焊接电弧的构造及静特性
1-2焊接电弧结构与导电特性
焊接电弧结构
电弧温度和热量分布 阳极区 弧柱区 阴极区
温度
233057303980oC 7730oC
21303230oC
热量分布 43%
21%
36%
焊接电弧结构
特点： 1.弧柱区温度较高，两极温度较低。 由于电极温度与电极材料种类、导热性、熔沸点 有关 2.两极能量密度高于弧柱区能力密度。
轴向能量密度分布于电流密度相对应
焊接电弧静特性 上升特性
在cd段：电流更大时，金属蒸汽的发射及等离子流
的冷却作用进一步加强，同时由于电磁力的作用， 电弧截面不能成比例增加，电弧的电导率减小，要 保证较大的电流通过相对比较小的截面，需要更高 的电场。
焊接电弧静特性 不同焊接方法的电弧静特性曲线 -焊条电弧焊：额定电流小于500A，静特性曲线无上升特性区。 -埋弧自动焊：正常电流密度焊接时，静特性为平特性区，大电流时， 为上升特性区。
耗最少。当电弧长度也是定值的时候，电场强度的大小即代表
了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小的时候电场强度最
低，即在固定弧长上的电压降最小，这就是最小电压原理。
焊接电弧导电特性 弧柱区
• 电流和电弧周围条件一定时，如果电弧截面面积大
于或小于其自动确定的截面，就会引起电场强度的
增大，消耗的能量增多，违反最小电压原理。 -面积增大 -面积减小
保证了电弧放电的低电压、大 电流的特点。
阳极不能发射正离子，弧柱所需要的正离子是通过阳极区电离提供的。
焊接电弧导电特性 弧柱区
• 弧柱电场强度（E）：弧柱单位长度上的电压 降 • 意义：E的大小表征电弧弧柱的导电能力。 • 电场强度E和电流I的乘积EI相当于电源供给单 位弧长的电功率，与弧柱的热损失相平衡。
焊接工艺2(焊工工艺学电子教案)
第三章：焊接电弧电弧具有两个特性，即它能放出强烈的光和大量的热。
电弧发出的光和热被普遍地应用于工业上，如电弧是所有电弧焊接方式的能源。
到目前为止，电弧焊在焊接方式中其因此仍占据着主腹地位，一个重要的缘故确实是因为电弧能有效而简便地把电能转换成熔化焊接进程所需要的热能和机械能。
为了熟悉和把握电弧焊方式，第一必需弄清电弧的实质，把握电弧的基础知识。
本章确实是从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使咱们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。
第一节：焊接电弧的引燃进程一、焊接电弧的概念焊接时，将焊条与焊件接触后专门快拉开，在焊条端部和焊件之间当即会产生敞亮的电弧,电弧是一种气体放电现象。
咱们在日常生活中常常能够看到气体放电现象，例如，每当咱们切断电源的时候，在闸刀方才离开接触处的刹时，往往会产生敞亮的火花，这确实是气体放电的现象。
但它与焊接电弧相较较，焊接电弧不但能量大，而且持续持久。
因此咱们能够说：“由焊接电源供给的，具有必然电压的两电极间或电极与焊件间，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。
一样情形下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体中几乎没有带电质点，因此气体不能导电，电流也通只是，电弧就不能自发地产生。
要使气体呈现导电性必需使气体电离，气体电离后，原先气体中的一些中性分子或原子转变成电子、正离子等带电质点，如此电流才能通过气体间隙而形成电弧。
１．气体电离气体和自然界的一切物质一样，电子是按必然的轨道围绕原子核运动，在常态下原子是呈中性的。
但在必然的条件下，气体原子中的电子从外面取得足够的能量，就能够离开原子核的引力而成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子。
这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的进程称为气体电离。
