第一单元 焊接电弧及对弧焊电源的要求.
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在电极材料、气体介质和电弧弧长一定的情 况下，电弧稳定燃烧时电弧电压和焊接电流 之间的关系称为静特性。其数学表达式为：
Uh f (Ih)
焊接电弧的静特性 近似呈U形曲线：
图1-3 焊接电弧的静特性曲线
U形静特性曲线由三个区段组成。在Ⅰ区段，电 弧电压随着电流的增加而下降，称该段为下降特 性段；在Ⅱ区段，电弧电压基本上不随电流的变 化而变化，称该段为平特性段，或称恒压特性； 在Ⅲ区段，电弧电压随电流的增加而上升，称该 段为上升特性段。
阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同， 有的以热电子发射为主，有的以场致电子发射为 主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接电弧中 占次要地位。
能力知识点 2 焊接电弧的引燃
把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射 而引起电弧燃烧的过程，称为焊接电弧的引燃。 焊接电弧的引燃一般有两种方式：接触引弧和 非接触引弧。
1．气体电离
在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成 正离子和电子的现象称为气体电离。
气体电离有如下三种形式，即碰撞电离、热电离 和光电离
在高温焊接电弧中，主要是以热电离为主，而且 进行的很激烈
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电子的 现象称为阴极电子发射。
阴极电子发射可分为热电子发射、场致电子发射、 光电子发射和撞击电子发射等四种形式。
碳极电弧其阳极温度约为4200K，阴极 温度约为3500K,弧柱中的温度比两极高， 约为5000～8000K。通常弧柱区放出的 热量仅占电弧总热量的21％左右。
能力知识点 2 焊接电弧的伏安特性
焊接电弧的伏安特性即电特性，包括静态伏安特 性（静特性）和动态伏安特性（动特性）
1．焊接电弧的静特性
【综合训练】
一、填空题答案 1．气体放电 ； 2．在外加能量作用下，中性气
体分子或原子分离成正离子和电子的现象； 3．热电离，强；4 ．碰撞电离、热电离、光电离； 5．光电离；6．阴极电子发射；7．气体电离和 阴极发射电子；8．热电子发射、场致电子发射、 光电子发射和撞击电子发射
二、判断题答案 1．×；2．√；3． ×；4． ×； 5． √。
的测试方法和弧焊电源外特性的测定方法
综合知识模块一
焊接电弧的物理本质和引燃
焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一 定条件下电荷通过两极间气体空间的一种 导电过程
图1-1 焊接电弧导电示意图
能力知识点 1 焊接电弧的物理本质
一般情况下，气体不含有带电粒子（电子、正离 子、负离子），是由中性的分子或原子组成的。 要使气体产生电弧导电，必须使气体分子或原子 电离成带电粒子-气体电离；同时，为了使电弧维 持“燃烧”，还必须不断的输送电能给电弧，以 补充气体电离时所消耗的电能，即电弧的阴极要 不断的发射电子。综上所述，气体电离和阴极发 射电子是电弧产生的必要条件。
三、选择题答案 1．a；2．b；3．c。 四、简答题答案（略） 五、实践部分 组织学生在焊接实训场地进行引弧
训练，学会撞击法和划擦法两种引弧方法，并使 学生明白在什么情况下采用撞击法，在什么情况 下采用划擦法
综合知识模块二
焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性
能力知识点 1 焊接电弧的结构及压降分布
焊接电弧分为三个区域，即阴极区、阳极区、 弧柱区。阳极区和阴极区的长度很短，因此， 电弧长度可近似认为等于弧柱长度
三个区的电压降分别称为阴极压降Ui、阳极压 降Uy 和弧柱压降Uz 。它们组成了总的电弧电压
Uh
Uh Ui Uy Uz
经验公式：
Uh a blz
由于上式中a为阴极压降与阳极压降之和， 基本可认为常数，所以可以说电弧电压与 弧柱长度成正比
三、选择题答案 1．b；2．d；3．c；4． c；5． c
四、简答题答案（略）
五、实践部分 焊接电弧静特性测定实训 通过该 项目实训，一方面使学生验证电弧静特性曲线的 形状；另一方面加深对电弧静特性曲线测定原理 的理解。并根据测量数据画出所测电弧的静特性 曲线。
