- 使用焊接面罩、防火面罩、手套、防护服和耳塞等个人防护装备，以保护自己免受火花、热辐射、紫外线辐射和噪音的伤害。
2. 电气安全知识- 在进行任何维护或检修操作之前，确保电源已经关闭并断开连接，以避免触电。
- 使用绝缘电缆，并确保电源线路和插头的绝缘性能良好，以减少触电的风险。
- 使用与电焊工作相匹配的标准和规范的电缆、插头和插座，以确保正常工作和良好的电气连接。
- 定期检查电缆和插头的外观，确保没有裂纹、磨损或暴露的导线，以避免电击事故。
- 确保工作区域有地检测装置，以检测是否有电流通过焊接设备或焊工，以及确保接地线和电源线之间有良好的接地连接。
- 在使用多次接插头时，确保每个插头的接地线连接良好，以避免接地失效。
3. 气体安全知识- 对于使用气体作为焊接介质的焊接过程，必须掌握相关的气体安全知识。
- 使用气瓶时，确保气瓶安全且处于稳固的位置。
避免气瓶倒塌或破裂导致的意外事故。
- 检查气瓶上的压力表，确保气瓶中有足够的气体供应，以避免在焊接过程中气体不足而导致的问题。
- 气瓶上的阀门应保持关闭状态，除非气瓶正在使用中。
在工作完成后，立即关闭气瓶，并确保气瓶阀门处于关闭状态。
- 在连接和更换气瓶时，使用正确的工具，确保连接牢固且无泄漏。
4. 焊接环境安全知识- 在进行焊接工作时，确保工作区域通风良好，以减少焊接产生的有害气体和烟雾对焊工和周围人员的危害。
- 使用消防器材和灭火器，并确保灭火器的有效期限内。
在焊接过程中，随时保持灭火器的可用状态以应对火灾风险。
电弧焊基础知识
第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。
其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。
（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。
电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。
（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。
2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
其发射能力的大小用逸出功A w表示。
（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。
阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。
（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。
热阴极以热发射为主要的发射形式。
手工电弧焊的安全基础知识（三篇）
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是常见的金属焊接方法之一，但由于其涉及高温、高电压和高强度的工作环境，存在着一定的安全风险。
为了确保焊接操作的安全性，以下是手工电弧焊的基础安全知识。
1. 环境安全- 在进行手工电弧焊接之前，需要确保工作区域干燥，无明火、易燃或爆炸性气体，并保持通风良好，防止有害气体积聚。
- 确保工作区域没有可燃物或易燃物，如木材、纸张等物品。
- 确保焊接区域周围没有可导电的物体，以防电流通过其他路径流过人体或其他设备。
2. 个人防护装备- 焊工必须佩戴适当的个人防护装备，包括焊接面罩、耳塞/耳罩、可抗炫目眼镜、耐热手套、耐热服装和耐热鞋。
- 焊接面罩应符合国家安全标准，能够有效保护眼睛和脸部免受弧光的伤害。
- 防护服装和鞋具应使用阻燃材料制作，以防止灼伤和火焰蔓延。
3. 电源安全- 使用电焊机之前，需要确保电焊机的电源线路及插头没有损坏，接地良好，以防止漏电和触电危险。
- 在使用电焊机时，应将焊机置于平稳的工作台上，以防止焊机倾倒或受到外力干扰。
- 焊机工作时产生的高温和明火可能会引起火灾，因此应设置灭火器和其他消防设备，并保持焊接区域的清洁。