使气体电离所需要的能量称为电离电位（或电离功）。
不同的气体或元素，由于原子构造不同，其电离电位也不同。
在焊接时，使气体介质电离的种类要紧有热电离、电场作用下的电离、光电离。
电弧特性
滑擦引弧
Electrode
（+）
Rubbing direction
接触引弧 电弧引燃 非接触引弧
短路引弧 Workpiece （-）
现 代 焊 接电 源 及 其 计 算 机 控 制
短路引燃电弧: 短路——空载——燃弧 接触——拉开——燃弧
弧焊电源 电能 接触 电阻热 金属熔化、蒸发
电能
电弧燃烧
弧长的影响：
弧长增加，弧柱长度增加，电弧电压提高；即电弧静特性曲线形状不变，但曲 线整体上移；这表明电弧电流一定时，电弧电压随弧长的增加而增加。
电极直径的影响：
主要影响阴极斑点面积 SK 和弧柱截 面SC；电极直径减小， SK、 SC减小，则 曲线整体左移；同理，电极直径增大，电 弧静特性曲线则将向电流增加的方向移动 （向右移动）。
A 段：电弧电压随电流的增加而下降，是下降特性段（负阻区）。 B 段：呈等压特性，即电弧电压 不随电流的变化而变化，是平特 性段（零阻区） C 段：电弧电压随电流的增加 而上升，是上升特性段（正阻 区）
电弧静特性曲线 U/V
A
B
C
Uf
I/A
现代焊接电源及其计算机控制
焊接电弧静特性曲线的构成
U U U U f A C K
高压脉冲引弧波形
电能
电弧燃烧
电能
不接触、高电压 工件与钨极 距离2-4mm 左右
碰撞电离、发射
场致发射
电弧引燃
应用场合:钨极氩弧焊和等离子弧焊。
现代焊接电源及其计算机控制
2.2 焊接电弧的结构以及伏安特性
一、焊接电弧的结构以及压降分布
三个区域：阳极区、阴极区、弧柱区
总的电弧电压：
焊接电弧特性
焊接电弧特性焊接电弧的电特性包括焊接电弧的静态伏安特性（静特性）和动态伏安特性（动特性）。
一、电弧静特性曲线图1-1普通电阻静特性与电弧静特性曲线1—普通电阻静特性曲线2—电弧静特性曲线一定长度的电弧在稳定燃烧状态下，电弧电压与电弧电流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，也称为U曲线。
1）电弧静特性曲线。
焊接电弧是焊接回路中的负载，它与普通电路中的普通电阻不同，普通电阻的电阻值是常数，电阻两端的电压与通过的电流成正比（U=IR），遵循欧姆定律，这种特性称为电阻静特性，为一条直线，如图1-1中的曲线1所示。
焊接电弧也相当于一个电阻性负载，但其电阻值不是常数。
电弧两端的电压与通过的焊接电流不成正比关系，而呈U形曲线关系，如图1-1中的曲线2所示。
电弧静特性曲线分为三个不同的区域，当电流较小时（图1-1中的ab区），电弧静特性属下降特性区，即随着电流增加电压减小;当电流稍大时（图1-1中的bc区），电弧静特性属平特性区，即电流变化时，而电压几乎不变;当电流较大时（图1-1中的cd区），电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高。
2）电弧静特性曲线的应用。
由于不同的焊接方法，其焊接中所取的电流范围有限，因此对于特定焊接方法，根据其电流适用范围，其电弧静特性曲线只是整个U曲线的某一部分。
焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在静特性的平特性区，即电弧电压只随弧长而变化，与焊接电流关系很小。
◆焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。
◆一般的钨极氩弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也工作在水平段，◆当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊工作在下降段◆细丝熔化极气体保护焊基本上工作在上升段。
二、焊接电弧的动特性在一定的弧长下，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压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。
