为:(5)Ec+E=IUc-UW-U)+IU+UW+U)=IUA+Uc)在焊接电流一定的条件下,两个电极区的产热之和决定于阴极和阳极压降数值的大小。电弧的有效功率因数可以近似地认看做两个电极区产热量与总电弧产热量之比,即a-U+U)_Ue+U(6)IU.Ua(四)电弧压力及其影响因素电弧对焊接而言,不仅仅是一个热源,也是一个力源。电弧力与焊接中表现出的熔池形态、熔深尺寸、熔滴过渡、焊缝成形等都有密切关系,同时也是形成不规则焊缝、产生成形缺陷、造成焊接飞溅的直接原因。电弧力主要包括电弧静压力(电磁收缩力)、电弧动压力(等离子流力)、斑点力、爆破力及熔滴冲击力。(1)电弧静压力(电磁收缩力)相互吸引力,大小与流过的电流大小成正比,与两根导线之间的距离成反比导体断面有收缩的倾向。电磁收缩力呈现上大下小的状态,轴向将产生压力差,从而产生一个由电极指向工件的推力,为电磁静压力。(2)等离子流力(电磁动压力)电弧中的压力差使较小截面处的高温粒子向焊件方向流动,并由更小截面处的气体粒子补充到该截面上来,以及保护气氛不断进入电弧空间,从而形成连续不断的气流,称作等离子气流,到达焊件表面时形成附加的一种压力,称作等离子流力。(3)斑点力斑点受到带电粒子的撞击,或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力。阴极斑点力大于阳极斑点力。(4)短路爆破力电弧从燃烧状态过渡到短路状态,电弧电流迅速上升,熔滴温度急剧上升液柱汽化爆炸,产生较大的冲击力,导致飞溅产生。(5)熔滴冲击力射流过渡时,在等离子流力的作用下,熔滴以很高的加速度(可达重力加速度的50倍)冲向熔池,到达熔池时速度可达每秒几百米的数量级,使焊缝极易形成指状熔深。9
9 为: ) ) ) E E I U U U I U U U I U U C A C W T A W T A C ( ( ( (5) 在焊接电流一定的条件下,两个电极区的产热之和决定于阴极和阳极压降数 值的大小。电弧的有效功率因数可以近似地认看做两个电极区产热量与总电弧产 热量之比,即 a a ) C A C A I U U U U IU U ( (6) (四) 电弧压力及其影响因素 电弧对焊接而言,不仅仅是一个热源,也是一个力源。电弧力与焊接中表现 出的熔池形态、熔深尺寸、熔滴过渡、焊缝成形等都有密切关系,同时也是形成 不规则焊缝、产生成形缺陷、造成焊接飞溅的直接原因。电弧力主要包括电弧静 压力(电磁收缩力)、电弧动压力(等离子流力)、斑点力、爆破力及熔滴冲击力。 (1) 电弧静压力(电磁收缩力) 相互吸引力,大小与流过的电流大小成正比,与两根导线之间的距离成反比, 导体断面有收缩的倾向。 电磁收缩力呈现上大下小的状态,轴向将产生压力差,从而产生一个由电极 指向工件的推力,为电磁静压力。 (2) 等离子流力(电磁动压力) 电弧中的压力差使较小截面处的高温粒子向焊件方向流动,并由更小截面处 的气体粒子补充到该截面上来,以及保护气氛不断进入电弧空间,从而形成连续 不断的气流,称作等离子气流,到达焊件表面时形成附加的一种压力,称作等离 子流力。 (3) 斑点力 斑点受到带电粒子的撞击,或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力。阴极 斑点力大于阳极斑点力。 (4) 短路爆破力 电弧从燃烧状态过渡到短路状态,电弧电流迅速上升,熔滴温度急剧上升, 液柱汽化爆炸,产生较大的冲击力,导致飞溅产生。 (5) 熔滴冲击力 射流过渡时,在等离子流力的作用下,熔滴以很高的加速度(可达重力加速 度的 50 倍)冲向熔池,到达熔池时速度可达每秒几百米的数量级,使焊缝极易形 成指状熔深
