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(共17张PPT)
焊接电弧的物理基础
焊接电弧的定义
焊接电弧
带电粒子通过两电极间气体空间的一种导电现象。
焊接电弧的分类
交流电弧
直流电弧
分类
电流种类
电弧状态
电极材料
脉冲电弧
自由电弧
压缩电弧
熔化极电弧
不熔化极电弧
作为电弧一个极，在焊接电弧燃烧过程中是不断熔化并过渡到熔池中去。
明弧的电极
金属丝表明敷有涂料
光焊丝
埋弧焊
采用
焊条
熔化极电弧
在焊接过程中不熔化，没有金属熔滴
过渡，通常都采用惰性气体保护，电极多
采用钨极或钨极掺有少量稀土金属，如钍
或铈等。
非熔化极电弧
焊接电弧产生的条件
焊接电弧产生的条件
1.产生带电粒子
2.两电极间有电场
气体电离
阴极发射电子
气体电离
在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成正离子和电子的过程。
电离能
使电子脱离原子核束缚所需的能量。
气体电离的实质
中性的分子或原子在获得足够的外部能量后，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
气体电离的种类
外加能量
热电离
场致电离
光电离
由于温度升高使气体粒子热运动加剧，通过碰撞而产生带电粒子的一种电离过程。
带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生的电离。
中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离。
金属种类 W Fe Al Cu K Ca Mg
逸出功/eV 纯金属 4.54 4.48 4.25 4.36 2.02 2.12 3.78
金属氧化物 — 3.92 3.9 3.85 0.46 1.8 3.31
电子发射
电子发射
金属表面接受一定的外加能量，自由电子脱离金属表面的束缚而飞到电弧空间的现象。
逸出功
使一个电子由金属表面飞出所需要的最低外加能量。
金属表面状态
金属表面氧化物
超过逸出功数值
逸出功减小
电子发射的分类
外加能量
热发射
场致发射
光发射
粒子碰撞发射
金属表面受热的作用而产生的电子发射现象。
金属内的自由电子受电场力的作用而逸出金属表面的现象。
当金属表面接收光辐射时，使金属表面自由电子能量增加而脱离金属表面的束缚逸出金属表面。
电弧中高速运动的粒子(电子或离子)碰撞阴极表面时，将能量传给阴极表面的自由电子，使其能量增加而逸出金属表面。
碰撞发射
焊接电弧中阴极区前面有大量的正离子聚集，使阴极区形成一定强度的电场，正离子在此电场作用下被加速冲向阴极。
在一定条件下，有些中性原子或分子能吸附一个电子而形成负离子。
电子
正
离子
负
离子
参与导电
消失
带电粒子
扩散
复合
焊接电弧及其产生条件
电弧中除了产生电子和正离子，还会产生负离子，即在一定条件下，有些中性原子或分子能吸附一个电子而形成负离子。
产生的带电粒子，一部分参与导电，另一部分会在电弧空间消失。带电粒子在电弧空间的消失过程主要有扩散与复合两种形式。
焊接电弧
热发射、场发射与阴极材料的关系？

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