直角坐标系中的电弧动特性曲线是一闭合曲线，称为电弧动特性闭合曲线。
电弧的动特性：“热惯性”现象1）电流快速减小时，由于电弧电离度较高，电弧电压低于静态值，V-A 特性曲线低于静特性曲线。
焊接电弧及其电特性
为交流电弧的有功功率； 、 分别为电弧电压和电弧电流的瞬时值
2
交流电弧的功率
1.3.4.2 交流电弧的功率因数 交流电弧的功率因数是指交流电弧的有功功率与电弧电压和电弧电流有效值乘积之比值，即：
1、交流电弧功率 与K的关系图
焊接电弧的性质与供电电源的种类、电弧的状态、电弧周围的介质以及电极材料有关。按照不同的方法，可作出如下的分类： 按电流种类可分为：交流电弧、直流电弧和
1.1.1 气体原子的激发、电离和电子发射 焊接电弧也是气体放电的一种形式。它与其他气体放电的区别在于它的阴极压降低、电流密度大，而气体的电离和电子发射是电弧中最基本的物理现象。
1.1.1.1. 气体原子的激发与电离
气体原子的激发 如果气体原子得到了外加的能量， 电子就可能从一个较低的能级跳跃到一个较高能级，这时原子处于“激发”状态，使原子跃至“激发”状态所需的能量，称为激发能。 气体原子的电离 使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程为电离。由原子形成正离子所需的能量称为电离能。 电离的形式 在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源，有如下三种电离形式： (1) 撞击电离； (2) 热电离； (3) 光电离。
01
在用交流电弧进行焊接时，要求能充分利用电弧功率，以获得较高的效率。此外，还希望在弧长略有变化时功率保持稳定，使焊接过程能顺利进行。因此，研究交流电弧功率及功率因数的影响因素和计算方法，也是有必要的。
02
交流电弧的电压和电流时刻都在变化。所以，交流电弧的功率是指交流电弧在半个周期内的平均功率(又称为有功功率)，即
1.4.1.2 熔化极焊接电弧
1.4.2 压缩电弧
如果把自由电弧的弧柱强迫压缩，就获得一种比一般电弧温度更高，能量更集中的热源，即压缩电弧 。
焊接电弧及其电特性
由原子形成正离子所需要的能量称为电离能 由原子形成正离子所需要的能量称为电离能
2.气体原子的电离 (1)撞击电离:在电场中,被加速的带电质点(电子,离子) 撞击电离: 电场中 被加速的带电质点(电子,离子) 和中性质点(原子)碰撞后发生的电离. 和中性质点(原子)碰撞后发生的电离. (2)热电离:在高温下,具有高动能的气体原子(或分子)互 热电离: 高温下 具有高动能的气体原子(或分子) 相碰撞而引起的电离. 相碰撞而引起的电离. (3)光电离:气体原子(或分子)吸收了光射线的光子能而产 光电离:气体原子(或分子)吸收了光射线的光子能而产 光子能 生的电离. 生的电离. 常见气体及元素的电离能E 常见气体及元素的电离能EL(eV)
第二节
焊接电弧的结构以及伏安特性
弧柱区
一,焊接电弧的结构以及压降分布
三个区域: 三个区域:阳极区 阴极区
阴极区:长度极短10 电压较大, 阴极区:长度极短10-510-6cm ,电压较大,E电场强度极高 阳极区:长度也极短10 电压较大, 阳极区:长度也极短10-210-4cm ,电压较大,E极高 弧柱区:长度基本上等于电弧长度, 弧柱区:长度基本上等于电弧长度,E较小
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Uf
影响电弧静特性的因素: 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
周围气体种类
