第一節(jié)焊接電弧

1、 電弧是一種電弧是一種氣氣體放電體放電現(xiàn)象，是指現(xiàn)象，是指兩電極存在兩電極存在電位差電位差時(shí)，電荷通過(guò)兩電時(shí)，電荷通過(guò)兩電極之間的氣體空間極之間的氣體空間的一種的一種導(dǎo)電導(dǎo)電現(xiàn)象?，F(xiàn)象。直流正接，正極性直流正接，正極性 (DCSP)(DCSP)直流反接，負(fù)極性直流反接，負(fù)極性 (DCRP)(DCRP)一、氣體放電與焊接電弧一、氣體放電與焊接電弧電弧的本質(zhì)電弧的本質(zhì)氣體放電，而且是最激烈的自持放電形式，氣體放電，而且是最激烈的自持放電形式， 通常伴隨有熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象。通常伴隨有熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象。 氣體放電的表現(xiàn)是帶電氣體放電的表現(xiàn)是帶電 粒子在氣體中流動(dòng)而形成電粒子在氣體中流動(dòng)而形成電 流。流。

2、人們依據(jù)電弧放電可以人們依據(jù)電弧放電可以 實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，將電能變?yōu)閷?shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，將電能變?yōu)?熱能和機(jī)械能來(lái)進(jìn)行熔焊。熱能和機(jī)械能來(lái)進(jìn)行熔焊。電弧放電特性：低電壓、強(qiáng)電流、不遵循歐姆定律；電弧放電特性：低電壓、強(qiáng)電流、不遵循歐姆定律； 產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱；產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱；陰極電子發(fā)射陰極電子發(fā)射陰極電子發(fā)射是電源持續(xù)向電弧供給能量的唯一途徑，陰極電子發(fā)射是電源持續(xù)向電弧供給能量的唯一途徑，是電弧產(chǎn)熱及中性粒子電離的初始根源。是電弧產(chǎn)熱及中性粒子電離的初始根源。 陰極所發(fā)射電子中的一部分消耗在電弧空間（與離子復(fù)陰極所發(fā)射電子中的一部分消耗在電弧空間（與離子復(fù)合、散失到外圍），其它的撞擊引發(fā)中性粒子

3、電離（即電子合、散失到外圍），其它的撞擊引發(fā)中性粒子電離（即電子傳遞）或直接飛入陽(yáng)極；傳遞）或直接飛入陽(yáng)極； 陽(yáng)極所接收電子中的相當(dāng)一部分則是電離產(chǎn)生的；陽(yáng)極所接收電子中的相當(dāng)一部分則是電離產(chǎn)生的； 陰極電子發(fā)射的型式：陰極電子發(fā)射的型式： 熱發(fā)射、電場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射、重粒子撞擊發(fā)射；熱發(fā)射、電場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射、重粒子撞擊發(fā)射；中性粒子電離中性粒子電離電電離離能能電電離離電電壓壓 惰性氣體原子的電離電壓高，堿性金屬原子的電離電壓低；惰性氣體原子的電離電壓高，堿性金屬原子的電離電壓低；混合氣體的電離度主要取決于電離電壓較低的氣體成分?；旌蠚怏w的電離度主要取決于電離電壓較低的氣體成分。帶電粒子的擴(kuò)散與

4、復(fù)合帶電粒子的擴(kuò)散與復(fù)合電弧空間中，帶電粒子在電場(chǎng)作用下總體進(jìn)行著電弧空間中，帶電粒子在電場(chǎng)作用下總體進(jìn)行著定向運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還由于中心與外圍的密度差異而發(fā)生同時(shí)還由于中心與外圍的密度差異而發(fā)生從內(nèi)向外的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)從內(nèi)向外的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。 在穩(wěn)態(tài)電弧中，帶電粒子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)并不會(huì)造成電弧整體帶在穩(wěn)態(tài)電弧中，帶電粒子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)并不會(huì)造成電弧整體帶電粒子分布的均勻化，而是處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)平衡狀態(tài)。電粒子分布的均勻化，而是處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)平衡狀態(tài)。帶電粒子的復(fù)合是一項(xiàng)重要的電弧行為，主要發(fā)生在電弧外帶電粒子的復(fù)合是一項(xiàng)重要的電弧行為，主要發(fā)生在電弧外圍溫度較低的區(qū)域，會(huì)對(duì)電弧熱量平衡和導(dǎo)電性造成影響。一

