1. 焊接電弧：由焊接電源提供能量，在具有一定電壓的兩電極之間或電極與母材之間的氣體介質中產生的強烈而持久的放電現象。
焊接電弧的物質本質: 在具有一定電壓的兩電極之間的氣體介質中所產生的電流最大、電壓最低、溫度最高、發光最強的自持放電現象。
2. 氣體放電的條件，電弧放電的條件：電場 ；帶電粒子
電弧中帶電粒子的產生：電弧中氣體介質的電離和電極的電子發射。
（1）電離：再外加能量的作用下，原子分離成→正離子，電子。
電離能wi（電子伏 ev）
電離電壓ui（v) wi=eui，電離電壓低→電離能低，產生帶電粒子容易 →電弧越穩定。
總結：金屬氣體原子的電離電壓比較低。
氣體分子也可以發生電離，一般較困難，如 co2（13.7），fe（7.9）。
穩弧劑機理：幾種氣體同時存在時，電離電壓低的首先被電離，如na（5.1），而且如果**充分，幾乎主要是其電離。
電離需要能量，能量如何獲得？
（2）激勵：外加能量不足以使電子完全脫離氣體分子或原子時，而使電子從較低的能級轉移到較高能級的現象。
3、（氣體）電離的種類
（1）熱電離
定義：氣體裡受熱的作用而產生的電離。實質為氣體粒子受熱溫度公升高而產生高速運動和相互之間激烈的碰撞而產生的電離。電子與氣體粒子的非彈性碰撞是最有效的。主要發生區域：弧柱區
（2）場致電離
定義：當氣體中有電場作用時，氣體中的帶電粒子被加速，電能被轉換為帶電粒子的動能，當動能增加到一定程度時能與中性粒子產生非彈性碰撞，使之電離。實質 e→v ↑,非彈性碰撞電離
電子與氣體粒子的碰撞是最主要的；連鎖反應；
主要發生區域：兩極區，e= 105～107v/cm,弧柱10v/cm。
（3）光電離
定義：中性粒子接受光輻射的作用而產生的電離。臨界波長問題；次要途徑
問題：既然電子的非彈性碰撞導致氣體電離，產生電弧，那麼起初高速運動（較大動能）的電子，而且具有一定數量，從**來的？
4 (陰極）電子發射
（1）熱發射 ：金屬表面承受熱作用而產生電子發射的現象。電子發射時從金屬表面帶走能量，故能對金屬產生冷卻作用。當電子被另外的同種金屬表面接受時，將釋放能量，使金屬表面加熱。
熱陰極與熱陰極電弧:
冷陰極與冷陰極電弧
（2） 場致發射
定義，強電場；
兩極區，e= 105～107v/cm,弧柱10v/cm；冷陰極電弧電子發射的主要形式
（3） 光發射定義次要途徑，無冷卻
（4） 粒子碰撞發射
定義；陰極區，正離子對陰極表面的撞擊。對冷陰極電弧，有時是乙個重要形式
1.2 焊接電弧的產生過程
1.2.1 接觸式引弧 （1） 短路接觸點產生大量電阻熱，並熔化液態金屬間層；
（2） 分離 e↑,金屬蒸氣,藥皮蒸氣→ 場致發射,場致電離
（3） 燃弧 t↑↑,e → 發射,電離與復合平衡應用:熔化極的電弧焊
1.2.2 非接觸式引弧
1 激發高壓脈衝,高頻振盪,小氣隙→e↑↑→場致發射,場致電離
2 燃弧帶電粒子產生和消失，能量的釋放和消耗達動態平衡，穩定燃燒。
應用:不熔化極（烏極氬弧焊，等離子弧焊）
1.3 焊接電弧的構造及其導電機構
1.3.1 焊接電弧的構造
焊接電弧是由陰極區、陽極區和弧柱區三部分構成的。這三部分尺寸不同,電壓降也不同。ua=uk+uc+ua
1.3.2 焊接電弧的導電機構
1、弧柱區導電機構 （1） 99.9%電子流、0.1正離子流；（2）電中性，e小，uc很小，等離子體；（3）電離←→復合。t高；（4）電能→熱能，機械能，光能
2、陰極區導電機構
（1）熱發射型 w,c等熱陰極，大電流；熱發射提供弧柱所需電子；與弧柱無區別，uk很小，無陰極斑點； 大電流tig
(2)場致發射型 cu fe al等冷陰極材料，w c小電流；熱發射不足，正電荷堆積e，uk↑,場致發射，場致電離（介面），提供99.9%電子流.電流組成ie+ii；陰極斑點、尋氧化膜，跳動；mig
3、陽極區導電機構接收99.9電子流、提供0.1%正離子流。
（1）熱電離型溫度高、j大，金屬蒸氣，電離；ua小，無陽極斑點。
（2）場致電離型 j小，電子堆積，e↑,ua大，場致電離。
陽極斑點，尋找電離電壓小的純金屬
1.3.3 最小電壓原理在電流和周圍條件一定的情況下,穩定燃燒的電弧將自動選擇一適當的斷面,以保證電弧的電場強度具有最小的數值,即在固定弧長上的電壓最小。
這意味著電弧總是保持最小的能量消耗。 el=u,eil=p
分析：（1）i不變，d↑→s↑→散熱↑→e↑→d↓
（2）i不變，d↓→s↓→j↑→r↑→e↑→d↑
（3） 強水冷→散熱↑→e↑→d ↓
1.4焊接電弧的電特性
1.4.1 焊接電弧的靜特性定義：在電極材料、氣體介質和弧長一定的情況下，電弧穩定燃燒時，焊接電流與電弧電壓變化的關係，也稱伏-安特性。
1.4.2 1.
