362焊接手册——焊接方法及设备.pdf

第2章弧焊电源 作者耿正魏继昆审者陈树君 电弧 2, 1焊接电弧 电极 电极 弧焊电源是一种二次电源，所谓二次电源就 是在一次电源（电力网）和负载之间的电能变 换器。二次电源的作用就是从一次电源获得电 能，并转化为负载所需要的形式和参数。弧焊电 电源 源的供电特性必须满足焊接电弧的用电特性。因 此要了解和使用弧焊电源就有必要首先了解焊接 图2-1电弧外观示意图 电弧的电特性和对电弧电特性有影响的相关电弧 弧弧度的大小与电弧长度有很大关系。电弧长 物理基础^ 度，即两个电极之间的距离越大，电弧的弧度就 2.1.1焊接电弧的基本电特性 越明显。焊接过程中的电弧长度通常很短，因此 1.等离子体与电弧现象 即使在水平位置焊接时也不会观察到明显的上浮 物质有固态、液态和气态，固体加热达到熔 现象。 点成为液态，液体加热到沸点成为气态，如果气 2.焊接电弧的伏安特性 体再加热到很高的温度会是怎样的呢？气体通常 对电源的设计和选择时，负载的伏安特性是 是不导电的，但是如果气体被加热到足够高的温 最为重要的。所谓负载的伏安特性就是负载两端 度就会导电。根据物理学的基本知识，导电的必 的电压与流过负载的电流之间的关系。通常在以 要条件是导电介质有带电粒子的存在，而气体中 电流为横坐标，电压为纵坐标的直角坐标系里表 物质是以原子或分子的形式存在，所以不导电。 示负载的伏安特性，称伏安特性曲线。对于电阻 但是如果对气体施加足够高的能量，可以使气体 性负载的伏安特性曲线就是一条直线，又称为线 原子中的电子脱离原子核的束缚，形成带负电荷 性负载。电弧的伏安特性曲线是非线性关系，如 的电子和因为失去电子而带正电荷的正离子。这 图2-2所示。 时候的气体已经失去原有的物理特性，而存在相 等数量的电子和正离子，称为等离子态，也是物 质的第四态。电弧内部就是一个充满等离子体的 导电区域。 电弧是气体放电现象中的一部分，具有低电 压、大电流特性，主要用于工业加热和强光源。 最初在物理学研究中观察电弧是在两个水平的电 极之间引燃一个电弧。由于电弧具有很高的温 度，电弧区域的温度远高于室温，其电弧气氛的 图2-2焊接电弧的伏安特性曲线示意图 密度自然会比周围空气低很多，由于密度差别产 1—TIG工作区2 ~焊条电弧焊/ 生的浮力作用就会使这部分导电的区域呈弧形上 埋弧焊工作区 3—MIG工作区 浮，所以称为电弧，如图2-1所示。图2-1中电 20 第1篇电弧焊 不同气体和电极材料下的电离条件不同，因 电位梯度，或者说很高的电场强度。在阴极区, 此电弧伏安曲线是不同的，但是总体变化趋势相 高电场强度是为电子发射提供能量所必需的。在 似。电弧在电流较小的4区，电压随电流的增加 阳极区高电场强度是接受电子所形成的。 而降低，呈负阻特性；