5、般圍溫度較低的區(qū)域，會(huì)對(duì)電弧熱量平衡和導(dǎo)電性造成影響。一般來(lái)說(shuō)，電弧從自身機(jī)制上具備自身維護(hù)熱量平衡和導(dǎo)電能力，帶來(lái)說(shuō)，電弧從自身機(jī)制上具備自身維護(hù)熱量平衡和導(dǎo)電能力，帶電粒子的復(fù)合只電粒子的復(fù)合只在小電流電弧或在交流電弧的穩(wěn)定性在小電流電弧或在交流電弧的穩(wěn)定性方面產(chǎn)生一方面產(chǎn)生一定程度的不利影響。定程度的不利影響。帶電粒子通過(guò)帶電粒子通過(guò)擴(kuò)散、復(fù)合擴(kuò)散、復(fù)合方式不斷消失。方式不斷消失。電弧穩(wěn)定電弧穩(wěn)定“燃燒燃燒”時(shí)，時(shí)，帶電粒子的產(chǎn)生和消失處帶電粒子的產(chǎn)生和消失處于動(dòng)平衡狀態(tài)。于動(dòng)平衡狀態(tài)。中性粒子可能與電子結(jié)合生成負(fù)離子，中性粒子可能與電子結(jié)合生成負(fù)離子，負(fù)離子的負(fù)離子的存在會(huì)對(duì)電弧穩(wěn)定性

6、產(chǎn)生不良影響。存在會(huì)對(duì)電弧穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。維持電弧放電的條件：維持電弧放電的條件：氣體空間不斷產(chǎn)生帶電粒子；氣體空間不斷產(chǎn)生帶電粒子； 保持陰極、陽(yáng)極與氣體空間電流的連續(xù)；保持陰極、陽(yáng)極與氣體空間電流的連續(xù)；圖1-4 電弧結(jié)構(gòu)和電位分布U = Ui + Uy + Uz2、電弧各區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn)、電弧各區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn) I = Ie + Ii 陰極區(qū)導(dǎo)電特點(diǎn)陰極區(qū)導(dǎo)電特點(diǎn)（1）以以 Fe、Cu、Al 等低等低熔點(diǎn)材料作陰極熔點(diǎn)材料作陰極 冷陰冷陰極，極， 又稱為又稱為電場(chǎng)發(fā)射型電場(chǎng)發(fā)射型形成強(qiáng)電場(chǎng)形成強(qiáng)電場(chǎng)（105107V/cm）發(fā)發(fā)射電子，產(chǎn)生陰極斑點(diǎn)；射電子，產(chǎn)生陰極斑點(diǎn)；高速正離子碰撞陰極產(chǎn)熱

7、并高速正離子碰撞陰極產(chǎn)熱并發(fā)射電子；發(fā)射電子；離子電流占有一定比例；離子電流占有一定比例；（2）形成等離子區(qū)：形成等離子區(qū)：陰極區(qū)長(zhǎng)度大、場(chǎng)強(qiáng)較弱，陰極區(qū)長(zhǎng)度大、場(chǎng)強(qiáng)較弱， 熱發(fā)射和電場(chǎng)發(fā)射能力都不強(qiáng)；熱發(fā)射和電場(chǎng)發(fā)射能力都不強(qiáng)； 區(qū)內(nèi)溫度高，熱電離產(chǎn)生較多的帶電粒子，區(qū)內(nèi)溫度高，熱電離產(chǎn)生較多的帶電粒子， 呈現(xiàn)球形高亮度體；呈現(xiàn)球形高亮度體；（3）以以C、W等高熔點(diǎn)材料作陰極等高熔點(diǎn)材料作陰極 熱陰極，又稱熱陰極，又稱 熱發(fā)射型熱發(fā)射型 陰極溫度高而產(chǎn)生陰極溫度高而產(chǎn)生熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射； 無(wú)陰極斑點(diǎn)，幾乎無(wú)壓降；無(wú)陰極斑點(diǎn)，幾乎無(wú)壓降； 熱發(fā)射電子散失熱量、熱發(fā)射電子散失熱量、正離子進(jìn)入

