电弧焊基础第一章
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电弧焊基础第一章
阴极区电子的产生机构有两种情况： 一、阴极表面的热电子发射、电场发射或碰撞发射等 二、在压降区中形成局部等离子体阴极，并产生热电离。
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件
电弧的磁偏吹起因示意图
1.3电弧焊中的保护气 1.3.1 保护气种类与纯度 1.3.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.保护气的分解 2.气体在焊接金属中的溶解 1.3.3 混合气体的选择及作用 1.3.4 保护气气流与保护效果 1.保护气气流 2 气体保护效果的决定因素 （1）气体流量(2)喷嘴至工件的距离（3）焊接速度和
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电弧和变得电流下的直流电弧
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件
电弧的磁偏吹起因示意图
1.3电弧焊中的保护气 1.3.1 保护气种类与纯度 1.3.2 保护气的分解及在金属中的溶解 1.保护气的分解 2.气体在焊接金属中的溶解 1.3.3 混合气体的选择及作用 1.3.4 保护气气流与保护效果 1.保护气气流 2 气体保护效果的决定因素 （1）气体流量(2)喷嘴至工件的距离（3）焊接速度和
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电弧和变得电流下的直流电弧
第一章电弧焊基础知识
第一章电弧焊基础知识第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，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。
电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。
其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。
（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。
电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。
（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。
2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
其发射能力的大小用逸出功A w表示。
（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。
阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。
（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。
电弧焊-基础知识
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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。
冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（3）光发射
当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的 自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
9
（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识
焊接基础第1章 电弧焊基础知识
第1章 电弧焊基础知识
学习目标
掌握焊接电弧物理基础； 能够分析说明焊接电弧的工艺特性； 能够明确作为填充材料的焊丝熔化特性与熔滴过渡
的方式； 掌握母材熔化与焊缝成形的基本规律；
1
第1章 电弧焊基础知识
主要内容
※ 1.1 焊接电弧基础 ； ※ 1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡； ※ 1.3 母材熔化与焊缝成形 ；
17
1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.1 焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 （2）电阻热： 熔化极电弧焊时，焊丝只在通过导电嘴 时才和焊接电源接通（焊条？）。