4. 操作安全- 在进行焊接操作前，应对焊接材料进行初步清洁和处理，以去除油脂、涂料、锈蚀等可能影响焊接质量和安全的物质。
- 在进行高温焊接前，应提前阅读使用说明书，了解焊接材料的最佳参数、焊接位置和焊接顺序。
- 在开始焊接之前，确保工件接触良好，焊枪与工件的接触面要充分清洁。
- 焊接时应保持集中注意力，避免分心或疲劳操作。
- 在操作过程中，禁止将焊条触碰皮肤、衣物或其他可导电物体，以免发生触电事故。
- 在焊接完成后，关闭电焊机的电源并等待其完全冷却，以避免电焊机过热引起火灾。
5. 废弃物处理- 废弃的焊接材料、焊渣和焊丝应妥善处理，避免直接丢弃在工作区域。
- 废弃的焊接材料和废渣应进行分类处理，并存放在指定的储存容器中，以便后续安全处理。
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识电弧焊是一种常用的金属连接方式，通过电流的通入使金属加热并熔化，然后让熔化的金属在电弧的作用下连接在一起。
它在工业生产中应用广泛，适用于各种金属材料的连接，是制造业中非常重要的焊接方法。
本文将介绍电弧焊的基础知识，包括其原理、设备和操作技巧。
1. 电弧焊的原理电弧焊的原理是利用电流通过两个相互接触的导电电极时，产生的电弧和热量将金属表面加热至熔点，以实现金属材料的连接。
电流通入导电电极形成电弧，同时使导电电极和工件之间形成可引燃的电弧空气。
2. 电弧焊的设备电弧焊的设备主要包括焊机、电极和接地夹。
焊机是产生和控制电弧焊所需电流的设备，通常采用直流或交流焊机。
电极是传递电流到工件的导电材料，常见的电极有炭化钨电极和钨钨极电极。
接地夹用于将接地电缆夹住，以确保工作地点的安全电接地。
3. 电弧焊的操作技巧3.1 准备工作：在进行电弧焊前，需要确认焊接材料的种类，选择适当的电极和焊接电流。
另外，还需要为焊接区域清洁，并将工件固定在合适的位置上。
3.2 焊接电流的选择：电弧焊时，焊接电流的选择是非常重要的。
一般来说，电流过小会导致焊缝不够牢固，电流过大则会引起焊接材料的过热。
3.3 焊接技巧：在焊接时，应保持稳定的手持姿势，使焊锡均匀地覆盖在焊缝上。
焊接要均匀、有节奏地进行，以保证焊接质量。
3.4 焊接安全：在进行电弧焊时，应注意避免电弧和烟雾对人体的伤害。
焊接时需要佩戴防护设备，如防护眼镜、手套、护目镜等，确保人身安全。
电弧焊具有焊接速度快、连接牢固等优点，广泛应用于建筑、汽车制造、船舶制造等行业。
但在实际应用中，电弧焊也存在一些问题，如焊接变形、裂纹等。
为了提高焊接质量，还需要加强焊接工艺的研究和改进。
总之，电弧焊作为一种重要的金属连接方法，具有广泛的应用前景。
掌握电弧焊的基础知识，对于工程师和焊工来说是非常重要的。
通过了解电弧焊的原理、设备和操作技巧，可以更好地应用电弧焊技术，提高焊接质量，为制造业的发展做出贡献。
焊条电弧焊的基础知识
焊条电弧焊的基础知识一、焊接基础知识焊接是指通过加热或加压两种方式，将两个或多个金属材料连接在一起的方法。
焊接过程中，金属材料通过原子间的扩散和结合，形成牢固的接头。
二、焊接设备介绍焊条电弧焊是一种常用的焊接方法，其设备主要包括电源、焊机、焊条和工具等。
1.电源：提供焊接所需的电能，一般分为交流电源和直流电源两种。
2.焊机：将电源输出的电能转化为焊接所需的电流和电压，并控制焊接过程的设备。
3.焊条：用于形成焊接接头的金属电极，一般由金属芯和药皮组成。
4.工具：包括焊钳、焊嘴、夹具等，用于夹持和操作焊条。
三、焊条的选用与处理1.焊条的选用：应根据被焊接材料的材质、焊接要求和接头强度要求等因素来选择合适的焊条。
2.焊条的处理：使用前应检查焊条的质量，去除焊条表面的油污和锈蚀，以保证焊接质量。
四、电弧焊的工艺参数电弧焊的工艺参数主要包括电流、电压、焊接速度、焊条角度等。
1.电流：电流的大小直接影响焊接质量和效率，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的电流。
2.电压：电压的高低影响电弧的稳定性和熔池的形成，应根据焊接电流和焊条类型等因素来选择合适的电压。