8、釋放熱量，正離子進(jìn)入釋放熱量，材料電阻產(chǎn)熱；材料電阻產(chǎn)熱； 在實(shí)際焊接電弧中，在實(shí)際焊接電弧中，因電極材料、電弧氣氛、因電極材料、電弧氣氛、電流值的不同，陰極區(qū)的電流值的不同，陰極區(qū)的導(dǎo)電過(guò)程會(huì)有很大差異，導(dǎo)電過(guò)程會(huì)有很大差異，進(jìn)而對(duì)進(jìn)而對(duì)焊絲熔化效率、熔焊絲熔化效率、熔滴過(guò)渡形態(tài)、陰極表面清滴過(guò)渡形態(tài)、陰極表面清理作用、熔池形狀理作用、熔池形狀等產(chǎn)生等產(chǎn)生較大影響。較大影響。 弧柱區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn)弧柱區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn)： （1）正負(fù)帶電粒子的數(shù)量幾乎相等，整體呈現(xiàn)中性；正負(fù)帶電粒子的數(shù)量幾乎相等，整體呈現(xiàn)中性； （2）電場(chǎng)強(qiáng)度弱、壓降低、電阻小，形成強(qiáng)大電子流；）電場(chǎng)強(qiáng)度弱、壓降低、電阻小，形成強(qiáng)大電

9、子流； （3）粒子間強(qiáng)烈碰撞產(chǎn)生高溫（）粒子間強(qiáng)烈碰撞產(chǎn)生高溫（103104）、熱電離；）、熱電離； 弧柱區(qū)的弧柱區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度高低電場(chǎng)強(qiáng)度高低與氣體成分及電流大小有關(guān)，與氣體成分及電流大小有關(guān)，顯示其顯示其導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱。陽(yáng)極區(qū)內(nèi)正離子的形成有兩種方式：陽(yáng)極區(qū)內(nèi)正離子的形成有兩種方式： 電場(chǎng)電離型電場(chǎng)電離型 依靠區(qū)內(nèi)負(fù)電荷堆積形成的電場(chǎng)來(lái)加速進(jìn)入依靠區(qū)內(nèi)負(fù)電荷堆積形成的電場(chǎng)來(lái)加速進(jìn)入 區(qū)內(nèi)的電子，高速電子撞擊中性粒子電離而區(qū)內(nèi)的電子，高速電子撞擊中性粒子電離而 產(chǎn)生正離子；產(chǎn)生正離子；陽(yáng)極區(qū)壓降較大，產(chǎn)生斑點(diǎn)陽(yáng)極區(qū)壓降較大，產(chǎn)生斑點(diǎn)。 這是低電流焊接條件下的陽(yáng)極區(qū)導(dǎo)電特征；這是低

10、電流焊接條件下的陽(yáng)極區(qū)導(dǎo)電特征； 熱電離型熱電離型 陽(yáng)極溫度高，產(chǎn)生金屬蒸汽，金屬氣體熱電離陽(yáng)極溫度高，產(chǎn)生金屬蒸汽，金屬氣體熱電離 生成正離子；生成正離子；陽(yáng)極區(qū)壓降很小，沒(méi)有斑點(diǎn)陽(yáng)極區(qū)壓降很小，沒(méi)有斑點(diǎn)。 這是強(qiáng)電流這是強(qiáng)電流 TIG、MIG 焊接條件下的陽(yáng)極區(qū)導(dǎo)電特征；焊接條件下的陽(yáng)極區(qū)導(dǎo)電特征； 陽(yáng)極區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn)陽(yáng)極區(qū)的導(dǎo)電特點(diǎn)： 陽(yáng)極區(qū)：陽(yáng)極區(qū)：向弧柱提供向弧柱提供 小于小于1的正離子流；的正離子流； 接收來(lái)自弧柱區(qū)大于接收來(lái)自弧柱區(qū)大于 99 的電子流；的電子流； 陰極斑點(diǎn)：陰極斑點(diǎn)：主要形成于電場(chǎng)發(fā)射型陰極表面，主要形成于電場(chǎng)發(fā)射型陰極表面， 是是電流密度很高的局部導(dǎo)電區(qū)域電流密

11、度很高的局部導(dǎo)電區(qū)域。 對(duì)于低熔點(diǎn)陰極，或電流很小的高熔點(diǎn)陰極均可形成對(duì)于低熔點(diǎn)陰極，或電流很小的高熔點(diǎn)陰極均可形成 陰極斑點(diǎn)。陰極斑點(diǎn)。 斑點(diǎn)特征：斑點(diǎn)特征： 溫度高溫度高 使陰極材料蒸發(fā)；使陰極材料蒸發(fā)； 分散性分散性 可能同時(shí)存在幾個(gè)分離的；可能同時(shí)存在幾個(gè)分離的； “粘著粘著”性性 電弧兩極作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，斑點(diǎn)顯示電弧兩極作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，斑點(diǎn)顯示“拖拽拖拽” 現(xiàn)像；現(xiàn)像；自動(dòng)選擇性自動(dòng)選擇性 高速跳動(dòng)，選擇逸出功低的區(qū)域。高速跳動(dòng)，選擇逸出功低的區(qū)域。 若陰極材料表面有氧化膜，則斑點(diǎn)會(huì)優(yōu)先在此處形成。利若陰極材料表面有氧化膜，則斑點(diǎn)會(huì)優(yōu)先在此處形成。利用這一點(diǎn)來(lái)清除（蒸發(fā)、霧化）用這一點(diǎn)來(lái)