因此，讨论焊丝的加热 和熔化，实际上是分析焊丝 伸出部分（称为焊丝干伸长 ：ls）的受热情况，因为焊 丝伸出部分有电流流过时所 产生的电阻热对焊丝有预热 作用。
23
1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.2 熔滴的形成与过渡
1、熔滴上的作用力 综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧 形态有关。
2）熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间 位置、熔滴过渡形式、电弧形态、工艺条件等综 合考虑。
24
1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.2 熔滴的形成与过渡
18
1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.1 焊丝的加热与熔化
2、焊丝的熔化 １）熔化速度、熔化系数
熔化速度（ Vm ）：在单位时间内熔化的焊丝质量。 熔化系数（ аm ）：在单位时间内，单位电流所熔化的
焊丝质量。 ２）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性则是指焊丝的熔化速度Vm和焊接电流I 之间的关系。
在采用熔化极电弧焊进行焊接时，必须使焊丝的熔化速 度等于送丝速度，才能建立稳定的焊接过程。
学习目标
掌握焊接电弧物理基础； 能够分析说明焊接电弧的工艺特性； 能够明确作为填充材料的焊丝熔化特性与熔滴过渡
的方式； 掌握母材熔化与焊缝成形的基本规律；
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第1章 电弧焊基础知识
主要内容
※ 1.1 焊接电弧基础 ； ※ 1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡； ※ 1.3 母材熔化与焊缝成形 ；
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1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.1 焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 （2）电阻热： 熔化极电弧焊时，焊丝只在通过导电嘴 时才和焊接电源接通（焊条？）。
因此，讨论焊丝的加热 和熔化，实际上是分析焊丝 伸出部分（称为焊丝干伸长 ：ls）的受热情况，因为焊 丝伸出部分有电流流过时所 产生的电阻热对焊丝有预热 作用。
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1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.2 熔滴的形成与过渡
1、熔滴上的作用力 综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧 形态有关。
2）熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间 位置、熔滴过渡形式、电弧形态、工艺条件等综 合考虑。
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1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.2 熔滴的形成与过渡
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1.2 焊丝的熔化与熔滴过渡
1.2.1 焊丝的加热与熔化
2、焊丝的熔化 １）熔化速度、熔化系数
熔化速度（ Vm ）：在单位时间内熔化的焊丝质量。 熔化系数（ аm ）：在单位时间内，单位电流所熔化的
焊丝质量。 ２）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性则是指焊丝的熔化速度Vm和焊接电流I 之间的关系。
在采用熔化极电弧焊进行焊接时，必须使焊丝的熔化速 度等于送丝速度，才能建立稳定的焊接过程。
第一章电弧焊基础知识
焊接电弧是一个将电能转换成热能、光能、 机械能的过程，其能量特性在三个特征区是 不同的 （1）弧柱区的能量特性： 一般电弧焊中，弧柱的热量仅有少部分通过 辐射传给了焊丝或工件，而是通过弧柱散热 损失了；等离子弧焊接中焊丝或工件的加热 熔化主要靠弧柱的热量。弧柱区能够产生的 能量主要是弧柱中正离子和电子的动能。
