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焊接的定义 通过适当物理、化学过程?两个分离的固态物体 ?产生原子（分子）间结合?连接成一体的连接方法。 被连接的两个物体： 金属：同种或异种金属——狭义上的焊接，冶金结合 非金属：金属+陶瓷，塑料焊接，物理、化学结合 第2章 焊接电弧物理基础 电弧焊在焊接领域中主导地位，原因—— 电弧能简便、有效地将电能转换为焊接能源（热能、机械能），因此，对焊接质量的控制即是 对焊接能源的控制––––有必要对电弧的进行深入研究。 2.1 焊接电弧 焊接电弧是一种气体放电形式––––弧光放电 正常气体介质不导电–––产生带电粒子的过程––––放电 2.1.1 气体放电的V-A特性 2.1.2 焊接电弧常用引弧方式 引弧方式 接触 非〃〃: 高频高压，或脉冲高压引弧 引弧三条件： 阴极发射电子 气体电离，形成导电能路，以及 极间加有电场（电弧燃烧的电源） 2.1.3电弧中带电粒子的产生 焊接电弧导电特征 与一般弧光放电有区别–––– （1）介质：金属蒸汽，或保护介质 （2）放电在 ? 1atm下进行（一般情况） （3）导电特征：低U，大I 2.1.3电弧中带电粒子的产生 两种形式： 电离 电子发射 （1）电离 电离 （1）电离 常见气体电离电位 He：24.50 V Ar：15.76 V Fe： 7.87 V K ： 4.34 V （2）电子发射 电子发射 （2）电子发射 逸出功（电位） W 4.5 V W+Zr 3.1 V W+ThO2 2.7 V W+CeO 2.7 V 2.1.4 带电粒子的扩散与复合 带电粒子（电子、离子）有寿命 （1） 扩散 扩散的动力：带电粒子的浓度梯度。 电弧中带电粒子的分布是不均匀的 按扩散定律 （2） 复合 正、负粒子相遇结合成中性原子的过程 电离、电子发射的逆过程 两种复合形式： 空间复合 表面复合 1）空间复合 复合是内能降低的过程（放热反应），所以不能在温度高的弧芯产生，一般在电弧的外缘，电子和离子温度、速度都较低，容易相遇产生复合。 1）空间复合 但交流过零时，电弧熄灭，温度骤然降低，在整个弧隙空间中都会产生大量的复合。 2）表面复合 发生在阴极、阳极的表面处 正离子撞击阴极––不能进入阴极––拉出电子与之复合：释放电离能 电子撞击进入阳极––复合释放能量：相当于阳极金属的逸击功 3） 复合的影响 带电粒子数↓––导电性↓ 形成负离子影响较大（低氢型） 释放大量热量和弧光––用于焊接 2.1.5 电弧各区域导电机构 带电粒子的运动形式（4种） 电弧高温引起的热运动 沿电场方向的迁移运动 浓度不均匀引起的扩散运动 电弧流体流动（主要是等离子流）引起的运动 2.1.5 电弧各区域导电机构 （1）电弧的区域组成 （2）弧柱区的导电 弧柱为气体介质，其加热，不象固体、或液体——受到Tm、TV 限制，可达很高T: 5,000～30,000K 其组成为热电离为主的等离子体。 （2）弧柱区的导电 （2）弧柱区的导电 （3）阴极区的导电 阴极区的作用： （1）向弧柱区输送电子流（99.9%） （2）接受弧柱送来的正离子流（0.1%）––即拉出0.1%的电子与之复合，所以， （4）阳极区的导电 作用： 接受弧柱流入的电子流（99.9%） 向弧柱提供正离子流（0.1%） （4）阳极区的导电 依靠阳极区电离，向弧柱提供正离子流（0.1%），电离出的电子流加阳极，所以 （5）电极表面导电现象 斑点：电极表面集中导电的区域 通过高速摄影观察，电极斑点常处在高速而杂乱的运动状态之中，时而相聚，时而分散。 影响电弧的导电与传热过程。 1）阴极斑点形成 热阴极：由热发射提供足够的电子流，不形成。（不熔化极，大I） 冷阴极：热—电场发射（熔化极），UK? 为了减小发射电子的能量消耗，阴斑占据Ww?，或局部EK?部位（微观不均匀），从而使导电截面收缩 阴斑游动 正离子在UK作用下，加速撞击阴斑，不能进入阴极，沉积在氧化膜表面（这里Uw?），形成微电容，积累，EK?，击穿，氧化膜破碎—— 阴极清理（雾化）作用——显露金属表面（ Uw ?）——寻找氧化膜——分散与游动 阴极雾化的影响 优点：去除氧化膜—— 焊Al等活泼金属用AC-TIG 阴极雾化的影响 缺点（MIG焊时）： 电弧游动不稳，扰乱保护气流，降低保护效果 焊缝成形质量?，如 咬边 边缘不齐 焊道凸起 阴极雾化的影响 大Ｉ时，F?，起皱，要控制： 熔化极气体保护焊钢时，Ar + O2, 或Ar + CO2， 使熔池产生轻微氧化，只要氧化与清理达到平衡，就能够抑制阴斑游动，改善焊缝成形． 2）阳极斑点 低熔点阳极 工件作为阳极时，DCSP 热输入??， 熔池?，电弧易钉在熔化的、 T??区域（蒸发点），而形成阳斑。