第一節(jié)焊接電弧物理基礎(chǔ)公開課一等獎(jiǎng)省優(yōu)質(zhì)課大賽獲獎(jiǎng)?wù)n件

第一章焊接電弧基礎(chǔ)知識(shí)焊接電弧焊接電弧物理基礎(chǔ)1.11.2焊接電弧特征1.31.4焊接電弧引弧與穩(wěn)定性焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)本章提醒本章重點(diǎn)：①電弧導(dǎo)電原理；②焊接電弧引??；③焊接電弧結(jié)構(gòu)；④焊接電弧特征；⑤焊接電弧穩(wěn)定性；本章難點(diǎn)：焊接電弧電特征、熱學(xué)特征及力學(xué)特征。學(xué)習(xí)方法提議：①重在掌握基本概念，從能量源角度了解電弧基本特征，體會(huì)電弧穩(wěn)定性對(duì)焊接過(guò)程作用。②對(duì)于包括到物理學(xué)知識(shí)，無(wú)須追求過(guò)深、過(guò)細(xì)。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)

氣體鎢電弧

氣體金屬熔化電弧1.1.1焊接電弧概念定義:在一定條件，兩電極間氣體發(fā)生強(qiáng)而有力、持久放電現(xiàn)象。電弧特點(diǎn)：低電壓、大電流、溫度高、亮度大焊接電弧分類及其特點(diǎn)（1）按電流種類可分為：交流電弧、直流電弧和脈沖電弧(包含高頻脈沖電弧)。（2）按電弧狀態(tài)可分為：自由電弧和壓縮電弧。（3）按電極材料可分為：熔化極電弧和不熔化極電弧。不熔化極電弧熔化極電弧電極本身在焊接過(guò)程中不熔化，沒(méi)有金屬熔滴過(guò)渡，通常都采取惰性氣體(如氬氣、氦氣等)保護(hù)，電極多采取鎢極或鎢極摻有少許稀土金屬，如釷或鈰等。

作為電弧一個(gè)極，在焊接電弧燃燒過(guò)程中是不停熔化并過(guò)渡到熔池中去；明弧電極也有兩種，一個(gè)是在金屬絲表面敷有涂料，如焊條，另一個(gè)是光焊絲)。埋弧焊采取是光焊絲，電弧在焊劑中燃燒，焊劑中也含有穩(wěn)弧元素，電弧燃燒很穩(wěn)定。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)1.1.2

電弧中帶電粒子起源產(chǎn)生電弧條件：1.有帶電粒子；2.兩極間必須有一定強(qiáng)度電場(chǎng)。帶電粒子產(chǎn)生：1.氣體電離；2.電極發(fā)射。等離子體：電離氣體含有與通常狀態(tài)下氣體所不一樣性質(zhì)，被稱作等離子體。等離子體由數(shù)量幾乎相等電子、離子和中性粒子組成。整體呈電中性?！?dú)庀吨兄行粤Ｗ颖浑婋x產(chǎn)生電子和離子?！娫唇?jīng)過(guò)電極（陰極）向電弧區(qū)發(fā)射電子。

——其它還有解離、激勵(lì)、負(fù)離子、復(fù)合等過(guò)程。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)（1）電離和激勵(lì)（電?。╇婋x：中性離子存在于電弧空間（氣隙）中，當(dāng)處于高能量狀態(tài)時(shí)，其電子軌道上電子脫離約束，分離成電子和離子。分子原子電子和正離子激勵(lì)：原子中電子接收外部能量，從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。

電離電壓：

氣體>金屬堿性金屬Ui低1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)電離種類：a.熱電離：在高溫氣體狀態(tài)下，一部分粒子因?yàn)榕鲎捕l(fā)生電離現(xiàn)象。

——各個(gè)粒子速度在某一瞬間是不一樣——高速粒子激烈碰撞：彈性碰撞，粒子結(jié)構(gòu)不變，內(nèi)能守恒；非彈性碰撞，粒子結(jié)構(gòu)改變，內(nèi)能改變—發(fā)生電離、激勵(lì)。

1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)

b.場(chǎng)致電離：電場(chǎng)作用下，電子加速，與其它粒子發(fā)生碰撞而使粒子電離?！娮雍写笥赪i能量，電弧中場(chǎng)致電離，主要由電子和中性粒子非彈性碰撞引發(fā)?！⒉皇侨看笥陔婋x能Wi電子都能使中性粒子電離，存在電離概率，電離電壓越高氣體，電離概率越低。