4.2 焊接電弧的動特性對於一定弧長的電弧，當電弧電流發生連續快速變化時，電弧電壓與電流瞬時值之間的關係，稱為焊接電弧的動特性。它反映了電弧的導電性對電流變化的響應能力。
1.5.1 焊接電弧的產熱機構
巨集觀：焊接電弧能量來自於焊接電源。 p = iuk +iuc +iua＝ i（uk +uc +ua） 熱，光、機械（力）
微觀：帶電粒子不斷地產生、消失和運動，便構成了能量的轉變和傳遞過程。
1.弧柱區產熱
2.陰極區產熱
3.陽極區產熱
1.5.2 焊接電弧的溫度分布
1、軸向溫度分布兩電極的溫度較低，弧柱區溫度較高
2、徑向溫度分布弧柱溫度最高，兩極次之，中心溫度高，周邊溫度低。
1.6.1 焊接電弧力
1、電磁收縮力（電弧靜壓力直徑不同將引起壓力差;電弧靜壓力，指向小d到大d
2、等離子流力（電弧動壓力）主因：f推→高溫氣體離子運動，不斷補充電離
抽吸作用，氣幫浦。 方向：焊絲（電極）→工件; 形態：中心速度大102m/s，壓力大，動壓力大。 影響：指狀熔深
3 斑點壓力
包括：(1)正離子與電子對電極的撞擊力 (2)電磁收縮力 ；(3)電極材料蒸發反作用力陰極斑點力大於陽極斑點力。 熔化極焊，焊絲不建議接陰極
1.6.2 焊接電弧力的影響因素
（1）焊接電流和電弧電壓增大電流，及減小電壓會使電弧力增大。
（2）電極與焊絲
（3）氣體介質
1.7.2 焊接電弧穩定性的影響因素
2.1 焊絲的加熱與熔化
焊絲熔化的熱源
熔化極電弧焊：焊絲的熔化主要依靠陰極區或者陽極區產生的熱量以及焊絲伸出長度上的電阻熱。弧柱區產生的熱量對於焊絲的加熱熔化作用比較小。
非熔化極電弧焊：弧柱區產熱熔化焊絲
熔化極電弧焊焊絲的作用：作為電弧的乙個電極；提供熔化金屬作為焊縫金屬的一部熔化速度（vm ):單位時間熔化焊絲的重量或長度m/h;g/h
熔化係數（αm ）:單位時間和電流熔化焊絲的重量或長度m/ha;g/ha
熔敷速度（vy ):單位時間熔敷在焊件上的金屬量g/h
熔敷係數（αy）:單位時間和電流敷在焊件上的金屬量g/ha
熔敷率：
飛濺率：
損失率：
2.1.3影響焊絲熔化速度的因素
（1）電流：電流↑→熔化速度↑
（2）電壓：
較長弧長範圍內，電壓變化→不影響焊絲的熔化
在較短弧長範圍內，電壓↓→熔化速度↑（固有調節）
在更短弧長範圍內，電壓↓→熔化速度↓
（3）電流極性：焊絲為陰極時，熔化速度大，
（4）氣體介質：反接時介質的影響不大，正接時介質的影響比較複雜，無明顯規律
（5）伸出長度：ls↑→熔化速度↑
（6）焊絲直徑：d↑→熔化速度
2.2 熔滴上的作用力
（1）重力（促進或阻礙熔滴過渡）
（2）表面張力（促進或阻礙熔滴過渡）
（3）電磁收縮力（促進或阻礙熔滴過渡）
（4）等離子流力（促進熔滴過渡）
（5）斑點壓力（阻礙熔滴過渡）
（6）爆破力（促進熔滴過渡造成飛濺）
（7） 電弧氣體吹力（促進熔滴過渡）
1）除重力、表面張力、爆破力外，其餘力都與電弧形態有關。
2） 熔滴上的作用力對熔滴過渡的影響應從焊縫空間位置、熔滴過渡形式、電弧形態、工藝條件等綜合考慮。