过渡区
非自持放电
过 渡 区
电弧放电
电流最大、 电压最低、 温度最高、 发光最强
5
电弧放电区伏安特性
电弧的静特性曲线
A. 电弧成负阻特性 B. 电弧成平特性 C. 电弧成上升特性
6
2. 带电粒子的产生
气体电离 电极发射电子 形成负离子
7
（1）气体电离：
电离：中性气体分子或原子分离成电子和正离 子的现象。 电离电压：电离能用电压来表示，电离电压低 说明气体的电离比较容易，电弧比较稳定。
37
4.斑点力
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， 称为斑点力，或斑点压力。 阴极斑点力大于阳极斑点力
38
5.电弧与磁场的作用
电弧的刚直性（挺直性、挺度） ：电 弧抵抗外界干扰，力求保持焊接电流沿 电极轴向流动的性能。 电磁力是产生电弧刚直性的主要原因。
TIG焊小电流成负阻特性。
27
平特性
在B区：电流稍大，电极温度提高，阴极热发射能力增 强，阴极电压降低；阳极蒸发加剧，阳极电压降低。也 就是说电弧中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。
对于弧柱区，电弧等离子气流增强，除电弧表面积增加 造成的热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的 冷却作用，因此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的 维持一定的数值，保证产热和散热的平衡。成平特性。
过渡区
非自持放电
过 渡 区
电弧放电
电流最大、 电压最低、 温度最高、 发光最强
5
电弧放电区伏安特性
电弧的静特性曲线
A. 电弧成负阻特性 B. 电弧成平特性 C. 电弧成上升特性
6
2. 带电粒子的产生
气体电离 电极发射电子 形成负离子
7
（1）气体电离：
电离：中性气体分子或原子分离成电子和正离 子的现象。 电离电压：电离能用电压来表示，电离电压低 说明气体的电离比较容易，电弧比较稳定。
37
4.斑点力
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， 称为斑点力，或斑点压力。 阴极斑点力大于阳极斑点力
38
5.电弧与磁场的作用
电弧的刚直性（挺直性、挺度） ：电 弧抵抗外界干扰，力求保持焊接电流沿 电极轴向流动的性能。 电磁力是产生电弧刚直性的主要原因。
TIG焊小电流成负阻特性。
27
平特性
在B区：电流稍大，电极温度提高，阴极热发射能力增 强，阴极电压降低；阳极蒸发加剧，阳极电压降低。也 就是说电弧中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。
对于弧柱区，电弧等离子气流增强，除电弧表面积增加 造成的热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的 冷却作用，因此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的 维持一定的数值，保证产热和散热的平衡。成平特性。
电弧焊基础---第一章
朱艳
zhuyanmh@
材料学院----材料成型及控制工程教研室
电弧等离子气流的产生 焊缝形状示意图
朱艳 zhuyanmh@ 材料学院----材料成型及控制工程教研室
正离子和电子对电极的
撞击力 电磁收缩力 电极材料蒸发产生的反 作用力 阴极斑点力大于阳极斑 点力
电离(Ionize)
中性粒子存在于电弧空间（气隙中），当
处于高能量状态时，其电子轨道上的电子 脱离约束，分离成电子和离子的现象。 使中性气体粒子失去电子所需要的能量称 为电离能。 为了计算方便，常把以电子伏为单位的能 量转换程数值上相等的电压来处理，单位 为伏（V）称为电离电压
朱艳 zhuyanmh@ 材料学院----材料成型及控制工程教研室
程度
电离后的电子或离子的密度 X 电离前的中性粒子的密度
eU i X 7 2.5 P 3.16 10 T exp( ) 2 1 X kT
2
朱艳
zhuyanmh@
材料学院----材料成型及控制工程教研室
场致电离
• 电场的作用下，电子加速，与其他粒
子发生碰撞而使粒子电离 • 场致电离现象主要由于电子与中性粒 子的非弹性碰撞引起的
电弧各区域中的带点粒子构成
朱艳
zhuyanmh@
材料学院----材料成型及控制工程教研室
对于钨、碳等高熔点的阴极，热发射起主导地
位，向弧柱区提供电子 对于Fe, Cu等低熔点的阴极，热发射不足，阴 极区形成正离子堆积，形成强电场，导致场致 发射。 等离子型阴极：钨极，小 电流，Uc增大， 碰撞发射、 热电离