12、清除（蒸發(fā)、霧化） AlAl、Mg Mg 合金焊接區(qū)的表面氧化合金焊接區(qū)的表面氧化膜，可有效提高接頭質(zhì)量膜，可有效提高接頭質(zhì)量（減少焊縫夾雜、改善焊縫成形）。（減少焊縫夾雜、改善焊縫成形）。3、陰極斑點(diǎn)與陽(yáng)極斑點(diǎn)、陰極斑點(diǎn)與陽(yáng)極斑點(diǎn)電弧兩極區(qū)的導(dǎo)電狀態(tài)會(huì)對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生影響，電弧兩極區(qū)的導(dǎo)電狀態(tài)會(huì)對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生影響， 進(jìn)而影響接頭質(zhì)量。進(jìn)而影響接頭質(zhì)量。 陽(yáng)極斑點(diǎn)：陽(yáng)極斑點(diǎn)： 形成條件形成條件 在電場(chǎng)電離型導(dǎo)電機(jī)制下，在電場(chǎng)電離型導(dǎo)電機(jī)制下， 即低熔點(diǎn)、導(dǎo)即低熔點(diǎn)、導(dǎo) 熱性好的陽(yáng)極材料，或很小的焊接電流；熱性好的陽(yáng)極材料，或很小的焊接電流； （在陽(yáng)極材料熔點(diǎn)較高，且電流大的情況下不會(huì)產(chǎn)生）（在陽(yáng)

13、極材料熔點(diǎn)較高，且電流大的情況下不會(huì)產(chǎn)生） 斑點(diǎn)特征：斑點(diǎn)特征： 面積較弧柱截面小、較陰極斑點(diǎn)的大；面積較弧柱截面小、較陰極斑點(diǎn)的大； 溫度高溫度高 光亮點(diǎn)，可引發(fā)熱電離；光亮點(diǎn)，可引發(fā)熱電離；自動(dòng)選擇性自動(dòng)選擇性 擇取弧柱能量（擇取弧柱能量（i.E.li.E.l）消耗最小處；）消耗最小處； “粘著粘著”性性 陽(yáng)極移動(dòng)時(shí)，斑點(diǎn)顯示陽(yáng)極移動(dòng)時(shí)，斑點(diǎn)顯示“拖拽拖拽”現(xiàn)像；現(xiàn)像； 跳動(dòng)性跳動(dòng)性 陽(yáng)極移動(dòng)或熔化時(shí)，不斷擇機(jī)跳動(dòng)；陽(yáng)極移動(dòng)或熔化時(shí)，不斷擇機(jī)跳動(dòng)； 斑點(diǎn)壓力：斑點(diǎn)壓力： 高速射出金屬蒸汽的反作用力；高速射出金屬蒸汽的反作用力； 高速正離子的撞擊力高速正離子的撞擊力（對(duì)陰極斑點(diǎn)）；（對(duì)陰極斑

14、點(diǎn)）； 高速電子的撞擊力高速電子的撞擊力（對(duì)陽(yáng)極斑點(diǎn)）；（對(duì)陽(yáng)極斑點(diǎn)）； 在相同工藝條件下，陽(yáng)極斑點(diǎn)壓力較陰極斑點(diǎn)的??；在相同工藝條件下，陽(yáng)極斑點(diǎn)壓力較陰極斑點(diǎn)的小； 斑點(diǎn)壓力會(huì)阻礙熔滴過(guò)渡；斑點(diǎn)壓力會(huì)阻礙熔滴過(guò)渡； 電弧中的電磁壓力差會(huì)促使電弧中的電磁壓力差會(huì)促使空間內(nèi)氣體向熔池方向流動(dòng)，形空間內(nèi)氣體向熔池方向流動(dòng)，形成連續(xù)的氣流沖向熔池，并且氣成連續(xù)的氣流沖向熔池，并且氣流的速度分布不同。流的速度分布不同。 這種這種由電弧推力引起高溫氣由電弧推力引起高溫氣流運(yùn)動(dòng)所形成的力流運(yùn)動(dòng)所形成的力稱為稱為電弧動(dòng)壓電弧動(dòng)壓力力。這種力實(shí)質(zhì)上是由弧柱中氣。這種力實(shí)質(zhì)上是由弧柱中氣流速度不同所引起的流體壓