1．接触引弧
弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件 直接短路接触，随后迅速拉起电极（约2～4mm） 而引燃电弧
在接触引弧中，电极与工件短路接触的方式有 极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极与 工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃
非接触引弧主要应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊
第一单元 焊接电弧及 对弧焊电源的要求
学习目标：通过学习（1）明确焊接电弧的物理本 质、分类和焊接电弧的引燃条件；（2）熟悉焊接 电弧的结构、压降分布和伏安特性；（3）了解交 流电弧的有关问题及焊接电弧的种类和特点；（4） 重点掌握焊接电弧的电特性和电源-电弧系统的稳 定条件，弧焊电源外特性的形状及选择，对弧焊 电源调节特性的要求；（5）学会焊接电弧静特性
弧动特性曲线如图15中的虚线所示。
图1-5 电弧动特性的说明示意图
【综合训练】
一、填空题答案 1．电场强度E；2．热阴极、冷阴极；3．电极材 料；4．下降段；5．上升段。
二、判断题答案 1． √；2． √；3． √；4． √； 5． √； 6． √；7． √；8． ×；9． ×；10． √； 11． ×；12． √；13． ×；14． ×；
不同的焊接方法，它们的电弧静特性曲线有所不 同，并且在其正常使用范围内并不包括电弧静特 性曲线的所有区段。对于小电流钨极氩弧焊、微 束等离子弧焊以及脉冲氩弧焊中的“维弧”状态， 通常使用电弧静特性的下降段；对于焊条电弧焊、 粗丝CO2气体保护焊、埋弧焊，多工作在电弧静 特性的水平段；对于细丝大电流CO2气体保护焊、 等离子弧焊，则通常工作在电弧静特性的上升段。
弧长对静特性曲线的影响 当焊接电流不变时，弧 长增加，电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电 压自然会增加。如图1-4所示。
图1-4 弧长对电弧静特性的影响
2．焊接电弧的动特性
所谓电弧的动特性， 是指在一定的弧长下， 当电弧电流以很快的 速度变化时，电弧电 压和焊接电流瞬时值 之间的关系，
即 Uh f (ih) 。电
Uh f (Ih)
焊接电弧的静特性 近似呈U形曲线：
图1-3 焊接电弧的静特性曲线
U形静特性曲线由三个区段组成。在Ⅰ区段，电 弧电压随着电流的增加而下降，称该段为下降特 性段；在Ⅱ区段，电弧电压基本上不随电流的变 化而变化，称该段为平特性段，或称恒压特性； 在Ⅲ区段，电弧电压随电流的增加而上升，称该 段为上升特性段。
阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同， 有的以热电子发射为主，有的以场致电子发射为 主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接电弧中 占次要地位。
能力知识点 2 焊接电弧的引燃
把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射 而引起电弧燃烧的过程，称为焊接电弧的引燃。 焊接电弧的引燃一般有两种方式：接触引弧和 非接触引弧。
1．气体电离
在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成 正离子和电子的现象称为气体电离。
气体电离有如下三种形式，即碰撞电离、热电离 和光电离
在高温焊接电弧中，主要是以热电离为主，而且 进行的很激烈
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电子的 现象称为阴极电子发射。
阴极电子发射可分为热电子发射、场致电子发射、 光电子发射和撞击电子发射等四种形式。
碳极电弧其阳极温度约为4200K，阴极 温度约为3500K,弧柱中的温度比两极高， 约为5000～8000K。通常弧柱区放出的 热量仅占电弧总热量的21％左右。
能力知识点 2 焊接电弧的伏安特性
焊接电弧的伏安特性即电特性，包括静态伏安特 性（静特性）和动态伏安特性（动特性）
1．焊接电弧的静特性
【综合训练】
一、填空题答案 1．气体放电 ； 2．在外加能量作用下，中性气