朱艳
zhuyanmh@
材料学院----材料成型及控制工程教研室
《电弧焊基础》重点整理
第一章焊接电弧基础1. 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。
2. 三种放电形式：（自持，非自持，辉光）放电3. 带电粒子来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙空间发射电子。
二是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
4. 阳离子和电子来源：阳离子（电离）电子（阴极电子发射，包括热发射，场致发射）5. 电弧压降包括哪三部分：（阳极，弧柱，阴极）压降6. 维持电弧放电的条件：1、放电气隙内带电粒子的生成。
2、保持阴极、阳极与电弧间电的连续性。
7. 焊接电弧的热量的来源：焊接电弧的热量来自电源提供的电能，电源向电弧的弧柱区、阳极区和阴极区即电弧整体提供的电能：Pa=IUa=I（Ua+Uc+Up）8. 焊接电弧的热效率影响因素：热效率的数值与焊接方法、弧长因素、母材情况等有关。
热效率：相对于电弧功率（电弧电压X电弧电流），向母材传送的热量（热输入量）所占的比例称作焊接电弧热效率。
9. 电弧静压力（电磁收缩力）在两根互相平行导体中，通过同方向的电流时，导体间产生相互吸引的力，若电流方向相反，则产生排斥力。
10. 交流电弧：是指电弧（电极）极性随时间交替变化的电弧，也就是焊接电流方向按照一定的时间间隔变化，一般用在TIG焊接、等离子弧焊接和焊条电弧焊中。
11. 直流正/反接的区别：直流正接的热量比反接的热量要高，所以焊接厚板的时候多用直流正接。
焊接薄板的时候为了防止焊穿，采用直流反接的方法。
而焊接铝镁合金的时候直流反接，钨极为正极，电流大，对氧化膜有冲击清理的作用，但是容易烧穿，所以用交流焊接交替电波焊接，这样可以有效清理氧化膜还防止烧穿。
12. 焊接电弧静特性产生原因:小电流区，电弧温度低，其间粒子电离度低，电弧导电性较差，需要有较高的电场推动电荷运动在电弧极区，特别是阴极区，由于电极温度较低，极区的电子提供能力较差，不能实现大量的热电子发射，会形成较强的极区电压降，表现出较高的电压值。
增大电流值弧柱温度增加，电弧中的粒子电离度增加，电弧的导电性增加，同时电极温度提高，阴极热发射能力增强，Uc值降低，阳极蒸发量增加UA值降低，两极区电场相对减弱，电弧电压下降。
电弧焊基础
一、焊丝的加热和熔化特性 二、熔滴上的作用力 三、熔滴过渡的主要形式及特点
一、焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 电弧焊时，主要热源是电弧热和电阻热。 熔化极时，阴（阳）极区电弧热及电阻热； 非熔化极时，主要靠弧柱区产生的热量。 其中：阴极区的产热功率：PK=I（UK-UW）； 阳极区的产热功率：Pa=IUW 电阻热：PR=I2RS；RS=ρLS/S 2、焊丝的熔化特性 焊丝的熔化特性指焊丝的熔化速度和焊接电流之间的关系。 在其他条件相同的情况下，焊丝电阻率和熔化系数越大， 焊丝熔化速度越快，反之，熔化速度越慢。图示为熔化 下一页 特性与焊丝直径的关系及熔化特性与伸出长度的关系。
焊接工艺 （焊接方法与设备）
第一单元 电弧焊的基础知识
第一单元 电弧焊的基础知识
综合知识模块一 焊接电弧 综合知识模块二 焊丝的熔化与熔滴过渡 综合知识模块三 母材熔化与焊缝成形
综合知识模块一 焊接电弧
能力知识点1 焊接电弧的物理基础 能力知识点2 焊接电弧的导电性 能力知识点3 焊接电弧的工艺特性
焊丝的熔化特性与焊丝直径及伸出长度的关系
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二、熔滴上的作用力
1、重力：平焊时，促进熔滴过渡；其他位置时，阻碍熔滴过渡。 2、表面张力：表面张力是指向焊丝端头上保持熔滴的作用力。平 焊时，阻碍熔滴过渡；其他位置有利于熔滴过渡。如图所示。 3、电弧力：电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。 其中电弧力和等离子流力促进熔滴过渡；斑点压力总是阻碍熔滴 过渡。 4、熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金作用而生成气体或含有易蒸发 金属时，在电弧高温作用下将使气体积聚、膨胀而产生较大的内 压力，致使熔滴爆破。它促使熔滴过渡。 5、电弧的气体吹力：焊条电弧焊时，焊条药皮的熔化滞后于焊芯 的熔化，在焊条端部形成套筒，此时，药皮中的造气剂产生的气 体在高温下急剧膨胀，从套筒中喷出作用于熔滴。不论何种位置 的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。
