《電弧的基本特征》課件

電弧的基本特征課程目標(biāo)了解電弧的定義深入理解電弧的概念及其形成條件。掌握電弧的分類區(qū)分不同類型的電弧，并掌握其特性和應(yīng)用。分析電弧的物理特性學(xué)習(xí)電弧的電壓、電流、溫度等物理特性。電弧的定義氣體放電電弧是電流通過(guò)氣體介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的持續(xù)放電現(xiàn)象。高溫等離子體電弧具有高溫、高壓、高能的特點(diǎn)，能夠使氣體電離形成等離子體。持續(xù)放電電弧的放電過(guò)程是持續(xù)的，而不是瞬時(shí)的。電弧的分類直流電弧電流方向始終不變的電弧。交流電弧電流方向周期性變化的電弧。脈沖電弧電流周期性變化的電弧，但電流變化頻率較高。電弧的物理特性高溫電弧溫度可達(dá)數(shù)千攝氏度，可用于切割和焊接金屬。高電流密度電弧電流集中在一個(gè)很小的區(qū)域，導(dǎo)致高能量密度。等離子體電弧中存在電離氣體，使其具有高導(dǎo)電率?；」獾陌l(fā)生條件電極間電壓電極間必須有足夠的電壓，才能使電極之間的空氣或其他介質(zhì)發(fā)生電離。電極間距離電極間距離必須小于電極間電壓所對(duì)應(yīng)的擊穿距離，才能使電流通過(guò)電極之間的介質(zhì)。介質(zhì)電極之間的介質(zhì)必須能夠電離，例如空氣、氫氣、氮?dú)獾?。弧光的產(chǎn)生機(jī)理1電離電極之間的空氣被高溫電離，形成導(dǎo)電通道。2電子發(fā)射陰極發(fā)射電子，形成電子流。3正離子運(yùn)動(dòng)陽(yáng)極吸引正離子，形成正離子流。4能量交換電子流和正離子流在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，碰撞并傳遞能量。陰極電子發(fā)射熱電子發(fā)射當(dāng)陰極被加熱到一定溫度時(shí)，電子獲得足夠的能量克服金屬表面的束縛力而逸出，形成熱電子發(fā)射。場(chǎng)致電子發(fā)射當(dāng)陰極表面受到強(qiáng)電場(chǎng)作用時(shí)，電子被強(qiáng)電場(chǎng)加速而逸出，形成場(chǎng)致電子發(fā)射。光電子發(fā)射當(dāng)光照射到陰極表面時(shí)，電子吸收光能而逸出，形成光電子發(fā)射。電弧電壓降的形成陰極電壓降電子從陰極發(fā)射到電弧空間，需要克服陰極表面的功函數(shù)，形成一個(gè)電壓降，稱為陰極電壓降。陽(yáng)極電壓降正離子流轟擊陽(yáng)極表面，需要克服陽(yáng)極表面的功函數(shù)，形成一個(gè)電壓降，稱為陽(yáng)極電壓降。電弧空間電壓降電弧空間內(nèi)存在著電離氣體，電離氣體中的電子和正離子形成電流，也存在一個(gè)電壓降，稱為電弧空間電壓降。電弧的電壓-電流特性100壓降電弧電壓降約為100伏。10穩(wěn)定電弧穩(wěn)定燃燒的電流通常在10安培左右。100變化電弧電壓降與電流變化無(wú)關(guān)。電弧穩(wěn)定性電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電弧熄滅；電流強(qiáng)度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電弧難以控制，甚至造成電極熔化。電極間距電極間距過(guò)小會(huì)導(dǎo)致電弧過(guò)短，容易熄滅；電極間距過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致電弧電壓升高，甚至產(chǎn)生電弧跳躍。氣體環(huán)境空氣中的氧氣會(huì)使電弧溫度升高，影響電弧的穩(wěn)定性。不同的氣體環(huán)境會(huì)對(duì)電弧產(chǎn)生不同的影響。電弧長(zhǎng)度與電流的關(guān)系電弧長(zhǎng)度電流關(guān)系增加增加電弧電壓升高，電弧阻抗增加減少減少電弧電壓降低，電弧阻抗減小電弧長(zhǎng)度與電壓的關(guān)系電弧長(zhǎng)度與電壓成正比關(guān)系。隨著電弧長(zhǎng)度的增加，電弧電壓也會(huì)隨之增加。電弧長(zhǎng)度與電阻的關(guān)系電弧長(zhǎng)度增加，電阻也會(huì)線性增加。電弧與溫度的關(guān)系10,000高溫電弧溫度可達(dá)10,000攝氏度100電離高熱電離空氣分子100熔化熔化金屬材料電弧與壓力的關(guān)系壓力增加電弧長(zhǎng)度縮短電弧電壓降低壓力降低電弧長(zhǎng)度延長(zhǎng)電弧電壓升高電弧與電極材料的關(guān)系1熔點(diǎn)電極材料的熔點(diǎn)會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性，熔點(diǎn)低的材料更容易形成穩(wěn)定的電弧。2導(dǎo)電性電極材料的導(dǎo)電性會(huì)影響電弧的電流密度，導(dǎo)電性高的材料更容易形成高電流密度電弧。3蒸汽壓電極材料的蒸汽壓會(huì)影響電弧的溫度和穩(wěn)定性，蒸汽壓高的材料更容易形成高溫電弧。4熱容量電極材料的熱容量會(huì)影響電弧的熱量傳遞，熱容量高的材料可以有效地吸收電弧的熱量，降低電弧溫度。