3.焊接速度：焊接速度是指单位时间内完成的焊缝长度，应根据被焊接材料的材质、厚度和焊接要求等因素来选择合适的焊接速度。
4.焊条角度：焊条的角度直接影响焊接质量和美观度，应根据被焊接材料的材质、接头形式和焊接要求等因素来选择合适的焊条角度。
五、焊接操作技巧1.引弧：将焊条与工件表面轻轻接触，然后迅速提起，使电弧燃烧稳定。
2.运弧：控制焊条的运动轨迹，使熔池均匀分布，避免出现“驼峰”、“咬边”等现象。
3.接头：在更换焊条或中断焊接时，应将焊条与工件表面成一定角度，以形成起始熔池，便于引弧。
4.收弧：在完成一道焊缝后，应将电弧慢慢提起，使熔池逐渐凝固，避免出现“缩孔”现象。
六、焊接缺陷与预防措施1.气孔：预防措施包括选择合适的焊接电流和保护气体流量，保持工件表面清洁等。
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是常见的焊接技术之一，在金属加工和修补中广泛应用。
使用电弧焊接需要注意安全问题，掌握一些基本知识以避免焊接过程中出现意外伤害。
本文将介绍手工电弧焊的安全基础知识。
焊接安全设备在进行手工电弧焊接前，应使用适当的个人防护设备以及安全设备，来保护自己免受焊接产生的危险。
下面是一些需要注意的设备：1.焊接面罩：焊接过程中会存在明亮的光芒及飞溅的金属火花，而使用焊接面罩能有效保护焊工的眼睛、面部及头部。
2.防护手套：用于保护焊工的手部不受火花溅料或热飞溅的金属伤害。
3.防护衣：用于将身体覆盖，以防止热飞溅的金属或者其他物体的伤害。
4.防护鞋和长裤：金属的飞溅物有可能会落到脚和腿上，所以需要穿带防火性能的鞋和长裤。
5.焊接手套和焊条钳：使用焊接手套和钳子，可以使焊工在取下电极时避免很多的热量。
6.焊接屏蔽墙：焊接过程中需要有一个带屏蔽的空间来保护周围的工人。
避免电击在使用手工电弧焊时，需要避免发生电击的情况。
发生电击时，人体会受到高电流的冲击而造成身体伤害。
以下是一些避免电击的方法：1.避免触碰金属或单极电源：在使用电弧焊接时，尽量避免触碰金属或者单极电源以防止产生电流。
2.注意接地：正确接地是防止电击的关键，确保焊接设备和工作件都正确接地。
3.确定焊机电压等级：应选用适当的焊机电压和电流等级，在操作过程中不要改变电压和电流等级。
4.不要接触气体瓶或压力表：气体瓶是非常危险的，连接时应遵循安全操作规程。
操作安全注意事项在进行手工电弧焊时，还需要注意以下安全注意事项：1.遵守操作规程：在操作过程中，要遵守制定的操作规程，确保操作的规范性和安全性。
2.锁定焊接装备：在进行焊接操作时，应将焊接设备锁定在工作站点上以避免设备移动。
3.检查设备：在使用焊接设备时，应检查设备的各项指标和配件是否完好。
同时还需要检查夹具、焊接点的位置等。
4.焊接过程稳定：在焊接过程中一定要保持稳定，不要产品激烈晃动等。
《电弧焊基础》重点整理
第一章焊接电弧基础1. 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。
2. 三种放电形式：（自持，非自持，辉光）放电3. 带电粒子来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙空间发射电子。
二是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
4. 阳离子和电子来源：阳离子（电离）电子（阴极电子发射，包括热发射，场致发射）5. 电弧压降包括哪三部分：（阳极，弧柱，阴极）压降6. 维持电弧放电的条件：1、放电气隙内带电粒子的生成。
2、保持阴极、阳极与电弧间电的连续性。
7. 焊接电弧的热量的来源：焊接电弧的热量来自电源提供的电能，电源向电弧的弧柱区、阳极区和阴极区即电弧整体提供的电能：Pa=IUa=I（Ua+Uc+Up）8. 焊接电弧的热效率影响因素：热效率的数值与焊接方法、弧长因素、母材情况等有关。
热效率：相对于电弧功率（电弧电压X电弧电流），向母材传送的热量（热输入量）所占的比例称作焊接电弧热效率。