焊接电弧静特性的应用 对于不同的焊接方法,电弧静特性曲线有所不同. 对于不同的焊接方法,电弧静特性曲线有所不同.静特性下 降段电弧燃烧不稳定而很少采用. 降段电弧燃烧不稳定而很少采用. 焊条电弧焊,埋弧焊多半工作在静特性水平段. 焊条电弧焊,埋弧焊多半工作在静特性水平段. 水平段 熔化极气体保护焊,微束等离子弧焊, 熔化极气体保护焊,微束等离子弧焊,等离子弧焊也多半工 作在水平段,当焊接电流很大时才工作在上升段. 作在水平段,当焊接电流很大时才工作在上升段. 水平段 上升段 熔化极气体保护焊和水下焊接基本上工作在上升段. 熔化极气体保护焊和水下焊接基本上工作在上升段. 上升段
焊接电弧特性
§1.2 焊接电弧特性电弧特性是指电弧在导电行为方面表现出的一些特征，其中的电弧电特性与电弧热平衡、电弧稳定性等有很深的联系，是很重要的事项。
焊接电弧静特性焊接电弧动特性阴极斑点和阳极斑点电弧的阴极清理作用最小电压原理电弧的挺直性与磁偏吹1. 焊接电弧静特性1）电弧静特性曲线变化特征（与金属电阻对应理解）电弧的电流·电压特性左图概念性示出稳定状态下焊接电弧的电流·电压特性，称作电弧静特性曲线。
静特性曲线是在①某一电弧长度数值下，在②稳定的保护气流量和③电极条件下（还应包括其他稳定条件），改变电弧电流数值，在电弧达到稳定燃烧状态时所对应的电弧电压曲线。
呈现3个区段的变化特点下降特性区（负阻特性区）平特性区上升特性区3个特性区域的特点是由于电弧自身性质所确定的，主要和电弧自身形态、所处环境、电弧产热与散热平衡等有关在小电流区：电弧电压随电流的增大而减小，呈现负阻特性。
原因如下：电流小时，电弧热量低，导电性差，需要较高的电场推导电荷运动；电弧极区（特别是阴极区），温度低，提供电子能力差，会形成较强的极区电场；电流增大：电弧中产生和运动等量的电荷不再需要更高的电场；电弧自身性质具有保持热量动态平衡的能力当电流稍大时：焊条金属将产生金属蒸气的发射和粒子流。
消耗能量，故E不用降低当电流进一步增大时，金属蒸气的发射和等离子流的冷却作用进一步增强，同时由于电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加而成比例的增加，电弧电压降升高，电弧静特性呈正特性。
埋弧焊电弧静特性曲线埋弧焊电弧的散热损失小，且电弧中基本没有GTA、GMA那样的等离子流存在，采用粗焊丝大电流，电弧特性呈下降趋势。
电弧特性反应了电弧的导电性能和变化特征，电弧种发生的许多现象都与静特性有关，也可以用于对比解释各种电弧焊方法的差别③电极条件非熔化电极情况下，电极成分对电弧电压会有一定程度的影响④母材情况母材热导率影响所形成的熔池大小以及母材热输入量中散失热量的快慢，对电流产生间接的冷却作用。
焊接电弧的静特性和熔滴过渡的形式
平特性
在B区：电流稍大，电极温度提高，阴极热发射能力增强， 阴极电压降低；阳极蒸发加剧，阳极电压降低。也就是说电弧 中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。 对于弧柱区，电弧等离子气流增强，除电弧表面积增加造成的 热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的冷却作用，因 此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的维持一定的数值，保 证产热和散热的平衡。成平特性。 一般埋弧焊、手工焊、大电流TIG焊等都工作在平特性段。
下降特性
在A区：电流较小，电弧热量较低，电离度低，电弧的导电性 较差，需要有较高的电场推动电荷运动； 电弧阴极区，由于电极温度低，电子提供能力较差，不能实现 大量的电子发射，会形成比较强的阴极电压降。所以电流越小 电压越高。 弧柱区在小电流范围内电流密度基本不变，弧柱截面随电流的 增加按比例增加，但弧柱周长增加的少，产热多，散热少，电 弧温度提高，电离程度提高，电弧电场强度降低，弧压降低， 所以电弧成负阻特性。
上升特性
在C区：电流更大时， 金属蒸汽的发射及等离子流的冷却作用进一步加强，同时由于电 磁力的作用，电弧截面不能成比例增加，电弧的电导率减小，要 保证较大的电流通过相对比较小的截面，需要更高的电场。 MIG焊的电弧一般工作在上升段。
电弧电压决定于电弧长 度和焊接电流值
不同电弧长度的电弧静特性曲线
仰焊 横焊
重力
表面张力 气体吹力