一、焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 电弧焊时，主要热源是电弧热和电阻热。 熔化极时，阴（阳）极区电弧热及电阻热； 非熔化极时，主要靠弧柱区产生的热量。 其中：阴极区的产热功率：PK=I（UK-UW）； 阳极区的产热功率：Pa=IUW 电阻热：PR=I2RS；RS=ρLS/S 2、焊丝的熔化特性 焊丝的熔化特性指焊丝的熔化速度和焊接电流之间的关系。 在其他条件相同的情况下，焊丝电阻率和熔化系数越大， 焊丝熔化速度越快，反之，熔化速度越慢。图示为熔化 下一页 特性与焊丝直径的关系及熔化特性与伸出长度的关系。
焊接工艺 （焊接方法与设备）
第一单元 电弧焊的基础知识
第一单元 电弧焊的基础知识
综合知识模块一 焊接电弧 综合知识模块二 焊丝的熔化与熔滴过渡 综合知识模块三 母材熔化与焊缝成形
综合知识模块一 焊接电弧
能力知识点1 焊接电弧的物理基础 能力知识点2 焊接电弧的导电性 能力知识点3 焊接电弧的工艺特性
焊丝的熔化特性与焊丝直径及伸出长度的关系
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二、熔滴上的作用力
1、重力：平焊时，促进熔滴过渡；其他位置时，阻碍熔滴过渡。 2、表面张力：表面张力是指向焊丝端头上保持熔滴的作用力。平 焊时，阻碍熔滴过渡；其他位置有利于熔滴过渡。如图所示。 3、电弧力：电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。 其中电弧力和等离子流力促进熔滴过渡；斑点压力总是阻碍熔滴 过渡。 4、熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金作用而生成气体或含有易蒸发 金属时，在电弧高温作用下将使气体积聚、膨胀而产生较大的内 压力，致使熔滴爆破。它促使熔滴过渡。 5、电弧的气体吹力：焊条电弧焊时，焊条药皮的熔化滞后于焊芯 的熔化，在焊条端部形成套筒，此时，药皮中的造气剂产生的气 体在高温下急剧膨胀，从套筒中喷出作用于熔滴。不论何种位置 的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。
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1.阴极斑点
根据阴极材料性质及所处状态不同，在某些场合下，电弧导电通道将主 要集中在一个较小的区域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于 其他区域称为阴极斑点区。
2.阳极斑点
当电弧燃烧不能在阳极表面所覆盖的全面积上形成均匀的电流通道，将 在阳极上的某一局部区域形成主要的电流通道，大部分电子通过该通
道进入阳极，即是阳极斑点区。
1.2.4 电弧的阴极清理作用 惰性气体中的电弧在以金属板（丝）作为阴极的情况下，阴极斑点在金属板（丝
）上扫动，出去金属表面上的氧化膜，使其露出清洁金属面，称为电极的阴极清 理作用或氧化膜破碎作用。 清理作用只限于阴极，并且是在不含氧化性气氛的高纯度惰性气体中。
铝材料焊接中的氧化膜清理
1.2.5 最小电压原理 最小电压原理的含义:在给定电流和周围条件一定的情况下，电弧稳定燃烧时
电弧的电流.电压特性
2 影响电弧静特性与电弧电压的因素 （1）电弧长度 （2）保护气成分 （3）电极条件 （4）母材情况 （5）保护气流量、环境温度、焊接电流形式
1.2.2 焊接电弧动特性
1.直流电弧的动特性
2.交流电弧的动特性
1.2.3 阴极斑点和阳极斑点
电极斑点是电弧燃烧中产生的一种现象，出现在电极和母材上，分为 阴极斑点和阳极斑点，它的形成主要与电极及熔池的区域导电性有关 。
（1）放电气隙内带电粒子的生成（ 2）保护阴极、阳极与电弧空间的连 续性
2.电弧的构造和电弧电压
阴极压降区：阴极前面存在的由阳 离子构成的正空间电荷区域
阳极压降区：阳极前面存在的由电 子构成的负空间电荷区域
3.电弧各区域的导电特点 （1）阴极区导电特点
表现出的现象是在阴极区形成正的空间电荷，同时起到向弧柱区提供 电子的作用。
交流TIG焊氧化膜清理与母材熔化
1.2焊接电弧特性
电弧特性是指电弧在导电方面表现 的一些特征，其中电弧电特性与电 弧热平衡、电弧稳定性等有着很深 的联系
1.2.1 焊接电弧静特性
1 电弧静特性曲线变化特征
稳定状态下焊接电弧的电流电压特 性，称为电弧的静特性曲线，一般 呈现三个区段的变化特点分别称作 下降特性区（负租特性区）平特性 区和上升特性区
1.1.2 电弧中的带电粒子
