焊接電弧的物理基礎(chǔ)

弧焊機(jī)器人工作站系統(tǒng)應(yīng)用

2.1.1電弧物理2.1.1電弧物理一、電弧及其電場(chǎng)強(qiáng)度分布二、電弧中帶電粒子的產(chǎn)生三、帶電粒子的消失1.電弧及其電場(chǎng)強(qiáng)度分布電?。弘娀∈且环N氣體放電現(xiàn)象，它是帶電粒子通過(guò)兩電極之間氣體空間的一種導(dǎo)電過(guò)程。？氣體放電的不同形式特斯拉線圈放電現(xiàn)象氣體絕緣體氣體導(dǎo)電的兩個(gè)基本條件兩電極之間有帶電粒子兩電極之間有電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖1電弧及電壓分布示意圖1.電弧及其電場(chǎng)強(qiáng)度分布2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生⑴氣體的電離1）電離與激勵(lì)氣體電離：在外加能量作用下，使中性的氣體分子或原子分離成電子和正離子的過(guò)程稱為氣體電離。電離實(shí)質(zhì)：中性粒子吸收能量→電子脫離束縛→自由電子和正離子電離能：中性氣體粒子失去一個(gè)電子所需要的最小外加能量。第一電離能、第二電離能……

單位：電子伏（eV）→電離電壓（V）電離電壓大小與電弧有什么關(guān)系？2）電離種類：熱電離、場(chǎng)致電離、光電離熱電離：氣體粒子受熱作用產(chǎn)生電離的過(guò)程。熱電離產(chǎn)生實(shí)質(zhì)：氣體粒子熱運(yùn)動(dòng)→粒子間碰撞→電離影響因素：①溫度②氣體壓力③氣體電離電壓電離度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)電離的粒子數(shù)與氣體電離前粒子總數(shù)的比值。（x）X=已電離的中性粒子密度/電離前的中性粒子密度2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生場(chǎng)致電離：在兩電極間的電場(chǎng)作用下，氣體中的帶電

粒子數(shù)增加，電能將轉(zhuǎn)換為帶電粒子的動(dòng)能，當(dāng)帶電粒子的動(dòng)能增加到一定數(shù)值時(shí)

則可能與中性粒子發(fā)生非彈性碰撞而使之產(chǎn)生電離。產(chǎn)生位置：陰極壓降區(qū)和陽(yáng)極壓降區(qū)原因：在電場(chǎng)作用下→電場(chǎng)強(qiáng)度高（陰、陽(yáng)區(qū)E=105-107V/cm>>弧柱區(qū)E=10V/cm）2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生光電離：中性氣體粒子受到光輻射的作用而產(chǎn)生的電離過(guò)程。適用范圍：K、Na、Ca、Al等金屬蒸汽（次要途徑）2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生⑵陰極電子發(fā)射

從陰極發(fā)射的電子在電場(chǎng)加速下碰撞電弧導(dǎo)電空間的中性氣體粒子而使之電離，這樣就使陰極發(fā)射充當(dāng)了維持電弧導(dǎo)電的“原電子之源”電子發(fā)射：陰極中的電子受到一定外加能量作用時(shí)，從陰極表面逸出的過(guò)程稱為電子發(fā)射。1）電子發(fā)射與逸出功逸出功：1個(gè)電子從金屬表面逸出所需要的最低外加能量稱為逸出功。（Aw）

單位：eV逸出電壓Uw=Aw/e

影響因素：電極材料種類和表面狀態(tài)2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生特征：微小、爍亮，發(fā)射電子最集中的區(qū)域（電流最集中流過(guò)的區(qū)域）2）陰極斑點(diǎn)形態(tài)：與陰極類型有關(guān)熱陰極：斑點(diǎn)固定不動(dòng)（鎢、碳）冷陰極：斑點(diǎn)在陰極表面做不規(guī)則游動(dòng)（鋼、銅）作用：清除氧化物2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生2）電子發(fā)射的類型（根據(jù)外加能量形式）熱發(fā)射：陰極表面因受熱的作用而使其內(nèi)部的自由電子產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。

影響因素：材料的沸點(diǎn)場(chǎng)致發(fā)射：陰極內(nèi)部的電子受到電場(chǎng)力的作用，從陰極表面逸出的現(xiàn)象。光發(fā)射：當(dāng)陰極表面受到光輻射時(shí)，陰極內(nèi)的自由電子能量達(dá)到一定程度而逸出陰極表面的現(xiàn)象。粒子碰撞發(fā)射：電弧中高速運(yùn)動(dòng)的粒子碰撞陰極時(shí)，把能量傳遞給陰極表面的電子，使電子能量增加而逸出陰極表面的現(xiàn)象。2.電弧中帶電粒子的產(chǎn)生復(fù)合：電弧空間的正負(fù)帶電粒子在一定條件下相遇結(jié)合成中性例、粒子。

可能造成電弧復(fù)燃困難負(fù)離子：在一定條件下，有些中性原子或分子能吸附電子而形成