焊接电弧焊基础知识

粒子碰撞发射
逸出功及其与引弧的关系
（三）带电粒子的消失 带电粒子通过扩散、复合和电子结合成负离子等的过程 消失。 电弧稳定“燃烧”时，带电粒子的产生和消失处于动平 衡状态。 负离子的存在对电弧稳定性的影Baidu Nhomakorabea。
二、焊接电弧的导电特性
电弧的三个区域：阴极区
（一）弧柱区的导电特性
弧柱区
阳极区
最小电压原理
下面为冷金属过渡过程及其所焊的铝合金薄板对接焊缝。
瑞典ESAB公司发展的super pulse技术，在一个电流周期内可以采 用不同熔滴过渡形式的组合，即正、负半波可以分别采用不同的熔滴过 渡形式，使焊缝成形比以往更加美观、精确并且容易控制、飞溅极少。 焊缝成形更多地依靠机器来完成，大大降低了人为因素对焊缝成形的影 响、降低对焊工操作技能培训的要求，不但节省了生产成本，而且使以 往难于解决的焊接问题（如极薄的铝或不锈钢板的MIG焊）变得简单， 焊缝质量的稳定性、再现性得到极大的提高。 点击看双脉冲（super pulse）过渡技术（瑞典ESAB公司）。
熔敷速度(kg/h)
损失系数(%)
焊丝的熔化特性主要受焊丝材料、直径和 伸出长度(stick-out)等因素影响。
二、熔滴上的作用力
熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。
1、重力
2、表面张力 3、电弧力（注 意其包含几项力在 内）！ 4、熔滴爆破力 5、电弧的气体 吹送力
总结：熔滴上的作用力及其特点
（二）阴极区的导电特性 1、热发射型
2、电场发射型
1、阳极斑点 2、阳极区导电形式
阴极斑点
（三）阳极区的导电特性
三、焊接电弧的工艺特性
电弧的工艺特性主要包括：热能特性、力学特性、电弧 稳定性等。
（一）电弧的热能特性
1、电弧热的形成机构
电弧的弧柱、阴极区、阳极区的产热特性各不相同。 ⑴ 弧柱的产热
⑵阴极区的产热特性

接触过渡：短路过渡(Short circuiting transfer) 在各 种气氛中，低电压、细焊丝（小 电流）（但电流密度不小）均可获得； 热输入小、焊接变形小、全位置焊性 能好但一般飞溅较大；适用于薄板焊 接或中厚板的打底焊接。 搭桥过渡

渣壁过渡(Flux wall guided transfer)：
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

电弧的实质：气体放电（导电）
电弧的特点：低电压、大电流、温度高、亮度大
（二）电弧中带电粒子的产生

获得电弧的途径：气体电离+电子发射 1、电离的种类： 热电离 场致电离 光电离
电离能及其与引弧的关系
2、（阴极）电子发射
热发射
场致发射
光发射
⑶ 阳极区的产热特性
2、电弧的温度分布 ⑴轴向－两极区低弧柱区高 ⑵径向－中心高四周低
3、焊接电弧的热效率及 能量密度
电弧产热的一部分热量会通过对流、传导、辐射等形 式散失，所以会存在热效率问题。
常用焊接方法的大致热效率如表。
能量密度分布：轴向－两极区大弧柱区小 径向－中心大四周小
（二）、电弧的力学特性
沿渣壳（埋弧焊） 沿套筒（焊条电弧焊）
常见焊接方法的熔滴过渡形式
焊条手工焊（SMAW&MMA） 酸性焊条：细滴过渡 碱性焊条：粗滴过渡(Globular transfer & Drop transfer )+短路过渡 CO2焊：滴状过渡（粗丝）、短路过渡、表面张力过渡 （STT）（细丝） MIG（焊铝）：喷射过渡、亚射流过渡
1、电弧力类型及作用
电磁（收缩）力——使电弧获得刚直性，促进熔滴过渡
等离子流力——促进熔滴过渡
斑点（压）力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡
电极材料蒸发的反作用力——阴极＞阳极／阻碍熔滴过渡
熔滴(droplet)冲击力——对熔池造成冲击
短路爆破力——短路时产生，导致飞溅 2、电弧力的主要影响因素 气体介质、焊接电流和电压、焊丝（条）直径、极性 和电极端部形状等。
三、焊接电弧的稳定性

电弧稳定性的概念（P19） 影响电弧稳定性的因素：电源、外界因素、药皮（芯）
（焊剂）、磁偏吹等
焊接熔滴过渡
一、焊丝的加热和熔化特性
（一）焊丝的热源 焊丝熔化的热源 电弧热（主）+电阻热（次）
（二）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性——焊丝的熔化速度与焊接电流之间的关系。 区别清楚与焊丝熔化有关的几个概念： 熔化速度(mm/min & kg/h) 熔敷系数(g/A·h) 飞溅率(%) 熔化系数(g/A·h) 熔敷效率(%)
本章重点：①熔滴过渡的主要形式及特点②焊接工艺参数对焊缝成 形的影响。
本章难点： ①熔滴过渡的特点以应用 学习方法建议： ①对焊接电弧的基础知识，包括电弧的物理基础、 导电特性的内容不必追求过深、过细；②在准确把握熔滴过渡特点 的基础上去理解它们的应用，并清楚常见焊接方法所用的熔滴过渡 形式；③结合实训操作，体会并熟悉常见焊接工艺参数及因素对焊 缝成形（质量）的影响规律。
三、熔滴过渡及特点
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊缝成形和冶金过程均有 影响。
传统上，通常将熔滴过渡(metal transfer)分成自由过渡、接触过 渡、渣壁过渡三种主要形式，每一种又可以再分为不同的亚型。 目前，熔滴过渡的名称尚未规范、统一。

自由过渡：滴状过渡 喷射过渡(Spray transfer) :易在（富） 氩气氛种获得，熔深大\熔敷效率高， 适用于中、厚板平位置的填充、盖面。 （有上、下限电流\可加脉冲） 爆炸过渡 (Explosive transfer )
MAG（熔滴过渡形式最多、最灵活）：短路过渡
射滴过渡 射流过渡（喷射过渡）
规律：随着电流的增加，熔滴过渡的体积减小、频率加快。
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏 灵活性，焊缝成形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技 术水平和心理状态。 近年来，随着逆变技术特别是数字技术在焊接设备上的应用 逐渐推广，已经可以对熔滴过渡进行快速、精确的实时控制， 情况发生了很大的变化，在熔化极气体保护焊中出现了如表面 张力过渡（STT）、冷金属过渡（CMT）和双脉冲（double pulse、super pulse）过渡等新的熔滴过渡技术。

重力（促进或阻碍熔滴过渡） 表面张力（促进或阻碍熔滴过渡） 电磁收缩力（促进或阻碍熔滴过渡） 等离子流力（促进熔滴过渡）
气体吹送力（促进熔滴过渡）
金属蒸气的反作用力（阻碍熔滴过渡） 斑点压力（阻碍熔滴过渡）

爆破力（造成飞溅）
在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式