電離概率1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)

c.光電離：中性粒子接收光輻射作用，大于其電離能時(shí)，產(chǎn)生電離現(xiàn)象?！Ｗ咏邮展廨椛洳ㄩL(zhǎng)小于臨界波長(zhǎng)：

λ0=1236/Ui

產(chǎn)生光輻射電離。

注意：弧柱區(qū)，熱電離為主要電離路徑；陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，場(chǎng)致電離為主要電離路徑；光電離，產(chǎn)生電離次要路徑。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)氣體電離度α：電弧氣氛被電離程度，與溫度、氣體壓力、氣體電離電壓等原因相關(guān)。

1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)單一氣體電離度及電離平衡

等離子體電離度

單一氣體電離平衡組成1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)混合氣體電離度：

混合氣體電離平衡不是各氣體各自獨(dú)立，而是電離所產(chǎn)生全部電子共用，并與正負(fù)兩種離子相平衡，各氣體電離程度取決于Ui。

——電離度與引弧及燃弧穩(wěn)定性關(guān)系1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)（2）電子發(fā)射(電極)

——電弧穩(wěn)定性同陰極電子發(fā)射難易程度相關(guān)。

——自由電子：金屬中電子能夠在離子晶格內(nèi)自由、無(wú)規(guī)則移動(dòng)。

——使一個(gè)電子飛出金屬表面所需要最低外加能量，即逸出功：Ww，對(duì)應(yīng)電壓成為逸出電壓：Uw。其中：

Ww=eUw

引弧穩(wěn)弧金屬種類WFeAlCuKCaMg逸出功/eV純金屬4.544.484.254.362.022.123.78金屬氧化物3.923.93.850.461.83.311.1焊接電弧物理基礎(chǔ)電子發(fā)射種類：a.熱發(fā)射：當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬表面自由電子克服吸引力逸出到金屬外部現(xiàn)象。

b.場(chǎng)致發(fā)射：電場(chǎng)作用下，電極表面自由電子取得能量克服靜電引力逸出金屬現(xiàn)象。

c.光發(fā)射：當(dāng)金屬電極表面接收光量子，使自由電子能量增加致飛出電極表面?！娀『笗r(shí)，光發(fā)射為次要原因?！粠ё呓饘俦砻婺芰?，對(duì)電極無(wú)冷卻作用。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)

d.碰撞發(fā)射：電子或正離子從外部高速撞擊陰極表面，把能量傳遞給金屬內(nèi)部自由電子，致電子能量增加而發(fā)射出來(lái)，也稱二次電子發(fā)射?！x子碰撞陰極引發(fā)電子發(fā)射必要條件：Wk+Wi≥2Ww1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)（3）負(fù)離子產(chǎn)生

——中性粒子捕捉電子形成負(fù)離子?！獪囟仍降驮接欣谪?fù)離子形成，所以負(fù)離子多存在于電弧外圍。——負(fù)離子質(zhì)量大、運(yùn)動(dòng)速度低，不能有效參加導(dǎo)電。

——負(fù)離子產(chǎn)生使電子數(shù)量降低，不利于電弧導(dǎo)電、電弧穩(wěn)定。例：交流電弧電流過(guò)零。1.1焊接電弧物理基礎(chǔ)1.1.3帶電粒子消失

——帶電粒子經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、復(fù)合等過(guò)程消失。

——復(fù)合多發(fā)生在溫度較低電弧空間。例：交流電弧電流過(guò)零電弧穩(wěn)定性。

——電弧穩(wěn)定“燃燒”時(shí)，帶電粒子產(chǎn)生和消失處于動(dòng)平衡狀態(tài)。1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)1.2.1焊接電弧結(jié)構(gòu)——焊接電弧由三部分組成：陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)、弧柱區(qū)?！娀‰妷骸㈥帢O壓降、

弧柱壓降、陽(yáng)極壓降。

Ua=UK+UC+UA1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)1.2.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

（1）弧柱區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

——溫度處于5000K～50000K之間，處于熱平衡狀態(tài)；——以熱電離為主；——產(chǎn)熱=散熱，電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機(jī)械能。1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