15、力差流速度不同所引起的流體壓力差形成的，故形成的，故也稱為等離子流力。也稱為等離子流力。 電弧動(dòng)壓力電弧動(dòng)壓力大小大小與電流值、氣流強(qiáng)度、電弧長(zhǎng)度、電弧與電流值、氣流強(qiáng)度、電弧長(zhǎng)度、電弧形態(tài)、電極狀態(tài)形態(tài)、電極狀態(tài)等因素有關(guān)。它會(huì)對(duì)熔池（焊縫）形狀、熔滴等因素有關(guān)。它會(huì)對(duì)熔池（焊縫）形狀、熔滴過(guò)渡產(chǎn)生顯著影響，如促進(jìn)過(guò)渡產(chǎn)生顯著影響，如促進(jìn)射滴過(guò)渡射滴過(guò)渡、導(dǎo)致、導(dǎo)致 T 型熔池型熔池等。等。2、電弧動(dòng)壓力、電弧動(dòng)壓力（等離子流力）（等離子流力） 當(dāng)電極上形成斑點(diǎn)時(shí)會(huì)引發(fā)斑點(diǎn)力。當(dāng)電極上形成斑點(diǎn)時(shí)會(huì)引發(fā)斑點(diǎn)力。斑點(diǎn)力包含以下幾方面成分：斑點(diǎn)力包含以下幾方面成分：（1）帶電粒子的沖擊力，）帶電粒

16、子的沖擊力，在陰極斑點(diǎn)上在陰極斑點(diǎn)上表現(xiàn)較大；表現(xiàn)較大；（2）電磁收縮力，）電磁收縮力，是由于電流線在熔滴是由于電流線在熔滴底部集中引發(fā)的，同樣在陰極斑點(diǎn)上表底部集中引發(fā)的，同樣在陰極斑點(diǎn)上表現(xiàn)較大；現(xiàn)較大；（3）電極材料蒸發(fā)的反作用力，）電極材料蒸發(fā)的反作用力，也是在也是在陰極斑點(diǎn)上表現(xiàn)較大；陰極斑點(diǎn)上表現(xiàn)較大； 斑點(diǎn)力會(huì)阻礙熔滴過(guò)渡，也會(huì)對(duì)熔池產(chǎn)生一定的影響。斑點(diǎn)力會(huì)阻礙熔滴過(guò)渡，也會(huì)對(duì)熔池產(chǎn)生一定的影響。斑點(diǎn)力斑點(diǎn)力等離子流力等離子流力 促進(jìn)熔滴過(guò)渡斑點(diǎn)（壓）力斑點(diǎn)（壓）力 陰極陽(yáng)極，阻礙熔滴過(guò)渡爆破力存在于短路電弧焊接，當(dāng)熔爆破力存在于短路電弧焊接，當(dāng)熔滴與熔池發(fā)生短路時(shí)，電流急劇增滴

17、與熔池發(fā)生短路時(shí)，電流急劇增大，短路液柱中電流密度很高，溫大，短路液柱中電流密度很高，溫度急劇升高，使?jié)庵瑪喽a(chǎn)度急劇升高，使?jié)庵瑪喽a(chǎn)生沖擊力。生沖擊力。 爆破力可能使液柱金屬形成飛濺，爆破力可能使液柱金屬形成飛濺，也會(huì)對(duì)熔池及焊絲端部的液態(tài)金屬也會(huì)對(duì)熔池及焊絲端部的液態(tài)金屬造成沖擊，導(dǎo)致飛濺。造成沖擊，導(dǎo)致飛濺。爆破力爆破力細(xì)熔滴沖擊力細(xì)熔滴沖擊力 熔化極熔化極射流過(guò)渡焊接射流過(guò)渡焊接時(shí)，細(xì)熔滴顆粒在等離子流力作用下時(shí)，細(xì)熔滴顆粒在等離子流力作用下高速?zèng)_向熔池，形成沖擊力。此力使熔池底部的熔深加大。高速?zèng)_向熔池，形成沖擊力。此力使熔池底部的熔深加大。（1 1）氣體介質(zhì)）氣體介質(zhì)