电弧力的影响因素包括以下几方面:(1)气体介质:(2)电流和电压(弧长);(3)焊丝的直径:(4)焊丝的极性,(五)焊接电弧特性(U)焊接电弧静特性焊接电弧静特性的定义:在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下,电弧稳定燃烧时,焊接电流和电弧电压变化的关系的曲线,也称伏-安特性。电弧静特性曲线分为三个部分:ab段的焊接电流较小时,电弧静特性为负阻特性,即随着焊接电流的增加而电弧电压减小,小电流TIG焊属于此种;当焊接电流稍大时,为bc段,焊接电流变化时,电弧电压基本不变,为水平特性,埋弧焊、焊条电弧焊和大电流TIG焊属于此种;当焊接电流更大时为cd段,电弧电压随焊接电流的增加而增加,电弧静特性为上升特性,GMAW的电弧静特性大多为上升特性。影响电弧静特性的因素:(1)弧长的影响:当弧长变化时,电弧静特性曲线将发生上、下移动。(2)保护气体的影响:热导率较好的气体,对电弧产生冷却作用,增大了电弧电场强度。气体压力越大,冷却作用越强,电弧电压越高。保护气体的流量越大,电弧的热量被带走得越多,而提高电弧的电场强度。(3)电极与母材的影响:焊丝成分及焊丝直径对电弧静特性有影响,母材的材料由于其导热能力和尺寸的不同,将影响散热能力,对电弧的冷却作用也不同,对电弧电压产生影响。(2)焊接电弧动特性对于一定弧长的电弧,当焊接电流发生连续的快速变化时,电弧电压与电流瞬时值之间的关系称做电弧动特性。电弧动特性是指电弧电压对于焊接电流变化的响应能力。(3)最小电压原理最小电压原理用以表征电弧的最小能量消耗的特性。焊接电弧通常是自由电弧,其截面积可以自由变大或缩小,当给定电流与边界条件一定的情况下,电弧稳定燃烧时,弧柱半径R)或温度(T)应使弧柱电场强度(E)具有最小的数值。表达式如下:E=0或=0(7)OROT弧柱区电场强度E的大小意味着电弧导电的难易,E是弧柱温度的函数。当电流与周围条件一定时,弧柱的断面只能在保证E为最小的前提下来确定。10
10 电弧力的影响因素包括以下几方面:(1)气体介质;(2) 电流和电压(弧长); (3)焊丝的直径;(4)焊丝的极性。 (五) 焊接电弧特性 (1) 焊接电弧静特性 焊接电弧静特性的定义:在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下,电弧 稳定燃烧时,焊接电流和电弧电压变化的关系的曲线,也称伏-安特性。 电弧静特性曲线分为三个部分:ab 段的焊接电流较小时,电弧静特性为负 阻特性,即随着焊接电流的增加而电弧电压减小,小电流 TIG 焊属于此种;当 焊接电流稍大时,为 bc 段,焊接电流变化时,电弧电压基本不变,为水平特性, 埋弧焊、焊条电弧焊和大电流 TIG 焊属于此种;当焊接电流更大时为 cd 段,电 弧电压随焊接电流的增加而增加,电弧静特性为上升特性,GMAW 的电弧静特 性大多为上升特性。 影响电弧静特性的因素:(1)弧长的影响:当弧长变化时,电弧静特性曲线 将发生上、下移动。(2)保护气体的影响:热导率较好的气体,对电弧产生冷却 作用,增大了电弧电场强度。气体压力越大,冷却作用越强,电弧电压越高。保 护气体的流量越大,电弧的热量被带走得越多,而提高电弧的电场强度。(3)电 极与母材的影响:焊丝成分及焊丝直径对电弧静特性有影响,母材的材料由于其 导热能力和尺寸的不同,将影响散热能力,对电弧的冷却作用也不同,对电弧电 压产生影响。 (2) 焊接电弧动特性 对于一定弧长的电弧,当焊接电流发生连续的快速变化时,电弧电压与电流 瞬时值之间的关系称做电弧动特性。电弧动特性是指电弧电压对于焊接电流变化 的响应能力。 (3) 最小电压原理 最小电压原理用以表征电弧的最小能量消耗的特性。焊接电弧通常是自由电 弧,其截面积可以自由变大或缩小,当给定电流与边界条件一定的情况下,电弧 稳定燃烧时,弧柱半径(R)或温度(T)应使弧柱电场强度(E)具有最小的数值。表达 式如下: 0 0 E E R T 或 (7) 弧柱区电场强度 E 的大小意味着电弧导电的难易,E 是弧柱温度的函数。当 电流与周围条件一定时,弧柱的断面只能在保证 E 为最小的前提下来确定