9. 电弧静压力（电磁收缩力）在两根互相平行导体中，通过同方向的电流时，导体间产生相互吸引的力，若电流方向相反，则产生排斥力。
10. 交流电弧：是指电弧（电极）极性随时间交替变化的电弧，也就是焊接电流方向按照一定的时间间隔变化，一般用在TIG焊接、等离子弧焊接和焊条电弧焊中。
11. 直流正/反接的区别：直流正接的热量比反接的热量要高，所以焊接厚板的时候多用直流正接。
焊接薄板的时候为了防止焊穿，采用直流反接的方法。
而焊接铝镁合金的时候直流反接，钨极为正极，电流大，对氧化膜有冲击清理的作用，但是容易烧穿，所以用交流焊接交替电波焊接，这样可以有效清理氧化膜还防止烧穿。
12. 焊接电弧静特性产生原因:小电流区，电弧温度低，其间粒子电离度低，电弧导电性较差，需要有较高的电场推动电荷运动在电弧极区，特别是阴极区，由于电极温度较低，极区的电子提供能力较差，不能实现大量的热电子发射，会形成较强的极区电压降，表现出较高的电压值。
增大电流值弧柱温度增加，电弧中的粒子电离度增加，电弧的导电性增加，同时电极温度提高，阴极热发射能力增强，Uc值降低，阳极蒸发量增加UA值降低，两极区电场相对减弱，电弧电压下降。
焊接基础知识
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Uf
变，从而岁电流增加，电弧电压
增加，呈现上升特性。 If
影响电弧静特性的因素：
电弧长度
Ua
L2 >L1 L2 L1 电弧长度对电弧静特性的影响
影响电弧静特性的因素：
电弧长度 当弧长变化时， 静特性曲线平行 移动，即当电弧 长度增加时，电 弧电压也增加。 • 在焊条电弧焊应用的电流范围内，可以近似认为电 弧电压仅与电弧长度成正比的变化，而与电流大小 无关，其值一般为16～25V。
(2) 阴极电子发射
• 阴极表面在外加能量作用下连续向外发射出电子 的现象称阴极电子发射。 • 在一般情况下，电子是不能离开金属表面向外发 射的。要使其逸出金属电极表面而产生电子发射， 必须加给电子一定能量。 • 使一个电子由金属表面飞出所需要的最低外加能 量称为逸出功。物质的逸出功一般为电离能的 1/2～1/4。 • 逸出功不仅与元素种类有关，也与物质表面状态 有很大关系。表面有氧化物或其它杂质时，均可 使逸出功大大降低。
的两个必要条件。
•
正常状态下，气体是由中性分子或原子组成 的，不含带电粒子。它们虽然可以自由移动，但 不会受电场作用而产生定向运动，所以是不导电 的。因此，要使正常状态的气体产生电弧导电， 必须先有一个产生带电粒子的过程，即气体电离； 同时，为了使电弧维持“燃烧”，要求电弧的阴 极不断发射电子，这就必须不断地输送电能给电 弧，以补充所消耗的能量。
力大
力小
• 电磁静压力：电弧轴向推力 在电弧横截面上分布不均匀， 弧柱轴线处最大，向外逐渐 减小，在焊件上表现为对熔 池形成的压力 • 结果： 碗状熔深焊缝形状。
第一章 电弧焊基础知识PPT课件
外加能量可以通过碰撞和光辐射两种方式传递给中性气体
粒子。
电弧本身制造带电粒子维
持其导电的最主要途径。
碰撞传递：只有非弹性碰撞才产生电离过程。
光辐射传递：气体粒子接受光量子形式施加的能量，产生 激励或电离，超过电离能部分转换为电离生成电子的动能。
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第一章 电弧焊基础知识
次要途径
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第一节 焊接电弧
W-Zr 氧化物逸出功较低， 3.14 电子容易从氧化膜
处逸出，形成阴极 斑点。如铝合金的
阴极雾化 14
第一节 焊接电弧
阴极电子发射机构可分为 ：
对电极有 冷却作用
（1）热发射 阴极表面因受到热作用而使其内部的自由电 子热运动加剧，动能增加，当一部分电子的动能大于大 于逸出功时，则飞出到表面外的空间中去而产生的电子 发射现象。
一、焊接电弧的导电特点
电弧是一种气体放电现
象，是指两电极存在电
位差时，电荷通过两电
极之间气体空间的一种
导电现象。电能转换为 热能、机械能和光能。