3） 在不同的焊接條件下，力的種類、大小不同，形成了不同的熔滴過渡形式
2.3 熔滴過渡的主要形式及其特點
規律：隨著電流的增加，熔滴過渡的體積減小、頻率加快。
2.3.1 短路過渡
特點 l）短路過渡是燃弧、短路交替進行。調節燃弧時間或熄弧時間即可調節對焊件的熱輸入，控制母材熔深。
2）短路過渡時所使用的焊接電流（平均值）較小，但短路時的峰值電流可達平均電流的幾倍，既可避免薄件的焊穿又能保證熔滴順利過渡，有利於薄板焊接或全位置焊接。
3）短路過渡一般採用細絲（或細焊條），焊接電流密度大，焊接速度快，故對焊件熱輸入低，而且電弧短，加熱集中，可減小焊接接頭熱影響區寬度和焊件變形。短路過渡穩定性頻率高，穩定性好。
燃弧時間---短路時間
燃弧時間：焊接引數（ia，ua，vf
短路時間
電源動特性 (1)（合適的）電流上公升率di/dt
2)（適當的）短路最大電流im；(3)（快的）空載電壓恢復速度du/dt搭橋過渡
接觸過渡。無電流。
電弧熱與熔池接觸，表面張力、重力和電弧
滴狀過渡
舉例：（1）氬氣介質中，由於電弧電場強度低，弧根比較擴充套件，並且在熔滴下部弧根的分布是對稱於熔滴的，因而形成粗滴過渡
（2）co2氣體保護焊時，由於氣體分解吸熱對電弧的冷卻作用，使電弧的電場強度提高，電弧收縮，弧根面積減小，增加了斑點壓力而阻礙熔滴過渡，並形成排斥過渡。
（3）直流正接，由於斑點壓力很大，無論氬氣還是二氧化碳保護，都有明顯的排斥過渡
（4）電流比較大時，相應的電磁收縮力增大，表面張力減小，熔滴存在的時間短，熔滴細化（一般也大於焊絲直徑），過渡頻率增加，形成細滴過渡或稱為細顆粒過渡，電弧穩定性比較高，飛濺少，焊縫質量高。
1.射滴過渡條件：大電流、大弧壓，富氬
2射流過渡優點：（1）電弧穩定、飛濺少、焊縫成形好。（2）保護氣體擾動小，保護好，焊縫***。（3）熱流集中，功率大，熔透強，生產率高。
熔焊方法及裝置的課程設計
瀋陽工業大學 焊接方法及裝置 課程設計說明書 學院專業 班級 姓名學號 指導教師 目錄1.課程設計任務書2 2.焊接方法及裝置3 2.1 產品結構及材質效能分析3 2.2 焊接方法及裝置型號4 3.焊接材料與焊接規範5 3.1 焊接材料5 3.2 焊接規範5 4.焊前準備與焊接輔助裝置8 5.焊接操...
熔焊方法與裝置經典複習題 附帶答案
熔焊方法與裝置複習題 一 判斷題 1.面罩是防止焊接時的飛濺 弧光及其他輻射對焊工面部及頸部損傷的一種遮蔽工具 2.焊工在更換焊條時，可以赤手操作 3.焊條電弧焊施焊前，應檢查裝置絕緣的可靠性，接線的正確性，接地的可靠性，電流調整的可靠性等 4.鋁和鋁合金的化學清洗法效率高，質量穩定，適用於清洗焊絲...
焊接方法與裝置 複習題
一填空題 每空1分，共20分 1.電弧焊接按其構造可分為 2是電弧產生產生和維持的必要條件。3.立焊所用焊條的直徑最大不宜超過 mm,橫焊 仰焊時焊條直徑不宜超過 mm.4 按照焊接過程中金屬所處的狀態不同，可以把焊接分為 5.埋弧焊時，電流決定 的主要因素，電壓是影響 的主要因素，為了獲得良好的焊...