——弧柱中全部或大部分雙原子氣體分子分解為原子，其中較大百分比原子又深入分解為電子和陽(yáng)離子，電子被中性粒子捕捉成為少許負(fù)離子?；≈臻g展現(xiàn)為電中性；——弧柱電流由上述帶電粒子移動(dòng)形成，電子流占99.9%，離子流占0.1%；最小電壓原理：在電流和周圍條件一定時(shí)，穩(wěn)定燃燒電弧會(huì)自動(dòng)選擇最適合斷面，保持能量消耗最小。P=ELI經(jīng)過(guò)最小電壓原理能夠解釋電弧過(guò)程中許多現(xiàn)象。如：冷卻散熱增加收縮斷面維持熱平衡。斷面過(guò)小電流密度大電場(chǎng)強(qiáng)度增加能量過(guò)高斷面擴(kuò)展。

1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)（2）陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

陰極發(fā)射電子，產(chǎn)生電子流，接收弧柱正離子流。其中，電子流比率占總電流60%以上。

1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

陰極區(qū)導(dǎo)電類型：

a.熱發(fā)射型：對(duì)于鎢、碳等高熔點(diǎn)陰極，電流大時(shí)，溫度高，熱發(fā)射占主導(dǎo)地位，向弧柱區(qū)提供電子（陰極外區(qū)域電子流比率與弧柱相同99.9%），空間電荷總和為零，呈電中性，陰極表面電流密度與弧柱相近103A/cm2，此種導(dǎo)電機(jī)構(gòu)不形成陰極斑點(diǎn)，陰極區(qū)電壓降很小。

1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)b.場(chǎng)致發(fā)射型：對(duì)于Fe、Cu等低熔點(diǎn)陰極，陰極溫度低，熱發(fā)射不足，陰極區(qū)形成正離子堆積，產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，造成場(chǎng)致發(fā)射，電子被加速，撞擊弧柱中性粒子，使其電離。陰極形成陰極斑點(diǎn)。

陰極壓降區(qū)電子流和離子流1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)c.等離子型：低氣壓鎢極或冷陰極、小電流時(shí)，在陰極前面形成高亮度空間，在該空間以熱電離形式為主。

過(guò)程：陰極前方產(chǎn)生高溫區(qū)，粒子電離正離子撞擊陰極并與電子復(fù)合，釋放大量能量陰極電離，復(fù)合中性粒子被彈回，繼續(xù)提升陰極前方溫度，形成輝點(diǎn)電子進(jìn)入弧柱區(qū)，形成電子流。電流密度:(3~7)x104A/cm21.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

——熱陰極：W、C等高熔點(diǎn)陰極，大電流，電流密度>103A/cm2；

——冷陰極：Fe、Cu、Al等低熔點(diǎn)陰極，產(chǎn)生陰極斑點(diǎn)；——陰極斑點(diǎn)：當(dāng)陰極屬于場(chǎng)致發(fā)射型時(shí)，在陰極表面，電弧會(huì)自動(dòng)尋找最有利區(qū)域發(fā)射電子，該區(qū)域電流密度、溫度、發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其它區(qū)域，稱作陰極斑點(diǎn)區(qū)，或陰極斑點(diǎn)；1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

——陰極斑點(diǎn)跳動(dòng)：尋找最小逸出電壓區(qū)域，即氧化膜附著區(qū)；熱陰極斑點(diǎn)不動(dòng)，冷陰極跳動(dòng)。——陰極清理作用（陰極霧化作用）：陰極斑點(diǎn)總是趨向于尋找逸出功最小區(qū)域，即氧化膜區(qū)，使正離子撞擊破碎氧化膜，露出潔凈光亮金屬。

陰極斑點(diǎn)跳動(dòng)1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)（3）陽(yáng)極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)——接收來(lái)自弧柱占電流99.9%電子流，發(fā)送占電流0.1%正離子流；

陽(yáng)極區(qū)帶電粒子運(yùn)動(dòng)和電位分布1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

——陽(yáng)極本身不發(fā)射正離子，主要經(jīng)過(guò)熱電離、場(chǎng)致電離提供正離子；——熱電離：大電流密度時(shí)，金屬蒸發(fā)，電離能減小，陽(yáng)極區(qū)熱電離增加；——場(chǎng)致電離：小電流密度時(shí)，UA增大，陽(yáng)極區(qū)場(chǎng)致電離增加；——陽(yáng)極斑點(diǎn)：電弧燃燒時(shí)，陽(yáng)極表面集中接收電子光亮區(qū)域，稱作陽(yáng)極斑點(diǎn)區(qū)，或陽(yáng)極斑點(diǎn).1.2焊接電弧導(dǎo)電機(jī)構(gòu)實(shí)例：GMAW焊接直流反極性接法：工件接負(fù)極，電極即焊絲接正極接法。——有利于陽(yáng)極受熱熔化焊絲；——有利于熔滴過(guò)渡；——對(duì)于焊接鋁合金等有色金屬，有利于利用陰極清理作用破碎高熔點(diǎn)氧化膜；