气隙放电中带电粒子有两个来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙 空间发送电子，而是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
1 阴极电子发射
阴极电子发射是阴极中的电子脱离阴极材料的束缚，逸出电极表面进 入电弧空间。它是电源持续向电弧供给能量的唯一途径
2 中性粒子电离
1.1.4 电弧产热及温度分布 1、焊接电弧的产热 2、电弧对阳极和阴极的热输入 3、焊接电弧的热效率 4、焊接电弧的温度分布 电弧温度及温度分布受到如下
条件的影响：(1)电弧电流（2） 电极斑点（3）电弧长度（4） 阳极材料（5）保护气体成分（ 6）环境条件
氩气保护电弧温度分布
1.1.5 电弧压力与等离子气流
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
，其导电区的半径（或温度）应使电弧电场强度具有最小数值。就是说，电 弧具有保持最小能量消耗的特性。 1.2.6 电弧的挺直性与磁偏吹 1.电弧的挺直性 是指电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方 向流动的性能。
电弧的挺直性
2.电弧的磁偏吹
电弧中流动着的电流受到其自身磁场的作用 而表现出的特性。
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电极性随时间交替变化的电弧 （1）交流电弧燃烧的特点
（2）电弧产热与电弧力特性 交流电弧的产热与电弧力特性居于直流正接与直流反接两者
之间
极性TIG焊熔深的影响
（3）交流电弧的应用
交流电弧（主要指交流TIG焊）在 电极为负的半波（正半波），电极 作为阴极、母材作为阳极，阳极产 热量大，电弧的热量约70%给予了 母材，应于母材熔化，同时电弧燃 烧稳定。
在电极为正的半波（负半波），电 极作为阳极，产热量相对较大，电 极受到电弧的加热产生熔化，电极 严重烧损。然而电弧负半波（少数 情况下直接为反极性接法）具有对 母材表面氧化膜清理作用。
第一章 焊接电弧基础
1.1焊接电弧机理 1.2焊接电弧特性 1.3电弧焊中的保护气 1.4电弧的引燃与保护措施
1.1焊接电弧机理 1.1.1 气体放电与焊接电弧
气体放电是指气体的电离 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。 电弧具备所有放电形式中电压最低、电流最大温度最高的特征
阴极区电子的产生机构有两种情况： 一、阴极表面的热电子发射、电场发射或碰撞发射等 二、在压降区中形成局部等离子体阴极，并产生热电离。
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
一般如下情况下表现出磁偏吹
（1）导线接线位置引起的磁偏吹 （2）电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹 （3）电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 （4）平行电弧间的磁偏吹 消除和减少磁偏吹的措施：
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件
根据阴极材料性质及所处状态不同，在某些场合下，电弧导电通道将主 要集中在一个较小的区域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于 其他区域称为阴极斑点区。
2.阳极斑点
当电弧燃烧不能在阳极表面所覆盖的全面积上形成均匀的电流通道，将 在阳极上的某一局部区域形成主要的电流通道，大部分电子通过该通
道进入阳极，即是阳极斑点区。
1.2.4 电弧的阴极清理作用 惰性气体中的电弧在以金属板（丝）作为阴极的情况下，阴极斑点在金属板（丝
）上扫动，出去金属表面上的氧化膜，使其露出清洁金属面，称为电极的阴极清 理作用或氧化膜破碎作用。 清理作用只限于阴极，并且是在不含氧化性气氛的高纯度惰性气体中。
铝材料焊接中的氧化膜清理
1.2.5 最小电压原理 最小电压原理的含义:在给定电流和周围条件一定的情况下，电弧稳定燃烧时
电弧的电流.电压特性
2 影响电弧静特性与电弧电压的因素 （1）电弧长度 （2）保护气成分 （3）电极条件 （4）母材情况 （5）保护气流量、环境温度、焊接电流形式
1.2.2 焊接电弧动特性
1.直流电弧的动特性
2.交流电弧的动特性
1.2.3 阴极斑点和阳极斑点
电极斑点是电弧燃烧中产生的一种现象，出现在电极和母材上，分为 阴极斑点和阳极斑点，它的形成主要与电极及熔池的区域导电性有关 。