体分子或原子分离成正离子和电子的现象； 3．热电离，强；4 ．碰撞电离、热电离、光电离； 5．光电离；6．阴极电子发射；7．气体电离和 阴极发射电子；8．热电子发射、场致电子发射、 光电子发射和撞击电子发射
二、判断题答案 1．×；2．√；3． ×；4． ×； 5． √。
的测试方法和弧焊电源外特性的测定方法
综合知识模块一
焊接电弧的物理本质和引燃
焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一 定条件下电荷通过两极间气体空间的一种 导电过程
图1-1 焊接电弧导电示意图
能力知识点 1 焊接电弧的物理本质
一般情况下，气体不含有带电粒子（电子、正离 子、负离子），是由中性的分子或原子组成的。 要使气体产生电弧导电，必须使气体分子或原子 电离成带电粒子-气体电离；同时，为了使电弧维 持“燃烧”，还必须不断的输送电能给电弧，以 补充气体电离时所消耗的电能，即电弧的阴极要 不断的发射电子。综上所述，气体电离和阴极发 射电子是电弧产生的必要条件。
三、选择题答案 1．a；2．b；3．c。 四、简答题答案（略） 五、实践部分 组织学生在焊接实训场地进行引弧
训练，学会撞击法和划擦法两种引弧方法，并使 学生明白在什么情况下采用撞击法，在什么情况 下采用划擦法
综合知识模块二
焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性
能力知识点 1 焊接电弧的结构及压降分布
焊接电弧分为三个区域，即阴极区、阳极区、 弧柱区。阳极区和阴极区的长度很短，因此， 电弧长度可近似认为等于弧柱长度
三个区的电压降分别称为阴极压降Ui、阳极压 降Uy 和弧柱压降Uz 。它们组成了总的电弧电压
Uh
Uh Ui Uy Uz
经验公式：
Uh a blz
由于上式中a为阴极压降与阳极压降之和， 基本可认为常数，所以可以说电弧电压与 弧柱长度成正比
三、选择题答案 1．b；2．d；3．c；4． c；5． c
四、简答题答案（略）
五、实践部分 焊接电弧静特性测定实训 通过该 项目实训，一方面使学生验证电弧静特性曲线的 形状；另一方面加深对电弧静特性曲线测定原理 的理解。并根据测量数据画出所测电弧的静特性 曲线。
1．接触引弧
弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件 直接短路接触，随后迅速拉起电极（约2～4mm） 而引燃电弧
在接触引弧中，电极与工件短路接触的方式有 极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极与 工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃
非接触引弧主要应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊
第一单元 焊接电弧及 对弧焊电源的要求
学习目标：通过学习（1）明确焊接电弧的物理本 质、分类和焊接电弧的引燃条件；（2）熟悉焊接 电弧的结构、压降分布和伏安特性；（3）了解交 流电弧的有关问题及焊接电弧的种类和特点；（4） 重点掌握焊接电弧的电特性和电源-电弧系统的稳 定条件，弧焊电源外特性的形状及选择，对弧焊 电源调节特性的要求；（5）学会焊接电弧静特性
弧动特性曲线如图15中的虚线所示。
图1-5 电弧动特性的说明示意图
【综合训练】
一、填空题答案 1．电场强度E；2．热阴极、冷阴极；3．电极材 料；4．下降段；5．上升段。
二、判断题答案 1． √；2． √；3． √；4． √； 5． √； 6． √；7． √；8． ×；9． ×；10． √； 11． ×；12． √；13． ×；14． ×；
不同的焊接方法，它们的电弧静特性曲线有所不 同，并且在其正常使用范围内并不包括电弧静特 性曲线的所有区段。对于小电流钨极氩弧焊、微 束等离子弧焊以及脉冲氩弧焊中的“维弧”状态， 通常使用电弧静特性的下降段；对于焊条电弧焊、 粗丝CO2气体保护焊、埋弧焊，多工作在电弧静 特性的水平段；对于细丝大电流CO2气体保护焊、 等离子弧焊，则通常工作在电弧静特性的上升段。
弧长对静特性曲线的影响 当焊接电流不变时，弧 长增加，电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电 压自然会增加。如图1-4所示。
图1-4 弧长对电弧静特性的影响
2．焊接电弧的动特性
所谓电弧的动特性， 是指在一定的弧长下， 当电弧电流以很快的 速度变化时，电弧电 压和焊接电流瞬时值 之间的关系，
即 Uh f (ih) 。电