直流反極性接法1.3焊接電弧特征1.3.1焊接電弧電特征

（1）電弧靜特征：焊接電弧靜特征是指在某一電弧長(zhǎng)度、穩(wěn)定保護(hù)氣流量和電極條件下（還應(yīng)包含其它穩(wěn)定條件），改變電弧電流數(shù)值，在電弧到達(dá)穩(wěn)定燃燒狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)電弧電壓改變。

電弧靜特征曲線

GTA焊接電弧1.3焊接電弧特征靜特征曲線分區(qū)：下降特征區(qū)、平特征區(qū)、上升特征區(qū)。

下降特征區(qū)：小電流區(qū)間

平特征區(qū)：中等電流區(qū)間

上升特征區(qū)：大電流區(qū)間原理：主要是由陰極區(qū)壓降Uk+陽(yáng)極區(qū)壓降UA

+弧柱壓降Uc之和。1.3焊接電弧特征注意：電弧靜特征曲線與電弧本身形態(tài)、電弧燃燒環(huán)境、電弧產(chǎn)熱與散熱平衡、電極材料等原因相關(guān)。不一樣條件下，曲線形狀差異巨大。如鎢極氬弧焊含有顯著三個(gè)階段；鋁合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊幾乎看不到下降特征；埋弧焊呈下降特征。1.3焊接電弧特征（2）焊接電弧動(dòng)特征：對(duì)于一定弧長(zhǎng)電弧，當(dāng)電弧電流發(fā)生連續(xù)快速改變時(shí)，電弧電壓與電流瞬時(shí)值之間關(guān)系，稱為焊接電弧動(dòng)特征。反應(yīng)電弧導(dǎo)電性能對(duì)電流改變響應(yīng)能力。直流電弧動(dòng)特征直流脈動(dòng)焊接電流直流脈動(dòng)電流動(dòng)特征1.3焊接電弧特征交流電弧動(dòng)特征

1.3焊接電弧特征1.3.2焊接電弧熱學(xué)特征

電弧燃燒能量轉(zhuǎn)變：

P=PC+Pk+PA=IUC+IUk+IUA

或P=IUa=I（UC+Uk+UA）

（1）電弧產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)

電弧弧柱、陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)熱特征各不相同

電能熱能:主要是熱能轉(zhuǎn)變傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射光能：可見光、紅外線、紫外線等輻射機(jī)械能：機(jī)械波，包含可聽聲波、超聲波、聲發(fā)射等磁能：輻射1.3焊接電弧特征

a.陰極區(qū)產(chǎn)熱特征能量取得:1.電子從陰極表面發(fā)射后,電子流穿過(guò)陰極區(qū)被陰極壓降Uk加速，在單位時(shí)間里取得能量fIUk。f為電子流比率。2.正離子流抵達(dá)陰極前，被陰極壓降Uk加速，單位時(shí)間內(nèi)取得（1-f）IUk。

3.正離子在陰極表面與電子復(fù)合釋放出原來(lái)電離時(shí)所吸收能量（1-f）IUi。能量消耗：

1.陰極表面發(fā)射電子流在單位時(shí)間消耗逸出功fIUw。Uw為逸出電壓。

2.正離子在陰極表面拉出電子與之復(fù)合，單位時(shí)間消耗逸出功

（1-f）IUw。

3.在陰極區(qū)終端，中性粒子電離成電子和正離子時(shí)單位時(shí)間內(nèi)消耗電離能（1-f）IUi。

4.從陰極區(qū)終端進(jìn)入弧柱區(qū)電子流應(yīng)含有與弧柱區(qū)溫度相對(duì)應(yīng)熱能，這部分有陰極區(qū)提供，其功率為IUT。陰極區(qū)單位時(shí)間內(nèi)得到熱能Pk=I（Uk-UW-UT）陰極區(qū)得到能量用于熔化陰極，并有一部分散失在周圍氣體中。1.3焊接電弧特征b.陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)熱特征因?yàn)殛?yáng)極區(qū)向弧柱區(qū)輸送正離子流只占總電流0.1%左右，所以陽(yáng)極區(qū)主要是由電子組成，尤其是在陽(yáng)極表面電流由100%電子流組成，所以，陽(yáng)極區(qū)只考慮陽(yáng)極接收電子所產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換。能量取得：1.電子流穿過(guò)陽(yáng)極區(qū)被陽(yáng)極壓降UA加速，單位時(shí)間內(nèi)取得能量IUA。

