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    電弧焊基礎知識

    作者:焊接材料  來源:焊接材料   更新時間:2020-05-23  閱讀數:4644

    一、焊接的概念:通過適當的物理化學過程(加熱或者加壓,或者兩者同時進行,用或不用填充材料)使兩個分離的固態物體產生原子(分子)間結合力而連接成一體的連接方法。

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    二、電弧的概念:電弧是在一定條件下電荷通過電極間氣體空間的一種導電過程,或者說是一種氣體放電現象。

    三、電弧中帶電粒子的產生:電弧是由兩個電極和它們之間的氣體空間組成。電弧中的帶電粒子主要依靠兩電極之間的氣體電離和電極發射電子兩個物理過程所產生的,同時也伴隨著解離、激勵、擴散、復合、負離子的產生等過程。

    四、電離與激勵

    (一)電離:在一定條件下中性氣體分子或原子分離為正離子和電子的現象稱為電離。

    電離的種類:

     1.熱電離:高溫下氣體粒子受熱的作用相互碰撞而產生的電離稱為熱電離。

     2.電場電離:帶電粒子從電場中獲得能量,通過碰撞而產生的電離過程稱為電場作用下的電離。

     3.光電離:中性粒子接受光輻射的作用而產生的電離現象稱為光電離。

    (二)電子發射:

      金屬表面接受一定的外加能量,自由電子沖破金屬表面的約束而飛到電弧空間的現象。

    1、熱發射   

    金屬表面承受熱作用而產生的電子發射現象。

    熱陰極:W、C電極的最高溫度不能超過沸點;

    冷陰極:Fe,Cu,Al,Mg等。

    影響因素:溫度、材質、表面形態

    2、電場發射: 

      當金屬表面空間存在一定強度的正電場時,金屬內的自由電子受此電場靜電庫倫力的作用,當此力達到一定程度時,電子可飛出金屬表面,這種現象稱電場發射。

     對低沸點材料,電場發射對陰極區提供帶電粒子起重要作用。

     影響因素:溫度、材質、電場大小

    3、光發射:  

      當金屬表面接受光輻射時,也可使金屬表面自由電子能量增加,沖破金屬表面的約束飛到金屬外面來,這種現象稱為光發射。

    4、粒子碰撞發射:

      高速運動的粒子(電子或離子)碰撞金屬表面時,將能量傳給金屬表面的自由電子,使其能量增加而跑出金屬表面,這種現象稱為粒子碰撞發射。

     在一定條件下,粒子碰撞發射是電弧陰極區提供導電所需電子的主要途徑。

    (三)負離子形成

    ?在一定條件下,有些中性原子或分子能吸附一個電子而形成負離子,形成過程中放出熱量。

     表征形成負離子的能力,用電子親和能表示。親和能大,電弧氣氛中形成的負離子就多,電弧的導電能力就差。

    ?負離子形成一般發生在電弧的外圍溫度低的區域,中性原子或分子捕獲運動動能較低的電子。

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    五、焊接電弧的構成及其導電特性

    (一)電弧的組成區域:

    陰極區 10E-4~10E-6cm;

    陽極區 10E-2~10E-3cm

    六、陰極區的導電機構

    1.熱發射型導電機構;

    2.電場發射型導電機構;

    3.等離子型導電機構

    七、極斑點

    1.陰極斑點:

      陰極通過微小的斑點發射電子,這些斑點上的電流密度很高,稱為陰極斑點。電流密度:5×10E5~10E7A/cm 2。形成陰極斑點的條件決定了焊接過程中一些現象的產生,即陰極表面上熱發射性能強的物質有吸引電弧的作用;陰極斑點有自動跳向溫度高、熱輻射強的物質上的性能。如果金屬表面有低逸出功的氧化膜存在時,陰極斑點有自動尋找氧化膜的傾向。

    2.陽極斑點:由于陽極斑點的形成條件之一是金屬的蒸發,因此金屬表面覆蓋氧化膜時,同陰極斑點的情況相反,陽極斑點則有避開氧化膜而去自動尋找純金屬表面的傾向。

     八、電弧力

    1、電磁力:當電流在一個導體中流過時,整個電流可看成是由許多平行的電流線組成,這些電流線間將產生相互吸引力,使導體斷面有收縮的傾向,這種收縮現象謂之電磁收縮效應,而作用的力稱為電磁收縮力或電磁力。

    2、等離子流力 :在電弧中由于電弧推力引起高溫氣流的運動所形成的力稱為等離子流力。 等離子流力除影響焊縫形狀外,它還有促進熔滴過渡、攪拌熔池、增加電弧的挺度等作用。

    3、斑點力:斑點力在一定條件下將阻礙焊條熔化金屬的過渡。

    4、爆破力:熔滴短路過渡時由電磁收縮力及液柱小橋氣化爆斷引起,促進短路過渡,但會造成飛濺。

    5、細熔滴沖擊力:富Ar氣體射流過渡焊接時,熔化金屬形成連續細滴沿焊絲軸向高速射向熔池,產生很大的沖擊力,此力加上電磁力、等離子流力,極易造成指狀熔深。

    九、電弧自身磁場的作用

    (一)是產生磁收縮力,促進熔滴過渡,保證一定的熔深,使電弧具有剛直性;影響因素:電流大??;

    氣體介質;壓縮程度;電極形狀。

    (二)是在一定條件下,會帶來磁偏吹現象,使電弧不穩定,影響焊接過程及焊縫成形。

    種類;導線接線位置引起的磁偏吹(直流);電弧附近的鐵磁物質引起的磁偏吹;剩磁引起的磁偏吹

    交流電弧的磁偏吹

    解決辦法:以交代直;短弧焊;工件消磁、避免周圍鐵磁物質;對于長和大的工件可采用兩邊連接地線的方法;選用厚皮焊條。

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