18、 導(dǎo)熱性好、多原子氣體、氣壓氣流量大，均會(huì)導(dǎo)熱性好、多原子氣體、氣壓氣流量大，均會(huì)使斑點(diǎn)壓力增大，阻礙熔滴過(guò)渡使斑點(diǎn)壓力增大，阻礙熔滴過(guò)渡（大熔滴的形成又阻礙等離子流力的（大熔滴的形成又阻礙等離子流力的形成，更加不利）。形成，更加不利）。如如CO2氣保護(hù)焊；氣保護(hù)焊；3、電弧力的主要影響因素、電弧力的主要影響因素（2）電流及電壓（弧長(zhǎng)）電流及電壓（弧長(zhǎng)）電流增大，電磁收縮力、等離子流力增大；電流增大，電磁收縮力、等離子流力增大；電壓（弧長(zhǎng)）增大，電磁收縮力、等離子流力減小電壓（弧長(zhǎng)）增大，電磁收縮力、等離子流力減?。ㄊ腔≈ㄊ腔≈?直徑膨脹而致電流密度減小的緣故）直徑膨脹而致電流密度減小的緣故

19、）；（4）焊絲（電極）極性）焊絲（電極）極性TIG焊時(shí)，鎢極接負(fù)：焊時(shí)，鎢極接負(fù)：允許流過(guò)較大的電流，陰極區(qū)收縮的允許流過(guò)較大的電流，陰極區(qū)收縮的程度大，將形成錐度較大的錐形電弧，產(chǎn)生的軸向推力大，程度大，將形成錐度較大的錐形電弧，產(chǎn)生的軸向推力大，電弧壓力也大。反之，鎢極接正則電弧壓力較小，主要是電弧壓力也大。反之，鎢極接正則電弧壓力較小，主要是因?yàn)殒u極端部直徑較大，同時(shí)電弧在鎢極上的覆蓋面積較因?yàn)殒u極端部直徑較大，同時(shí)電弧在鎢極上的覆蓋面積較大，形成的電磁力和等離子流力小。大，形成的電磁力和等離子流力小。MIG焊時(shí)焊絲接負(fù)：焊時(shí)焊絲接負(fù)：熔滴受到正離子的沖擊，既有較大的斑熔滴受到正離子的沖

20、擊，既有較大的斑點(diǎn)力作用在熔滴上，使熔滴長(zhǎng)大，不能順利過(guò)渡，又不能點(diǎn)力作用在熔滴上，使熔滴長(zhǎng)大，不能順利過(guò)渡，又不能形成很強(qiáng)的電磁力和等離子流力，因此電弧力小；在焊絲形成很強(qiáng)的電磁力和等離子流力，因此電弧力??；在焊絲接正時(shí)所受到的斑點(diǎn)力小，有利于細(xì)小的熔滴過(guò)渡，有接正時(shí)所受到的斑點(diǎn)力小，有利于細(xì)小的熔滴過(guò)渡，有較大的電磁力和等離子流力，電弧壓力較大。較大的電磁力和等離子流力，電弧壓力較大。（3）焊絲（焊條）直徑）焊絲（焊條）直徑 在相同電流下，直徑小，電流密度增大，電磁力、等離在相同電流下，直徑小，電流密度增大，電磁力、等離子流力加大；子流力加大；（5）鎢極端部形狀）鎢極端部形狀 鎢極端部的角

21、度為鎢極端部的角度為45時(shí)，具有最大的電弧壓力。時(shí)，具有最大的電弧壓力。 有時(shí)為有時(shí)為了對(duì)電弧力加以限制，可以把鎢極最前端磨出一定尺寸的平臺(tái)，了對(duì)電弧力加以限制，可以把鎢極最前端磨出一定尺寸的平臺(tái)，減小電弧靜壓力和等離子氣流。減小電弧靜壓力和等離子氣流。 當(dāng)把鎢極前端加工成空心形狀時(shí)當(dāng)把鎢極前端加工成空心形狀時(shí)(在電弧在電弧激光同心復(fù)合能激光同心復(fù)合能源中使用源中使用)，電弧壓力亦有明顯降低。，電弧壓力亦有明顯降低。脈動(dòng)電流脈動(dòng)電流 在電流極性及平均值相同的情在電流極性及平均值相同的情況下，脈沖電流下的電弧壓力較況下，脈沖電流下的電弧壓力較大，尤其是高頻脈沖下較為顯大，尤其是高頻脈沖下較為顯（