焊接电弧导电示意图
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第一章 电弧焊基础知识
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第一节 焊接电弧
气体导电时，导电部分的电压与电流不遵循欧姆定律。
电弧的特点： 低电压、大 电流、温度 高、亮度大
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第一章 电弧焊基础知识
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第一节 焊接电弧
说明
1、Ui为实效电离电压，主要取决于电离电压较低的气体
成分，例如焊条药皮中加K、Na、Ca稳弧。 CO2、N2气氛电
弧电压和电弧温
2、气氛中的多原子气体电离前首先解离。 度比Ar气氛高。
3、弧柱区温度为5000～30000K，热电离是其产生带电粒 子的最主要途径。
电弧焊基础知识
当金属表面受光能照射时，内部自由电子冲破 表面束缚而产生电子发射的现象。
当正离子撞击阴极表面时，其动能将传递给阴 极内部的电子，从而使其逸出金属表面的发射 过程。
第一节 焊接电弧
在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料（如 W或C）作电极时，其阴极区的带电粒子主要靠热 发射来提供，通常称为热阴极电弧。
电弧焊基础知识
第一节 焊接电弧
第一节 焊接电弧
1. 焊接电弧的导电特点
电弧示意图
电弧是一种
气体放电现象， 即当两电极之间 存在电位差时， 电荷通过两极之 间的气体空间的 一种导电现象。
第一节 焊接电弧
正常状态下，气体由中性分子或原子组成，不含 带电离子，在外电场作用下，不产生定向运动。
为使正常状态下的气体导电，必须首先产生带电 离子，气体中的带电离子在外电场的作用下，产 生定向运动，导致气体导电。
第二节
焊接电弧的能量平衡及电弧力
第二节 焊接电弧的能量平衡及电弧力
1. 焊接电弧中的能量平衡
当电弧的弧柱区、阴极区和阳极区的能量交换达到平衡 时，电弧便处于稳定的燃烧状态。
1.1 弧柱区的能量平衡
单位时间内弧柱区所产生的能量，主要为通过弧柱电场而 被加速的正离子和自由电子所获得的动能，并通过碰撞及中和 作用转变成热能，其产热和热损失保持平衡。在热损失的对流、 传导和辐射中，对流约占80％以上，传导与辐射占10％左右。
第一节 焊接电弧
使中性气体粒子失去第二个电子需要更大的电
离能，称为第二电离能。生成的正离子称为二价 正离子，这种电离称为二次电离。等等。
电弧焊基础知识PPT课件
灵活性高
电弧焊设备轻便，操作 灵活，适用于各种形状
和尺寸的工件焊接。
焊接质量稳定
通过合理的焊接工艺参 数和操作技巧，可以获 得高质量的焊接接头。
电弧焊的应用范围
01
02
03
工业制造
电弧焊广泛应用于汽车、 船舶、航空航天、石油化 工等工业制造领域。
建筑行业
在建筑行业中，钢结构、 钢筋等材料的连接常常采 用电弧焊。
焊接电压
电压是电弧能够稳定燃烧所必需的， 通常根据焊接电流和焊丝的直径进行 选择。
焊接速度
焊接速度决定了焊接效率，过快可能 导致未熔合，过慢则可能导致热影响 区过宽。
焊接层数
根据焊件的厚度和坡口的形式，选择 合适的焊接层数，以确保焊透和减少 焊接变形和焊接工艺要求，选择合适的坡口形式，以减少 填充金属量并提高焊接效率。
定义
激光焊接是一种利用高能激光束 熔化金属进行焊接的方法，具有
高精度和高效率的特点。
应用场景
适用于薄板、精密零件和异种材 料的焊接，如汽车零部件、电子
产品等。
特点
焊接速度快，变形小，对焊缝的 深宽比和焊接角度有较高要求， 同时需要高精度的激光设备和冷
却系统。
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电弧焊材料
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
构成