2.電子流被拉進(jìn)陽(yáng)極時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)釋放出逸出功IUw。

3.電子流從弧柱帶來(lái)與弧柱溫度相對(duì)應(yīng)熱能IUT。單位時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極取得能量：PA=I（UA+UW+UT）

陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)熱用于加熱、熔化作為陽(yáng)極母材或焊絲，一部分散失在氣體中。1.3焊接電弧特征c.弧柱區(qū)產(chǎn)熱特征能量取得：1.在弧柱壓降Uc下電子和正離子被加速，單位時(shí)間內(nèi)取得能量IUc。

2.從陰極區(qū)進(jìn)入弧柱區(qū)電子流帶來(lái)99.9%IUT。

3.弧柱周圍發(fā)生正負(fù)粒子復(fù)合所釋放出來(lái)電離能Wi。能量消耗：

1.離開弧柱區(qū)進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)電子流所帶走能量99.9%IUT。

2.弧柱中心部位發(fā)生中性粒子電離消耗電離能，與周圍正負(fù)粒子復(fù)合釋放電離能Wi基本相等?；≈鶇^(qū)為主熱源：Pc=IUc弧柱產(chǎn)生能量大部分經(jīng)過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)散失在周圍氣體中。只有少部分用來(lái)加熱焊絲和焊件。1.3焊接電弧特征

（2）電弧溫度分布a.電弧軸向溫度分布——兩極區(qū)低弧柱區(qū)高1.3焊接電弧特征

b.電弧徑向溫度分布——中心高四面低，主要是因?yàn)樵娇客馍⑹г綇?qiáng)。

1.3焊接電弧特征d.影響電弧溫度分布原因

焊接電流：隨I增大，T增大電極斑點(diǎn)處：T高弧長(zhǎng)：影響溫度分布、電弧形態(tài)

陽(yáng)極材料：種類、沸點(diǎn)、導(dǎo)熱性、幾何尺寸。

保護(hù)氣成份：當(dāng)氣體介質(zhì)里面還有較低電離能物質(zhì)（如堿金屬蒸氣），即使能提升穩(wěn)定性，不過(guò)溫度有所降低。當(dāng)含有F時(shí)，溫度升高。

環(huán)境條件：冷卻條件、氣壓條件、空間散熱1.3焊接電弧特征

（3）焊接電弧熱效率η

電弧產(chǎn)熱一部分熱量會(huì)經(jīng)過(guò)對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等形式散失，所以會(huì)存在熱效率問(wèn)題。電弧功率：

P=IUa=I(UC+UA+Uk)電弧有效功率：

P’=ηP

η——熱效率，與焊接方法、電弧電壓相關(guān)。1.3焊接電弧特征慣用焊接方法大致熱效率如表：焊接方法熱效率η/%埋弧焊80-90焊條電弧焊65-85TIG焊65-70CO2焊75-901.3焊接電弧特征1.3.3焊接電弧力學(xué)特征電弧力與熔池形態(tài)、熔深尺寸、熔滴過(guò)渡、焊縫成形等都有親密關(guān)系。也是形成不規(guī)則焊縫、產(chǎn)生缺點(diǎn)、造成焊接飛濺直接原因。1.3.3.1電弧力類型及作用a.電磁收縮力（電弧靜壓力）

決定熔池輪廓，影響焊縫成形形成原因：電磁收縮效應(yīng)

平行導(dǎo)線電磁力1.3焊接電弧特征圓柱形電弧模型

電弧內(nèi)電磁力液態(tài)熔滴中電磁力收縮效應(yīng)1.3焊接電弧特征

焊接電弧模型實(shí)際圓錐形電弧模型1.3焊接電弧特征

b.等離子流力（電弧動(dòng)壓力）

決定熔深，影響焊縫形狀，促進(jìn)熔滴過(guò)渡，攪拌熔池，增加電弧挺直度。

形成原因：等離子氣流高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣動(dòng)力。連續(xù)不停等離子氣流抵達(dá)工件表面時(shí)形成一個(gè)附加壓力，稱作等離子流力。