（1）放电气隙内带电粒子的生成（ 2）保护阴极、阳极与电弧空间的连 续性
2.电弧的构造和电弧电压
阴极压降区：阴极前面存在的由阳 离子构成的正空间电荷区域
阳极压降区：阳极前面存在的由电 子构成的负空间电荷区域
3.电弧各区域的导电特点 （1）阴极区导电特点
表现出的现象是在阴极区形成正的空间电荷，同时起到向弧柱区提供 电子的作用。
交流TIG焊氧化膜清理与母材熔化
1.2焊接电弧特性
电弧特性是指电弧在导电方面表现 的一些特征，其中电弧电特性与电 弧热平衡、电弧稳定性等有着很深 的联系
1.2.1 焊接电弧静特性
1 电弧静特性曲线变化特征
稳定状态下焊接电弧的电流电压特 性，称为电弧的静特性曲线，一般 呈现三个区段的变化特点分别称作 下降特性区（负租特性区）平特性 区和上升特性区
1.1.2 电弧中的带电粒子
气隙放电中带电粒子有两个来源：一是电源通过电极（阴极）向气隙 空间发送电子，而是气隙中的中性粒子被电离产生电子和离子。
1 阴极电子发射
阴极电子发射是阴极中的电子脱离阴极材料的束缚，逸出电极表面进 入电弧空间。它是电源持续向电弧供给能量的唯一途径
2 中性粒子电离
1.1.4 电弧产热及温度分布 1、焊接电弧的产热 2、电弧对阳极和阴极的热输入 3、焊接电弧的热效率 4、焊接电弧的温度分布 电弧温度及温度分布受到如下
条件的影响：(1)电弧电流（2） 电极斑点（3）电弧长度（4） 阳极材料（5）保护气体成分（ 6）环境条件
氩气保护电弧温度分布
1.1.5 电弧压力与等离子气流
1、电弧静压力（电磁收缩力 ）2、电弧动压力（等离子流 力）3、斑点力 4、爆破力 5 、熔滴冲击力
液态导体中电磁力的收缩效应
焊接电弧模型
6 电弧力的影响因素 （1）气体介质 （2）电流和电压（弧长） （3）电极（焊丝）直径 （4）电极（焊丝）极性 （5）钨极端部几何形状 （6）脉动电流的影响
，其导电区的半径（或温度）应使电弧电场强度具有最小数值。就是说，电 弧具有保持最小能量消耗的特性。 1.2.6 电弧的挺直性与磁偏吹 1.电弧的挺直性 是指电弧作为柔性导体具有抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方 向流动的性能。
电弧的挺直性
2.电弧的磁偏吹
电弧中流动着的电流受到其自身磁场的作用 而表现出的特性。
熔滴短路产生的爆破力
1.1.6直流电弧与交流电弧 1 直流电弧
极性不发生变化的电弧，其最大特点是稳定性好，根据电流形式的 不同，可以有恒定电流下的直流电极性随时间交替变化的电弧 （1）交流电弧燃烧的特点
（2）电弧产热与电弧力特性 交流电弧的产热与电弧力特性居于直流正接与直流反接两者
之间
极性TIG焊熔深的影响
（3）交流电弧的应用
交流电弧（主要指交流TIG焊）在 电极为负的半波（正半波），电极 作为阴极、母材作为阳极，阳极产 热量大，电弧的热量约70%给予了 母材，应于母材熔化，同时电弧燃 烧稳定。
在电极为正的半波（负半波），电 极作为阳极，产热量相对较大，电 极受到电弧的加热产生熔化，电极 严重烧损。然而电弧负半波（少数 情况下直接为反极性接法）具有对 母材表面氧化膜清理作用。
第一章 焊接电弧基础
1.1焊接电弧机理 1.2焊接电弧特性 1.3电弧焊中的保护气 1.4电弧的引燃与保护措施
1.1焊接电弧机理 1.1.1 气体放电与焊接电弧
气体放电是指气体的电离 电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。 电弧具备所有放电形式中电压最低、电流最大温度最高的特征
阴极区电子的产生机构有两种情况： 一、阴极表面的热电子发射、电场发射或碰撞发射等 二、在压降区中形成局部等离子体阴极，并产生热电离。
（2）弧柱区导电特点
弧柱即是维持电弧持续放电所必需电子和阳离子的产生源，同时也是 电能有效转化成热能的发热体
（3）阳极区导电特点
电子受阳极压降加速，与阳极区中的中性粒子碰撞并使其电离，由此 产生向弧柱区运动的阳离子，即是阳极压降区起到向弧柱区提供阳离 子的作用。
一般如下情况下表现出磁偏吹
（1）导线接线位置引起的磁偏吹 （2）电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹 （3）电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 （4）平行电弧间的磁偏吹 消除和减少磁偏吹的措施：
中性粒子存在于电弧空间，当处于高能量状态时，其 电子轨道上的电子脱离约束，分离成电子和离子称为 电离
3 带电粒子的扩散与复合
带电粒子在定向运动过程中从电弧内部向外部周边区 域移动称为带电粒子的扩散
复合即电子与正离子相遇后重新组合成中性粒子
1.1.3 电弧导电机构 1.维护电弧放电的条件