电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。阴极区释放电子，阳极区吸收电子，弧柱区则是电弧能量集中区域。
电弧的静特性与动特性
静特性
指电弧在不受到任何外界扰动（如电流的突然变化或外界机械力的作用）时的特性。它反映了电弧的 伏安特性，即电流与电压之间的关系。在一定范围内，电流增大时，电压也相应增大，但当电流超过 一定值时，电压不再增加，而是略有下降。
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一、焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 电弧焊时，主要热源是电弧热和电阻热。 熔化极时，阴（阳）极区电弧热及电阻热； 非熔化极时，主要靠弧柱区产生的热量。 其中：阴极区的产热功率：PK=I（UK-UW）； 阳极区的产热功率：Pa=IUW 电阻热：PR=I2RS；RS=ρLS/S 2、焊丝的熔化特性 焊丝的熔化特性指焊丝的熔化速度和焊接电流之间的关系。 在其他条件相同的情况下，焊丝电阻率和熔化系数越大， 焊丝熔化速度越快，反之，熔化速度越慢。图示为熔化 下一页 特性与焊丝直径的关系及熔化特性与伸出长度的关系。
焊接工艺 （焊接方法与设备）
第一单元 电弧焊的基础知识
第一单元 电弧焊的基础知识
综合知识模块一 焊接电弧 综合知识模块二 焊丝的熔化与熔滴过渡 综合知识模块三 母材熔化与焊缝成形
综合知识模块一 焊接电弧
能力知识点1 焊接电弧的物理基础 能力知识点2 焊接电弧的导电性 能力知识点3 焊接电弧的工艺特性
焊丝的熔化特性与焊丝直径及伸出长度的关系
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二、熔滴上的作用力
1、重力：平焊时，促进熔滴过渡；其他位置时，阻碍熔滴过渡。 2、表面张力：表面张力是指向焊丝端头上保持熔滴的作用力。平 焊时，阻碍熔滴过渡；其他位置有利于熔滴过渡。如图所示。 3、电弧力：电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。 其中电弧力和等离子流力促进熔滴过渡；斑点压力总是阻碍熔滴 过渡。 4、熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金作用而生成气体或含有易蒸发 金属时，在电弧高温作用下将使气体积聚、膨胀而产生较大的内 压力，致使熔滴爆破。它促使熔滴过渡。 5、电弧的气体吹力：焊条电弧焊时，焊条药皮的熔化滞后于焊芯 的熔化，在焊条端部形成套筒，此时，药皮中的造气剂产生的气 体在高温下急剧膨胀，从套筒中喷出作用于熔滴。不论何种位置 的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。
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三、焊接电弧的工艺特性
1、电弧的热能特性 2、电弧的力学特性 3、焊接电弧的稳定性
1、电弧的热能特性
（1）弧柱的产热特性：单位长度弧柱的电能为EI，它 的大小决定了弧柱产热量的大小。当电弧处于稳定状 态时，弧柱的产热与弧柱的热损失处于动平衡状态。 （2）阴极区的产热特性：阴极区的产热功率为： PK=IUK-IUW-IUT （3）阳极区的产热特性：阳极区的电流由电子流和正 离子流两部分组成，其中正离子流所占比例很小。阳 极区的总产热功率为：Pa=IUa+IUW+IUT
阳极区的导电特性
阳极斑点:阳极斑点是电子集中轰击的区域. 阳极区的导电形式: (1)阳极区的场致电离:当电弧较小时,阳极前面的电子数必将 大于正离子数,形成负的空间电场,并使阳极与弧柱之间形成 一个负电性区-阳极区.阳极区内的带电粒子被这个电场加速, 使其在阳极区内与中性粒子产碰撞产生场致电离.压降较大. (2)阳极区的热电离:当电弧电流较大时,阳极的过程程度加剧, 金属产生蒸发,阳极区温度也大大提高.阳极区将主要以热电 离为主,压降较低.