电磁力 斑点压力
有利于熔滴过渡的打√，阻碍熔滴过渡的打×
斑点压力
斑点压力：斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对 斑点产生的压力，称为斑点力，或斑点压力。 阴极斑点力大于阳极斑点力
不论是阴极斑点力还是阳极 斑点力，其方向总是与熔滴 过渡方向相反，如图所示。 但由于阴极斑点力大于阳极 斑点力，所以熔化极气体保 护焊可通过采用直流反接减 小对熔滴过渡的阻碍作用， 减少飞溅。
焊接电弧
带电粒子的消失
粒子的扩散
• 扩散（浓度梯度） • 定义：电弧空间中如果带电粒子的分布不均匀， 则带电粒子将从浓度高的地方向浓度低的地方迁 移，而使浓度趋于均匀，这种现象称为带电粒子 的扩散。 • 总趋势：从弧柱中心向周围扩散 • 电子轻 速度快 外围浓度上升 阻碍进一步扩散 并 吸引正离子 • 结果：电弧中带电粒子减少 并带走部分热量
电弧处于工件端部时产生的磁偏吹
• 减少磁偏吹的措施 –可能时采用交流电源代替直流电 源 – –尽量采用短弧进行焊接 –对于长和大的工件采用两端接地 的方法 –如果工件有剩磁，焊接前应消除 –避免周围铁磁性物质的影响 –用厚药皮焊条代替薄药皮焊条
•电弧静特性
• 1什么叫电弧静特性？ • 当电极材料气体介质和弧长一定时，焊 • 接电流和电弧电压的关系。
1、焊接电弧的组成
• 沿电弧方向电场强度分 布不均匀 • 分为三个区域： • 弧柱、阴极、阳极 • 阴阳区尺寸很小，约为 10-2-10-6 cm
2、弧柱区的导电特性
• 弧柱温度：5000~50000K • 弧柱呈电中性 • 弧柱是包含大量电子、正离子等带 电粒子和中性粒子聚合在一起的气 体状态，被称为电弧等离子体。 • 弧柱电阻较小
焊接电弧
主讲
张保太
1、焊接电弧 • 电弧定义：电弧 是一种特殊的气 体放电现象，它 是带电粒子通过 两电极之间气体 空间的一种放电 过程。 • 实现了将电能转 化为机械能、热 能和光能。
• 气体是良好的绝缘体 带电粒子密度 <10-8/m3
使气体导电的条 件： ---电场 ---带电粒子
2、电弧导电机制
• 当电弧空间存在电离电压（或激励电压）不 同的多种气体的时候，在外加能量的作用下， 电离电压（或激励电压）低的气体粒子先被 电离（或激励），若这种气体量的足以维持 电弧的稳定燃烧，则整个电弧燃烧所需要的 能量主要取决于这个较低的电压。因而电弧 所要求的外加能量就比较低。
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。
焊工工艺与技能训练课题课堂PPT
❖ (3)光电离 中性粒子在光辐射的作用下产生的电 离，称为光电离
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一、焊接电弧的概念
❖ 2、阴极电子发射
•08.04.2024
•25
四、手弧焊操作预备知识
❖ 2）碱性氧化物 ❖ 熔渣为碱性氧化物，低氢钠型、低氢钾型。
❖ 特点：焊缝金属力学性能好，但焊接工艺性 能差。
❖ 适用于合金钢、重要碳钢结构焊接。
❖ 常用E5015（j507必须直流反接）、E5016(j506) ❖ 350~400℃烘干1~2h，保温1~2h。
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二、焊接电弧的构造及静特性
❖ (2)阳极区
❖ 任务：接受弧柱区流过来的电子流和向弧柱 区提供正离子流；
❖ 在阳极表面的光亮辉点称为阳极斑点，阳极 斑点是由于电子对阳极表面撞击而形成的。 一般情况下，阳极区的温度达2330～3980℃ 放出的热量占焊接总热量的43％左右。
•08.04.2024
❖ 2.电焊条
❖ （1）组成
❖ 钢焊芯+药皮 ❖ 焊条直径：2.5、3.2、4.0、5.0mm，焊芯长度250~450mm
❖ （2）药皮
❖ 作用：机械保护（形成气体、熔渣隔离空气）、冶金处理渗 合金（除去OHSP有害杂质、添加有益金属元素）、改善焊 接工艺性（稳弧性、脱渣型、全位置焊接性、焊缝成形、飞 溅大小）