電弧等離子氣流產(chǎn)生1.3焊接電弧特征

——在MIG焊中，是形成熔滴射流過(guò)渡一項(xiàng)主要原因?！贕TAW焊接中，因電弧收縮程度不一樣對(duì)形成熔池形狀有較大影響。

電弧等離子流力對(duì)焊縫影響1.3焊接電弧特征影響等離子流力原因：——焊接電流：I增加，等離子流力增大；——GTAW焊接電極端部形狀：——————θ減小，等離子流力增加——焊絲直徑：電弧截面增大，等離子流力減?。?/p>

——?dú)怏w介質(zhì)：比如CO2氣體冷卻效應(yīng)下，電弧減小散熱而收縮，等離子流力增大。1.3焊接電弧特征

c.斑點(diǎn)力

形成原因：斑點(diǎn)上導(dǎo)熱和導(dǎo)電特點(diǎn)。

三種力組成：帶電粒子對(duì)電極撞擊力由：m正>m電FC>FA電磁收縮力

由：陰極斑點(diǎn)尺寸<陽(yáng)極斑點(diǎn)尺寸

——電流密度：jC>jA——FC>FA蒸發(fā)反作用力由：電流密度：jC>jA

——TC>TA——FC>FA1.3焊接電弧特征

主要提醒：

GMAW焊接方法中，因?yàn)殛?yáng)極斑點(diǎn)力通常比陰極斑點(diǎn)力小，焊絲接陽(yáng)極時(shí)，阻止熔滴過(guò)渡作用力??；焊絲接陰極時(shí)，阻止熔滴過(guò)渡作用力大。為降低斑點(diǎn)力對(duì)熔滴下落妨礙，有利于熔滴過(guò)渡，對(duì)于熔化極氣保焊多采取直流反極性接法，即工件接負(fù)極，焊槍接正極。1.3焊接電弧特征d.爆破力

條件：熔滴短途經(jīng)渡造成飛濺產(chǎn)生

e.熔滴沖擊力條件：射流過(guò)渡

對(duì)熔池造成沖擊1.3焊接電弧特征1.3.3.2電弧力影響原因a.焊接電流和電弧電壓（弧長(zhǎng)）I增大，電弧力增加

弧長(zhǎng)增大，即電弧電壓增大，電弧力減小

MIG焊電流與電弧力關(guān)系

MIG焊電弧電壓與電弧力關(guān)系1.3焊接電弧特征

b.焊絲直徑

焊絲越細(xì)，電流密度越大，電磁力越大，等離子流力隨之增大，總電弧力增大。c.電極（焊絲）極性GTAW焊接DCSP接法：鎢極接負(fù)，允許經(jīng)過(guò)電流大，陰極電弧收縮大，形成大錐度電弧，使電弧力增大；GTA焊接電弧力與電極極性關(guān)系1.3焊接電弧特征熔化極（焊絲）接負(fù)：斑點(diǎn)力大，電磁力和等離子流力弱，使電弧力較?。蝗刍瘶O（焊絲）接正：斑點(diǎn)力小，熔滴小，電磁力和等離子流力大，使電弧力較大。

MIG焊電弧力與電主動(dòng)性關(guān)系1.3焊接電弧特征

d.氣體介質(zhì)

導(dǎo)熱性強(qiáng)氣體、多原子或密度大氣體能引發(fā)電弧更大收縮，造成電弧力增加。如：CO2、Ar40%+H260%電弧力較大；Ar100%電弧力較弱；Ar5%+He95%更弱。1.3焊接電弧特征e.鎢極端部幾何形狀

端部角度θ減小，電弧力增大

電弧力與電極端部角度關(guān)系1.4焊接電弧引弧與穩(wěn)定性1.4.1焊接電弧引燃（1）接觸式引弧

——接觸式引弧三個(gè)階段：短路、分離、燃弧。

——多見于GMA焊接方法：焊條電弧焊、埋弧焊、氣保護(hù)焊等?！∵^(guò)程：通電—送絲—接觸—熔斷—穩(wěn)定——優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠——缺點(diǎn)：易產(chǎn)生大量飛濺，甚至大面積固體爆斷。1.4焊接電弧引弧與穩(wěn)定性

（2）非接觸式引弧——慣用于GTA電弧，如TIG焊、PAW焊；

——使用原因：不允許電極與工件接觸；——鎢極與工件接觸帶來(lái)影響：

鎢極被污