焊接电弧的物理基础
场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电 粒子数增加，电能将转换为带电粒子的动 能，当带电粒子的动能增加到一定数值时 则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之 产生电离。 产生位置：阴极压降区和阳极压降区 原因：在电场作用下→电场强度高 （阴、阳区E=105-107V/cm>>弧柱区E=10V/cm）
磁偏吹形成示意图
引起磁力线分布不均示意图
(5)其他影响因素
电弧长度的影响:如果电弧过长,电弧就会发生 剧烈摆动,从而破坏焊接电弧的稳定性。 焊接件表面状态的影响：焊接处如有油漆、水 分和锈层等，也会使稳定性下降。 外界环境的影响：强风、气流等因素会造成电 弧偏吹，使电弧稳定性下降。
第二节 焊丝的熔化与熔滴过渡
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电弧的温度分布
（1）轴向：阴极区和阳极区的温度较低，弧柱温度较高。 （2）径向：弧柱轴线温度最高，沿径向由中心至周围温度 逐渐降低，如图所示。
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2、电弧的力学特性
（1）电磁收缩力：当电流流过 导体时，电流可看成是由许多 相距很近的平行同向电流线组 成，这些电流线之间产生相互 吸引力。电弧是可变形导体， 将使导体产生收缩，这种现象 称为电磁收缩效应，产生电磁 收缩效应的力称为电磁收缩力。 如图所示。
焊接电弧的物理基础
3.带电粒子的消失 3.带电粒子的消失
焊接电弧的导电特性
一、弧柱区的导电特性
二、阴极区的导电特性
三、阳极区的导电特性
弧柱区的导电特性
1、弧柱区的温度 弧柱区的温度随电弧气体介质、电流大小的不同而不 同，大约在5000~50000K之间。 2、弧柱中的电流 弧柱中的电流是由向阴极运动的正离子流和向阳极 运动的电子流的组成。由于电子的运动速度大于正 离子的运动速度，因此弧柱中的电流主要由电子流 构成。 3、最小电压原理 当电流和电弧周围条件（如气体介质种类、温度、 压力等）一定时，稳定燃烧的电弧将自动选择一个 确定的导电截面，使电弧的能量消耗最小。
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三、焊接电弧的稳定性
定义：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。 影响稳定性的因素： （1）焊接电源 （2）焊条药皮或焊剂 （3）焊接电流 （4）磁偏吹 （5）其它影响因素
（1）焊接电源的影响
焊接电源的特性：电弧焊时，电源必须提供一 种能与电弧静特性相匹配的外特性才能保证电 弧稳定燃烧。 焊接电源种类：直流电源比交流电源稳定。 焊接电源的空载电压：具有较高空载电压的焊 接电源引弧容易，电弧稳定。
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电弧的力学特性
（2）等离子流力：因电弧呈圆锥状， 使电磁收缩力在电弧各处分布不均匀 ，具有一定的压力差，形成了轴向推 力。在此推力作用下，将指导靠近电 极处的高温气体推向焊件方向流动， 形成有一定速度的连续气流进入电弧 区。新加入的气体被加热和部分电离 后，受轴向推力作用继续冲向焊件， 对熔池形成附加的压力，熔池这部分 附加压力是由高温气流（等离子流） 的高速运动引起的，称为等离子流。
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阴极区的导电特性
1、热发射型阴极区的导电特性 当采用热阴极且使用较大电流时，阴极区可加热到很高温度时， 这时阴极主要靠热发射提供电子流来满足弧柱导电的需要。 这种情况下，阴极斑点在电极表面十分稳定，其面积较大而 且比较均匀，紧挨阴极表面的弧柱不呈现收缩状态，阴极区 的电流密度与弧柱区也相近，阴极区电压降很小。 2、电场发射型阴极区的导电特性 阴极区的温度较低,在靠近阴极的区域,正电荷过剩形成较强的 正电场,并使阴极与弧柱之间形成一个正电性区.同时使阴极 返回 产生场致发射,向弧柱提供所需要的电子流.