❖ 敲渣锤、烘干箱、保温筒、锉刀等。
❖ 5）焊缝万能量具
❖ 电焊工常用量具有普通量具和焊缝测量器等。普通 量具主要有钢直尺和钢卷尺，其作用是检查较长焊 缝的长度。焊接测量器是一种精确测量焊缝的量规， 使用范围很广它可以测量焊接结构件及焊接零件的 坡口角度、间隙宽度、焊缝高度和焊缝宽度等其构 造如焊接测量器的使用方法如图所示。
焊接电弧基本概念及熔焊原理-文档资料
二、埋弧焊的工艺特点、焊接工艺参数
埋弧焊是电弧在焊剂下燃烧进行焊接的方法，分为自动和半自动两种，是目前仅次于手 弧焊的应用最广泛的一种焊接方法。
(一)埋弧焊的工艺特点 1．优点 (1)生产率： (2)质量好： (3)节省材料和电能：
(4)改善劳动条件，降低劳动强度： 2．缺点 (1)只适用于水平(俯位)位置焊接。 (2) 难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属和合金。 (3)设备比较复。 (4) 不适合焊接厚度小于lmm的薄板。 (5) 对气孔敏感性大。 3．应用范围：焊接各种钢板结构。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合
时熔池中杂质浓度升高使最后凝固部分产生 严重的偏析。宏观偏析易产生焊缝纵向裂纹。
层状偏析是在焊缝的横断面上出现的分 层组织，不同的分层，化学成分的分布是不 均匀
的，因此称为层状偏析。
4)一次结晶组织与性能：具有同样化学成 分的焊缝金属由于结晶组织不同，使其性能 有很大差异。
(一)焊接规范和线能量 电弧焊时的焊接规范如电流、电压和焊 接速度等，对焊接热循环有很大影响。电流 与电压
焊条或焊丝金属被电弧热不断熔化，形成 熔滴过渡到熔池中。手弧焊时过渡的熔滴数 约20～30滴／秒，电流、电压不断地变化， 变化时间约百万分之几秒。非脉冲电弧焊的 熔滴过渡形式有3种：喷射过渡、粗滴过渡和 短路过渡(图3—3)
六、交流或直流电弧
交流电弧的电流每秒钟有100次过零点， 电弧熄灭再反向引燃，所以稳定性差。电弧 熄灭的时间长短，决定了交流电弧的稳定性， 高空载电压电源、方波电源及电弧稳定器都 是根据这个原理来提高交流电弧的稳定性， 能适应低氢焊条，又保留了交流电弧无磁偏、 无极性选择的优点。
4、焊接电流的选择：主要由焊条直径、焊接位置和焊道层 次来决定。
焊接电弧的分类和特性(精)
模块一焊条电弧焊项目1.2 板对接单面平焊双面成形焊接电弧的分类和特性一、焊接电弧的分类焊接电弧的性质与弧焊电源种类、焊接电弧状态、电极材料以及电弧周围的介质等有关。
焊接电弧按弧焊电源种类不同可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧(含高频脉冲电弧)；按电弧状态可分为自由电弧和压缩电弧；按电极材料可分为熔化极电弧和非熔化极电弧。
二、焊接电弧的静特性以一定电弧长度稳定燃烧的电弧，其电弧电压U f与电弧电流I f之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称焊接电弧的静特性。
表示它们关系的曲线U f=f(I f)，称为焊接电弧的静特性曲线，见图1所示。
焊接电弧作为焊接回路中的负载是非线性负载，即电弧电压与电弧电流之间不成正比例关系。
当电弧电流从小到大在很大范围内变化时，焊接电弧的静特性近似呈U形曲线，故也称为U形特性。
U形静特性曲线可看成由三段(I、II、III)组成。
在小电流的I段，电弧电压随电流的增加而下降，是下降特性段；在正常焊接的II段，呈等压特性，即电弧电压不随电流而变化，而取决于电弧的长度，电弧的长度愈长则电弧电压愈大，是平特性段；在大电流的Ⅲ段，图1焊接电弧的静特性曲线电弧电压随电流增加而上升，是上升特性段。
对于不同的弧焊方法，由于采用的电极材料、气体介质以及电弧燃烧条件和焊接电流的使用范围不同，因而它们的焊接电弧静特性曲线也有所不同，而且在其正常使用范围内，并不包括电弧静特性曲线的所有段，仅工作在U形特性的某一段。
如焊条电弧焊多半工作在静特性的水平段，即电弧电压只随弧长而变化，与焊接电流关系很小。