22、電（電極端部的導(dǎo)電區(qū)半徑減小所致）極端部的導(dǎo)電區(qū)半徑減小所致）。所謂直流電弧是指電弧所謂直流電弧是指電弧(電極電極)極性極性不發(fā)生變化的電弧，其最大特點(diǎn)是不發(fā)生變化的電弧，其最大特點(diǎn)是穩(wěn)定性好。根據(jù)電流形式的不同，穩(wěn)定性好。根據(jù)電流形式的不同，可以有恒定電流下的直流電弧和變可以有恒定電流下的直流電弧和變動(dòng)電流下的直流電弧。動(dòng)電流下的直流電弧。 變動(dòng)電流下的直流電弧是指焊變動(dòng)電流下的直流電弧是指焊接電流隨時(shí)間以某種規(guī)律變化著，接電流隨時(shí)間以某種規(guī)律變化著，包括低頻脈沖電弧、中等頻率脈沖包括低頻脈沖電弧、中等頻率脈沖電弧、高頻脈沖電弧等。按照一定電弧、高頻脈沖電弧等。按照一定規(guī)律變化的脈動(dòng)直流電弧

23、在薄件焊規(guī)律變化的脈動(dòng)直流電弧在薄件焊接、特殊材料焊接、焊縫成形控接、特殊材料焊接、焊縫成形控制、焊接熱輸入量控制、熔滴過(guò)渡制、焊接熱輸入量控制、熔滴過(guò)渡控制等方面起到重要作用?？刂频确矫嫫鸬街匾饔谩Ａ?、直流電弧與交流電弧1、直流電弧、直流電弧當(dāng)電弧兩個(gè)電極材料不同時(shí)，由于電子發(fā)射能力的不同，電弧兩種極性狀態(tài)將流過(guò)不同的電流值，即在電弧和焊接回路中出現(xiàn)正負(fù)半波電流不同的情況，正負(fù)半波電流的差值稱作直流分量，主要出現(xiàn)在使用普通交流焊機(jī)TIG焊接時(shí)，其中以鋁合金焊接最為突出。 2、交流電弧、交流電弧 交流電弧是指電弧交流電弧是指電弧(電極電極)極性隨時(shí)間交替變化的電弧，也極性隨時(shí)間交替變化的電弧

24、，也就是焊接電流方向按照一定的時(shí)間間隔變化。就是焊接電流方向按照一定的時(shí)間間隔變化。（1）交流電弧的燃燒特點(diǎn)）交流電弧的燃燒特點(diǎn)交流電弧每半個(gè)周波極性反轉(zhuǎn)一次，當(dāng)產(chǎn)生極性轉(zhuǎn)換時(shí)，都存在電流過(guò)零問(wèn)題造成電弧不穩(wěn)定。因此，焊接應(yīng)用中需要對(duì)交流電弧采取穩(wěn)弧或再引燃措施。當(dāng)電弧兩個(gè)電極材料不同時(shí)，由于電子當(dāng)電弧兩個(gè)電極材料不同時(shí)，由于電子發(fā)射能力的不同，電弧兩種極性狀態(tài)將流過(guò)發(fā)射能力的不同，電弧兩種極性狀態(tài)將流過(guò)不同的電流值，即在電弧和焊接回路中出現(xiàn)不同的電流值，即在電弧和焊接回路中出現(xiàn)正負(fù)半波電流不同的情況，正負(fù)半波電流的正負(fù)半波電流不同的情況，正負(fù)半波電流的差值稱作直流分量，主要出現(xiàn)在使用普通交差

25、值稱作直流分量，主要出現(xiàn)在使用普通交流焊機(jī)流焊機(jī)TIG焊接時(shí)，其中以鋁合金焊接最為焊接時(shí)，其中以鋁合金焊接最為突出。突出。 （1）交流電弧的燃燒特點(diǎn)）交流電弧的燃燒特點(diǎn)交流電弧每半個(gè)周波極性反轉(zhuǎn)一次，當(dāng)產(chǎn)生極性轉(zhuǎn)換時(shí)，交流電弧每半個(gè)周波極性反轉(zhuǎn)一次，當(dāng)產(chǎn)生極性轉(zhuǎn)換時(shí)，都存在電流過(guò)零問(wèn)題造成電弧不穩(wěn)定。因此，焊接應(yīng)用中需都存在電流過(guò)零問(wèn)題造成電弧不穩(wěn)定。因此，焊接應(yīng)用中需要對(duì)交流電弧采取穩(wěn)弧或再引燃措施。要對(duì)交流電弧采取穩(wěn)弧或再引燃措施。交流電弧產(chǎn)熱及力的特性交流電弧產(chǎn)熱及力的特性目前，在鋁合金焊接中，一般都使用特殊的交流目前，在鋁合金焊接中，一般都使用特殊的交流電源，比如方波交流電源、逆變式中

