第1章 焊接方法概述2

第二節(jié)焊接方法的熱源一、焊接電弧的產(chǎn)生

由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與母材間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，稱為焊接電弧。

一、焊接電弧的產(chǎn)生

1.焊接電弧產(chǎn)生的條件氣體電離：熱電離、場致電離、光電離

陰極電子發(fā)射：熱發(fā)射、電場發(fā)射、撞擊發(fā)射2.焊接電弧的引燃方法接觸引弧:焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等

非接觸引弧:鎢極氬弧焊和等離子弧焊

一、焊接電弧的產(chǎn)生

劃擦法引弧直擊法引弧二、焊接電弧的構(gòu)造及靜特性1．焊接電弧的構(gòu)造1－焊條2－陰極區(qū)3－弧柱4－陽極區(qū)5－焊件二、焊接電弧的構(gòu)造及靜特性陰極區(qū):電弧緊靠負(fù)電極的區(qū)域。很窄,焊條電弧焊時(shí)，陰極區(qū)的溫度一般達(dá)到2130～3230℃，放出的熱量占36%左右。陽極區(qū):電弧緊靠正電極的區(qū)域.較陰極區(qū)寬,焊條電弧焊時(shí)，陽極區(qū)的溫度一般達(dá)2330～3930℃，放出熱量占43%左右?；≈?電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)之間的部分.弧柱的長度基本上等于電弧長度。焊條電弧焊時(shí)，弧柱中心溫度可達(dá)5370～7730℃，放出的熱量占21%左右。二、焊接電弧的構(gòu)造及靜特性注意的二個(gè)問題：不同的焊接方法，其陽極區(qū)、陰極區(qū)溫度的高低并不一致.焊條電弧焊、鎢極氬弧焊:陽極溫度＞陰極溫度CO2氣體保護(hù)焊和埋弧焊：陰極溫度＞陽極溫度以上分析的是直流電弧的熱量和溫度分布情況，而交流電弧由于電源的極性是周期性地改變的，所以兩個(gè)電極區(qū)的溫度趨于一致，近似于它們的平均值。電弧兩端（兩電極）之間的電壓稱為電弧電壓。電弧電壓由陰極壓降、陽極壓降和弧柱壓降組成。二、焊接電弧的構(gòu)造及靜特性2．焊接電弧的靜特性在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流與電弧電壓變化的關(guān)系稱為電弧靜特性，一般也稱伏—安特性。表示它們關(guān)系的曲線叫做電弧的靜特性曲線。電弧靜特性曲線分為三個(gè)不同的區(qū)域，下降特性區(qū)，平特性區(qū)和上升特性區(qū)。焊條電弧焊、埋弧焊一般工作在靜特性的平特性區(qū)。鎢極氬弧焊、等離子弧焊一般也工作在平特性區(qū)，當(dāng)焊接電流較大時(shí)才工作在上升特性。熔化極氬弧焊、CO2氣體保護(hù)焊和熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG焊），基本上工作在上升特性區(qū)。電弧靜特性曲線與電弧長度密切相關(guān)，當(dāng)電弧長度增加時(shí)，電弧電壓升高，其靜特性曲線的位置也隨之上升。二、焊接電弧的構(gòu)造及靜特性

普通電阻靜特性與電弧的靜特性

1－普通電阻靜特性2－電弧的靜特性三、焊接電弧的穩(wěn)定性焊接電弧的穩(wěn)定性是指電弧保持穩(wěn)定燃燒（不產(chǎn)生斷弧、飄移和偏吹等）的程度。正常焊接時(shí)的電弧三、焊接電弧的穩(wěn)定性影響因素

1．弧焊電源的影響直流電源焊接時(shí)，電弧燃燒比交流電源穩(wěn)定。2．焊接電流的影響焊接電流越大，電弧燃燒越穩(wěn)定。3．焊條藥皮或焊劑的影響焊條藥皮或焊劑中加入電離能比較低的物質(zhì)（如K、Na、Ca的氧化物），可提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。含有電離能比較高的氟化物（CaF2）及氯化物（KCl、NaCl

）時(shí)，由于較難電離，電弧燃燒不穩(wěn)定。三、焊接電弧的穩(wěn)定性4．焊接電弧偏吹的影響在實(shí)際焊接中，由于氣流的干擾、磁場的作用或焊條偏心的影響，會(huì)使電弧中心偏離電極軸線的方向，這種現(xiàn)象稱為電弧偏吹

⑴焊條偏心產(chǎn)生的偏吹焊條偏心產(chǎn)生的電弧偏吹偏向藥皮較薄的一邊焊條的偏心度＝2（T1－T2）／（T1＋T2）三、焊接電弧的穩(wěn)定性⑵電弧周圍氣流產(chǎn)生的偏吹：電弧周圍氣體的流動(dòng)會(huì)把電弧吹向一側(cè)而造成偏吹。主要是大氣中的氣流和熱對(duì)流的影響。⑶焊接電弧的磁偏吹直流電弧焊時(shí)，因受到焊接回路所產(chǎn)生的電磁力的作用而產(chǎn)生的電弧偏吹稱為磁偏吹。是由于直流電所產(chǎn)生的磁場在電弧周圍分布不均勻而引起的。三、焊接電弧的穩(wěn)定性

磁偏吹

三、焊接電弧的穩(wěn)定性產(chǎn)生磁偏吹的因素：①導(dǎo)線接線位置引起的磁偏吹

三、焊接電弧的穩(wěn)定性②鐵磁物質(zhì)引起的磁偏吹

三、焊接電弧的穩(wěn)定性③電弧運(yùn)動(dòng)至鋼板的端部時(shí)引起的磁偏吹三、焊接電弧的穩(wěn)定性防止或減少焊接電弧偏吹的措施盡量使用交流電源焊接。調(diào)整焊條角度。采用短弧焊接。改變焊件上導(dǎo)線接線部位或在焊件兩側(cè)同時(shí)接地線在焊縫兩端各加附加鋼板使電弧兩側(cè)的磁力線分布均勻并減少熱對(duì)流。露天操作大風(fēng)必須用擋板遮擋，管子焊接將管口堵住，間隙較大的對(duì)接焊縫在接縫下面加墊板。采用小電流焊接。四、焊接電弧的分類及熱效率1．焊接電弧的分類按電流種類不同可分為交流電弧、直流電弧和脈沖電?。òǜ哳l脈沖電?。?；按電弧狀態(tài)不同可分為自由電弧和壓縮電弧；按電極材料不同可分為熔化極電弧和非熔化極電弧。未受到外界壓縮的電弧為自由電弧。自由電弧中的氣體電離是不充分的，能量不能高度集中，并且弧柱直徑隨著功率的增加而增加。把自由電弧進(jìn)行強(qiáng)迫壓縮，就能獲得溫度更高、能量更加集中的壓縮電弧。等離子弧就是一種典型的壓縮電弧，它是靠熱收縮、磁收縮和機(jī)械壓縮效應(yīng)，使弧柱截面縮小、能量集中、氣體幾乎達(dá)到全部電離狀態(tài)的電弧。

四、焊接電弧的分類及熱效率2．焊接電弧的熱效率電弧焊時(shí)，焊接熱源是電弧，是通過電弧將電能轉(zhuǎn)換為熱能來進(jìn)行焊接的。電弧功率

q0=IhUh電弧有效功率q=ηIhUhη—