熔滴上的作用力示意图
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三、熔熵过渡的主要形式及特点
1、自由过渡 （1）滴状过渡：滴状过渡分为粗滴过渡和细滴过渡两种。 粗滴过渡：在电流较小，电弧电压较大时易形成； 特点：靠重力克服表面张力实现过渡，熔滴存在时长， 尺寸大，飞溅大，电弧的稳定性及焊缝质量都较差。 细滴过渡：在电流较大时易形成。 特点：靠重力与电磁收缩力的作用实现过渡，熔滴存在 时间短，熔滴细化，过渡频率增加；电弧稳定性较高， 飞溅较少，焊缝质量提高。 （2）喷射过渡：形成机理如图所示。 特点：过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对 下一页 焊件穿透力强，可得到指状焊缝，适合焊厚板。
焊接电弧的物理基础
电离种类：热电离、场致电离、 2）电离种类：热电离、场致电离、光电离
热电离：气体粒子受热作用产生电离的过程。 热电离产生实质：气体粒子热运动→粒子间碰撞→电离 电离度：单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒 子总数的比值。（x） X=已电离的中性粒子密度/电离前的中性粒子密度 影响因素：①温度②气体压力③气体电离电压
喷射过渡形成机理示意图
在氩或富氩保护气体中，当焊接电流较小时，电弧与熔滴的形态如图a) 所示，此时的电磁收缩力较小，所以熔滴在重力作用下呈大颗粒状过 渡。随着焊接电流的增加，电弧的电极斑点笼罩面积逐渐扩大，以致 达到熔滴的根部，如图b)所示。这时熔滴与焊丝间形成细颈，全部电流 都通过细颈流过，该处电流密度很高，细颈被过热，其表面将产生大 量金属蒸气，从而使细颈表面具备了产生电极斑点的有利条件，电弧 将从熔滴根部跳至细颈根部， 如图c)所示。形成跳弧之后， 焊丝未端已经存在的熔滴脱 离焊丝，电弧随之变成图d） 所示的圆锥状，形成较强的 等离子流力，在各种电弧力 的作用下，液态金属以细小 颗粒连续不断地冲向熔池。 形成喷射过渡。 下一页
焊接电弧的物理基础
光电离：中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电 离过程。 适用范围：K、Na、Ca、Al等金属蒸汽（次要途径）
焊接电弧的物理基础
⑵阴极电子发射
从阴极发射的电子在电场加速下碰撞电弧导电空间的中性 气体粒子而使之电离，这样就使阴极发射充当了维持电弧导电 的“原电子之源” 1）电子发射与逸出功 电子发射：阴极中的电子受到一定外加能量作用时，从 阴极表面逸出的过程称为电子发射。 逸出功： 1个电子从金属表面逸出所需要的最低外加能 量称为逸出功。（Aw） 单位：eV 逸出电压Uw=Aw/e 影响因素：电极材料种类和表面状态
焊接电弧的物理基础
2）阴极斑点 特征：微小、烁亮，发射电子最集中的区域（电流最集中 流过的区域） 形态： 与阴极类型有关 热阴极：斑点固定不动（钨、碳） 冷阴极：斑点在阴极表面做不规则游动（钢、铜） 作用： 清除氧化物
焊接电弧的物理基础
电子发射的类型（根据外加能量形式） 2）电子发射的类型（根据外加能量形式） 热发射：阴极表面因受热的作用而使其内部的自由电子产生 电子发射的现象。 影响因素：材料的沸点 场致发射：阴极内部的电子受到电场力的作用，从阴极表面 逸出的现象。 光发射：当阴极表面受到光辐射时，阴极内的自由电子能量 达到一定程度 而逸出阴极表面的现象。 粒子碰撞发射：电弧中高速运动的粒子碰撞阴极时，把能量 传递给阴极表面的电子，使电子能量增加而 逸出阴极表面的现象。