26、頻交流電源、變電源，比如方波交流電源、逆變式中頻交流電源、變極性電源等，可根據(jù)需要，人為構(gòu)造出正負(fù)半波不平極性電源等，可根據(jù)需要，人為構(gòu)造出正負(fù)半波不平衡電流。衡電流。對(duì)于交流對(duì)于交流TIG焊電弧，在電極為負(fù)的半波，母材作為陽(yáng)極產(chǎn)焊電弧，在電極為負(fù)的半波，母材作為陽(yáng)極產(chǎn)熱量大，電弧的熱量約熱量大，電弧的熱量約70給予了母材，用于母材熔化，同時(shí)給予了母材，用于母材熔化，同時(shí)電弧燃燒穩(wěn)定；電弧燃燒穩(wěn)定； 在電極為正的半波，電極產(chǎn)熱量相對(duì)較大，容在電極為正的半波，電極產(chǎn)熱量相對(duì)較大，容易燒損，因而只能在很小的電流下長(zhǎng)時(shí)間工作，然而此時(shí)母材易燒損，因而只能在很小的電流下長(zhǎng)時(shí)間工作，然而此時(shí)母材作為陰極

27、，具有清除表面的氧化膜的作用，能夠連續(xù)破壞母材作為陰極，具有清除表面的氧化膜的作用，能夠連續(xù)破壞母材表面上電弧覆蓋區(qū)域的氧化物。表面上電弧覆蓋區(qū)域的氧化物。 鋁、鎂及其合金、鈹銅等有色金屬的表面存在一層致密的鋁、鎂及其合金、鈹銅等有色金屬的表面存在一層致密的氧化膜，熔點(diǎn)很高，阻礙電弧熱量傳入母材，并且容易造成焊氧化膜，熔點(diǎn)很高，阻礙電弧熱量傳入母材，并且容易造成焊縫夾渣、氣孔等缺陷，所以必須去除材料表面的氧化膜才能實(shí)縫夾渣、氣孔等缺陷，所以必須去除材料表面的氧化膜才能實(shí)現(xiàn)良好的焊接，是交流現(xiàn)良好的焊接，是交流TIG焊成功應(yīng)用的典范。焊成功應(yīng)用的典范。交流電弧的應(yīng)用交流電弧的應(yīng)用電弧的挺直性電弧

28、的挺直性 (arc stiffness) 電弧挺直性是指電弧作為柔性導(dǎo)體具有抵抗外界干擾、電弧挺直性是指電弧作為柔性導(dǎo)體具有抵抗外界干擾、力求保持焊接電流沿電極軸線方向流動(dòng)的性能。力求保持焊接電流沿電極軸線方向流動(dòng)的性能。 電弧挺直性是由自身磁收縮力、等離子流力等賦予的，電弧挺直性是由自身磁收縮力、等離子流力等賦予的，也是流過(guò)電極棒中的電流在電弧空間形成的磁力線與電弧電也是流過(guò)電極棒中的電流在電弧空間形成的磁力線與電弧電流之間產(chǎn)生的電磁力作用的結(jié)果。它流之間產(chǎn)生的電磁力作用的結(jié)果。它能保持弧柱軸線與工件能保持弧柱軸線與工件成一定傾角。成一定傾角。（1）自身磁場(chǎng)的作用）自身磁場(chǎng)的作用自身磁場(chǎng)自身

29、磁場(chǎng)：產(chǎn)生收縮力，促使熔滴過(guò)渡，加大熔深，：產(chǎn)生收縮力，促使熔滴過(guò)渡，加大熔深， 增大電弧剛直性；增大電弧剛直性； 引起磁偏吹、電弧不穩(wěn)，影響焊縫成形；引起磁偏吹、電弧不穩(wěn)，影響焊縫成形； 當(dāng)電弧的挺直性較強(qiáng)時(shí)，若電極傾斜，則電弧的指向亦當(dāng)電弧的挺直性較強(qiáng)時(shí)，若電極傾斜，則電弧的指向亦隨之傾斜，電弧中心線沿著電極的傾斜方向伸展，電弧宛如隨之傾斜，電弧中心線沿著電極的傾斜方向伸展，電弧宛如是在電極軸向上固定的固體棒。是在電極軸向上固定的固體棒。 電弧的挺直性隨電流值的增大而增大電弧的挺直性隨電流值的增大而增大。電流越大，電弧。電流越大，電弧自身磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，電弧越受拘束，電弧的挺直性也就越大。自身磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，電弧越受拘束，電弧的挺直性也就越大。此外，電