2-焊接电弧的物理基础(精品).ppt

第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)焊接的定义：焊接的定义：同种或异种材质的工件，通过加热或加压同种或异种材质的工件，通过加热或加压或二者并用，用或者不用填充材料，使工件达或二者并用，用或者不用填充材料，使工件达到原子水平的结合而形成永久性连接的工艺。到原子水平的结合而形成永久性连接的工艺。1第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)典型焊条电弧焊的焊接过程典型焊条电弧焊的焊接过程电弧焊焊接过程电弧焊焊接过程1-1-工件工件;2-;2-焊缝；焊缝；3-3-熔池；熔池；4-4-金属熔滴金属熔滴;5-;5-药皮，药皮，6-6-焊芯焊芯;7-;7-气体气体;8-;8-熔融熔渣熔融熔渣;9-;9-固态渣壳。固态渣壳。图图6-1 6-1 低碳钢电弧焊焊接过程及其形成的焊接接头低碳钢电弧焊焊接过程及其形成的焊接接头2第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)一、焊接电弧一、焊接电弧1 1、电弧的物理基础、电弧的物理基础 实实质质上上，焊焊接接电电弧弧是是在在焊焊接接电电源源供供给给一一定定电电压压的的两两个个电电极极之之间间，或或者者电电极极与与焊焊件件之之间间的的一种气体放电现象一种气体放电现象。3第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)1.1 1.1 气体放电的基本概念气体放电的基本概念(1)(1)金金属属：自自由由电电子子在在电电场场力力的的作作用用下下定定向向移移动动形形成成电电流流，这种现象叫做电子导电。其带电粒子是自由电子；这种现象叫做电子导电。其带电粒子是自由电子；(2)(2)液液体体：电电解解质质的的水水溶溶液液，或或电电解解质质本本身身熔熔融融成成液液体体的的导导电电。其其分分子子电电离离成成正正离离子子和和负负离离子子。同同样样，在在电电场场力力的的作作用用下下，做做定定向向移移动动形形成成电电流流。这这种种导导电电现现象象叫叫做做离离子导电；子导电；(3)(3)气气体体：若若要要气气体体导导电电，则则必必须须先先有有一一个个产产生生带带电电粒粒子子的过程的过程，然后才能呈现导电性。，然后才能呈现导电性。4第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)1.2 1.2 电弧中带电粒子的产生电弧中带电粒子的产生 电电弧弧中中带带电电粒粒子子主主要要是是由由气气体体介介质质中中的的中中性性粒粒子子（原原子子或或分分子子）的的电电离离及及从从阴阴极极发发射射电电子子这这两两个个物物理理过过程程所所产产生生，同同时时伴伴随随着着发发生生其其他他一一些些物理变化，如：激发、负离子化、扩散、复合等。物理变化，如：激发、负离子化、扩散、复合等。5第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)2 2、焊接电弧的引燃过程焊接电弧的引燃过程 以以熔熔化化极极电电弧弧焊焊的的接接触触式式引引弧弧为为例例，按按照照过过程程特特征征，焊焊接电弧的引燃可划分为接电弧的引燃可划分为接触、拉开和燃弧接触、拉开和燃弧三个阶段。三个阶段。6第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)3 3、电弧的组成、电弧的组成当当使使用用直直流流电电焊焊接接时时，焊焊接接电电弧弧由由阳阳极极区区、弧弧柱柱区区和和阴阴极极区区三部分组成。三部分组成。7第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)热量分布：热量分布：阳阳极极区区43%43%、阴阴极极区区36%36%、电电弧弧中中带带电电微微粒粒相相互互摩摩擦擦而而产产生生21%21%。热量扩散热量扩散65658585加热熔化金属加热熔化金属其余其余散失在电弧周围散失在电弧周围飞溅的金属液飞溅的金属液8第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)4 4、焊接电弧的极性及应用、焊接电弧的极性及应用4.1 4.1 直流电源直流电源(1)(1)正接法：正接法：焊件接电源正极、焊条接电源负极。焊件接电源正极、焊条接电源负极。（当焊件厚度较大，要求较大热量，迅速熔化时）（当焊件厚度较大，要求较大热量，迅速熔化时）9第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)(2)(2)反接法：反接法：焊条接电源正极、焊件接电源负极。焊条接电源正极、焊件接电源负极。（当要求熔深较小，焊接薄钢板及（当要求熔深较小，焊接薄钢板及非铁金属时非铁金属时）在使用碱性低氢钠型焊条时，均采用直流反接。在使用碱性低氢钠型焊条时，均采用直流反接。10第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)4.2 4.2 交流电源交流电源 当当使使用用交交流流电电源源焊焊接接时时，由由于于极极性性是是交交替替变变化化的的，因因此，两个极区的温度和热量分布此，两个极区的温度和热量分布基本相等基本相等。交交流流弧弧焊焊机机可可将将工工业业用用的的电电压压（220V220V或或380V380V）降降低低至至空载空载606070V70V、电弧燃烧时的、电弧燃烧时的202035V35V。11第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)5 5、电弧静特性：、电弧静特性：在在电电极极材材料料、气气体体介介质质和和弧弧长长一一定定的的情情况况下下，电电弧弧稳稳定定燃燃烧烧时时，焊焊接接电电流流与与电电弧弧电电压压变变化化的的关关系，称为电弧静特性系，称为电弧静特性(即电弧的静态伏安特性）。即电弧的静态伏安特性）。12第一节第一节 焊接理论焊接理论(Theorie des Schweiens)13