電弧的放電過(guò)程1陰極發(fā)射電子從陰極表面發(fā)射2等離子體形成電子與氣體分子碰撞，形成等離子體3電流傳遞等離子體中電子和離子定向移動(dòng)4熱量產(chǎn)生電子與氣體分子碰撞，產(chǎn)生熱量電弧的點(diǎn)火過(guò)程1電壓電極之間需要足夠高的電壓，才能克服氣體介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，使電場(chǎng)強(qiáng)度足夠高2距離電極間距離要足夠近，以減少氣體介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，促進(jìn)放電3電子發(fā)射當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，陰極會(huì)發(fā)射電子，形成電子流4碰撞電離電子流與氣體分子碰撞，使氣體分子電離，產(chǎn)生離子流電弧的熄滅過(guò)程電流減小當(dāng)通過(guò)電弧的電流減小到一定程度時(shí)，電弧會(huì)逐漸熄滅。電極間距增大當(dāng)電極之間的距離增大時(shí)，電弧也會(huì)逐漸熄滅。冷卻當(dāng)電弧受到冷卻時(shí)，電弧的溫度會(huì)下降，從而導(dǎo)致電弧熄滅。介質(zhì)變化當(dāng)電弧周圍的介質(zhì)發(fā)生變化，例如空氣中加入一些氣體或液體時(shí)，電弧也會(huì)熄滅。電弧的應(yīng)用領(lǐng)域焊接電弧焊接是一種使用電弧熱量熔化金屬，使之結(jié)合在一起的工藝。切割電弧切割利用電弧的高溫來(lái)熔化和切斷金屬。加熱電弧加熱利用電弧的熱量來(lái)加熱材料，例如金屬或塑料。電弧焊接原理電弧焊接利用電弧的高溫使焊件熔化，并使焊件和焊絲熔化金屬混合，形成熔池，冷卻后形成焊縫。優(yōu)勢(shì)電弧焊接效率高，焊接質(zhì)量好，適用于各種金屬材料的焊接，并且成本較低。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于汽車制造、造船、航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。電弧切割金屬切割使用電弧切割機(jī)，可以切割各種金屬材料，如鋼、鋁、銅等?；厥绽秒娀∏懈钤趶U舊金屬回收和資源再利用方面發(fā)揮著重要作用。安全操作電弧切割操作時(shí)，必須佩戴防護(hù)裝備，并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。電弧加熱高溫電弧加熱利用電弧的高溫來(lái)加熱材料，可用于各種金屬和非金屬材料。快速電弧加熱速度快，效率高，適用于大批量生產(chǎn)或需要快速加熱的應(yīng)用場(chǎng)景?？刂齐娀〖訜徇^(guò)程可控，可根據(jù)需求調(diào)整加熱溫度和時(shí)間。電弧放電氣體電離電弧放電通常發(fā)生在氣體介質(zhì)中，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，氣體分子會(huì)電離，形成等離子體。電子流動(dòng)電離后產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)，形成電流，維持電弧放電。高溫等離子體電弧放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高溫等離子體，這種等離子體具有很高的能量和電導(dǎo)率。電弧燈光源高亮度電弧燈光源可以產(chǎn)生非常高的亮度，適用于需要強(qiáng)光照明的場(chǎng)合。高效率電弧燈光源的能量轉(zhuǎn)化效率較高，可以有效地將電能轉(zhuǎn)化為光能。壽命長(zhǎng)電弧燈光源的壽命比較長(zhǎng)，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，節(jié)省維護(hù)成本。電弧燒蝕高溫電弧的高溫可以熔化和蒸發(fā)材料。高能電弧的高能量可以將材料從表面剝離。精確電弧燒蝕可以用于精確地去除材料。等離子體切割等離子體切割過(guò)程使用高能量等離子體射流切割金屬材料。等離子體是一種高溫、電離氣體，具有很高的能量密度。等離子體切割機(jī)用于產(chǎn)生等離子體射流的設(shè)備，通常包括電源、噴嘴和氣體供應(yīng)系統(tǒng)。等離子體切割應(yīng)用廣泛應(yīng)用于金屬加工行業(yè)，例如切割鋼材、鋁材、不銹鋼等材料。電弧噴涂原理電弧噴涂利用電弧高溫將金屬或非金屬材料熔化，并以高速噴射到工件表面，形成一層涂層。優(yōu)勢(shì)電弧噴涂具有涂層厚度大、結(jié)合力強(qiáng)、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。電弧噴涂工藝參數(shù)噴涂距離噴涂距離是噴槍噴嘴到工件表面的距離，對(duì)噴涂質(zhì)量影響較大。距離過(guò)近，容易造成噴涂層過(guò)厚、表面粗糙，甚至出現(xiàn)熔孔；距離過(guò)遠(yuǎn)，則會(huì)造成噴涂層薄、附著力差。噴涂速度噴涂速度是指噴槍在工件表面移動(dòng)的速度，對(duì)噴涂層厚度和