静特性的下降段由于电弧燃烧不稳定而很少采用。
三、焊接电弧的稳定性如前所述，焊接电弧的稳定性就是电弧不产生断弧、飘移、偏吹而保持稳定燃烧的程度，电弧燃烧稳定与否，对焊接的质量影响很大，从而也影响产品质量。
影响电弧稳定性的因素有以下几方面：1.焊接电源焊接电源种类和极性都会影响电弧的稳定性。
直流电焊接的电弧要比交流电的电弧稳定；空载电压较高的焊接电源其电弧燃烧比空载电压低的稳定；有良好动特性的焊机容易保证电弧稳定燃烧。
焊接电弧及其特性
热电离 —— 在高温下，具有高动能的气体原子（或分子）互相碰撞而引起的电离。
01
物质的固体或液体表面受热后电子动能增大，其中某些电子动能大于逸出功时将逸出到表面外的空间中去的现象称为“热发射”。
02
钨极氩弧焊过程中“热发射”作用明显。
物质的固体或液体表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象称为“光电发射”。
K
4.34
0.30
2.22
N
14.53
0.54
Mo
7.10
1.3
4.29
Na
5.14
0.35
2.33
H
13.600
B
8.30
0.3
4.30
O
13.61
2.0
Fe
7.87
0.85
4.40
F
17.42
3.62
/
固态物质表面电子发射所需的能量称为 “逸出功WY ” 。逸出功一般只为电离能的 一半 。
电弧周期性地熄灭和引燃 电流过零 — 电弧熄灭 — 电弧空间温度下降 — 带电质点中和 — 导电能力下降 — 当U0 > Uyh 时，电弧再次引燃。 电流过零时间越长，电弧再引燃越困难。
电弧电压和电流波形发生畸变 由于电弧电阻随弧柱温度发生交变，因此电弧电压及焊接电流都不再按正弦规律变化。
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第一章 焊接电弧及其特性
第一节 焊接电弧的物理本质和引燃 第二节 焊接电弧的结构和伏安特性 第三节 交流电弧 第四节 焊接电弧的分类及其特点
第一节 焊接电弧的物理本质和引燃
电弧是一段导体
导体？
电弧是一种气体放电现象
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焊接电弧的构造及静特性
1、焊接电弧的构造
阴极区
焊接电弧组成阳极区
弧柱区
(1) 阴极区：电弧紧靠负电极的区域，很窄，约10-5～10-6 cm。
阴极斑点：电弧放电时，负电极表面集中发射电子的微小区域——阴极斑点。
T 阴=2130～ 3230o C，放出的热量占36％
(2) 阳极区：电弧紧靠正电极的区域，比阴极区宽，约10-3～10-4 cm。
阳极斑点：电弧放电时，正电极表面集中接收电子的微小区
域—阳极斑点。
T 阳 =2330～ 3930o C 占总热量的43%左右。
(3)弧柱区：介于阳极区与阴极区之间的区域。
T 弧柱=5730～7730o C. 占总热量的21%。
(4)电弧电压：即电弧两端 ( 或电极 ) 之间的电压降。
U弧=U阴+U阳+U柱
2、焊接电弧的静特性
含义：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，也称为伏——安特性。
表示它们之间关系的曲线称为电
弧的静特性曲线。
(1)电弧静特性曲线：呈“ U”形；
ab 段—下降特性区
bc 段—平特性区
cd 段—上升特性区
(2)电弧静特性曲线应用：
不同的焊接方法在一定的条件下其电弧静特性只是曲
线中的某一区域；下降特性区电弧燃烧不稳定，一般不采用。
①焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在平特性区，电弧电压只随
弧长变化，与焊接电流关系很小。
②钨极氩弧焊、等离子弧
焊一般也工作在平特性区。
当电流较大时才工作在上升特性区。
③ 熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊和熔化极活性气体保护焊基本上工作在上升特性区。