文档介绍：焊接工艺的基础知识和设备目录第一章电弧焊基础知识第二章电弧焊熔化现象第三章钨极氩弧焊第四章等离子弧焊接第五章CO2气体保护电弧焊第六章熔化极氩弧焊第七章埋弧焊第八章电渣焊教材与参考书教材:杨春利、:哈尔滨工业大学出版社,:王宗杰、:机械工业出版社,,:化学工业出版社,:是在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程(图1—1),也是气体放电的一种重要形式。电弧的作用:借助于这种气体放电形式将电能转换为热能、机械能和光能,焊接时主要是利用其热能和机械能来达到金属连接的目的。一、电弧放电的特点二、电弧中带电粒子的产生三、电弧各区域的导电机构四、最小电压原理五、电弧的静特性第二节焊接电弧的产热及温度分布一、电弧放电的特点1、气体的放电:正常状态的气体导电时,带电粒子的产生过程,这就是气体的放电过程。气体放电在形式和性质的取决因素:气体的种类和压力、电极材料和几何形状、两极间距离以及施加在两极间电压高低2、气体放电形式:按是否需要外界电离源(如x射线、宇宙射线、阴极的加热等)来维持放电,可分为非自持放电和自持放电两大类。1)非自持放电:起始的带电粒子是由外界电离源所引起的,呈暗放电状态,当外界电离源取消后,放电就立刻停止,这种取决于外界因素的气体导电现象称之为非自持放电。2)自持放电:当电流大于—定数值时,气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子,即使取消于外界电离源,放电过程仍可继续维持下去,这种过程称为自持放电。3、电弧放电的特点:电流密度大;阴极电压降低;温度高(5000~30000K);发光度强。返回二、电弧中带电粒子的产生电孤是由两个电极和它们之间的气体空间组成。产生和维持电弧燃烧的条件:两电极之间的气体电离和电极发射电子同时伴随着一些其它过程如:解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等。(一)气体的电离和激励1、电离:在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离。气体分子或原子(中)——正电荷(原子核)(+)+负电荷(电子)。(1)在普通焊接电弧中,当焊接电流较小时只存在一次电离,而在大电流或压缩焊接电弧中,电弧的热力学温度达到几万K时可能出现二次或三次电离,但这种情况下,一次电离仍居主要地位(2)当电弧空间同时存在电离电压不同的几种气体时,在外加能量的作用下,电离电压较低的气体粒子将先被电离,、激励:当中性粒子接受外来能量的作用还不足以使电子完全脱离气体原于或分子时,但可能使电子从较低的能级转移到较高的能级,则中性粒子内部的稳定状态也被破坏,这种状态称为激励。激励电压:使中性粒子激励所需要的最低外加能量称为最低激励电压(也是以伏表示)。激励电压数值低于该元素电离电压的数值。3、能量传递方式两种传递方式:碰撞传递;光辐射传递。(1)碰撞传递弹性碰撞:气体粒子间只产生动能的传递和再分配,碰撞后的两粒子动能之和基本不变,粒子内部结构不发生任何变化。因此弹性碰撞的结果只使粒子的运动速度发生变化,并引起气体温度的变化,不能产生气体的电离或激励过程,这种情况是在气体粒子拥有动能较低时产生的。非弹性碰撞:当气体粒子拥有较高动能时,则产生非弹性碰撞,在碰撞时部分或全部动能转换为内能,使被碰撞的气体粒子内部结构发生变化。内能〉电离电压电离内能〉激励电压激励被激励的粒子如果继续受到非弹性碰撞,内能积累达到电离电压时,也将产生电离。总之,气体粒子间只有非弹性碰撞才能产生电离过程,形成带电粒子。由于电子的质量远小于气体原子、离子或分子,因此当具有足够动能的电子与中性粒子进行非弹性碰撞时,电子的动能几乎可以全部传给中性粒子,转换为中性粒子的内能,使其激励或电离。在电弧燃烧过程中,通过粒子间碰撞传递能量使气体粒子电离,是电弧本身产生带电粒子维持其导电的最主要方式。(2)光辐射传递:中性气体粒子可以接受外界以光量子形式所施加的能量,提高其内能并改变其内部结构,使气体粒子被激励或电离。产生激励的条件:式中We——激励能;e——电子电荷量;Ue-----气体粒子的激励电压。产生电离的条件:Wi——电离能;Ui——电离电压。在一般焊接电弧中,通过光辐射传递方式来制造带电粒子与碰撞传递相比,则是次要的。3、电离种类(1)热电离高温下,气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离。气体粒子的平均运动速度与温度在数值上的关系如下式中C——气体粒子的平均速度(cm/s);T——气体的热力学温度(K);m——粒子的质量(g)。可见,气体温度越高,气体粒子的平均运动速度也越高,即动能也越大。※在某一温度下粒子所具有动能并不都相同