焊接电弧的基础知识
手工电弧焊的安全基础知识
手工电弧焊的安全基础知识手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，使焊条金属与母材熔化形成缝的一种焊接方法。
焊接时，母材为一电极，焊条为另一电极。
电弧是在焊条—母材之间的空隙内通过外加电压引燃。
由于开头产生电弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热电离，为了加强气体的电离作用，电极之间应有较高的电压，这个电压称为空载电压。
一般直流电焊机的空载电压为40~90V，沟通电焊机为50～80V。
当电弧稳定燃烧后，维持电弧燃烧所需要的电压较低，一般为16—35V，这个电压称为工作电压。
一、手工电弧焊机常用的手工电弧焊机有沟通弧焊机、旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机三种。
沟通弧焊机是一个特别的降压变压器，具有陡降的外特性。
焊接电源的调整主要是通过调整焊机感抗值来实现的，其基本方式为变动铁芯或动绕组的位置或调整芯的饱和程度等。
沟通弧焊机主要有动铁芯式、同体式和动圈式三种。
旋转式直流弧焊机是一种专供电弧焊用的特别型式的发电设备，由发电机和原动机两部分组成。
原动机可以是电动机或内燃机，在工厂中常见的是用电动机驱动。
直流弧焊机除了具有产生直流电的功能外，还具有满意焊接工艺所要求的性能。
整流式直流弧焊机由主变压器、整流器组、调整装置和冷却风扇等装置组成。
这类焊机由于多采纳硅整流元件进行整流，又称为硅整流焊机。
全部使用的电焊机必需符合焊机标准规定的平安要求。
1、假如手工电弧焊机的空载电压高于焊机标准规定的限值，而又在有触电危急的场所作业，则焊机必需采纳空载自动断电装置等防触电的平安措施。
2、电焊机的工作环境应与焊机技术说明书上的规定相符。
如在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特别环境中作业，应使用适合特别环境条件性能的电焊机，或实行防护措施。
3、应防止电焊机受到碰撞或猛烈震惊，特殊是整流式电焊机。
室外使用的电焊机必需有防雨雪的防护设施。
为防止触电，电焊机外露的带电部分应设有完好的防护(隔离)装置，电焊暴露的接线柱必需设有防护罩。
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。
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（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
焊接电弧
逸出功的大小受电极材料及表面状态的 影响。
焊接电弧物理基础
金属表面存在氧化物时逸出功会减小
焊接电弧物理基础
阴极斑点 定义：阴极表面经常可以看到发出闪烁 的区域，这个区域称为 电子发射最集中的区域 电流最集中流过的区域 热阴极：斑点固定 W C 冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al
焊接电弧物理基础
由于电子质量远小于其他粒子的质量， 因而在电场的作用下，速度快，动能大， 其余其他粒子发生非弹性碰撞，几乎将 本身的动能全部传递给相应的粒子，使 中性粒子发生电离或激励。因而场致电 离中电子起到主要的作用。
焊接电弧物理基础
焊接电弧物理基础性气体粒子受到光辐射的作用 而产生的电离过程 范围：电弧的辐射只可能对K、Na、Ca、 Al等金属蒸汽直接引起电离，而对焊接 电弧气氛中的其他气体则不能直接引起 电离 光电离是产生带电粒子的次要途径
焊接电弧导电特性
纯金属熔点沸点低于相应氧化物，所以 纯金属容易蒸发，阳极斑点自动寻找纯 金属而避开氧化物。因而出现阳极斑点 的跳跃现象。
焊接电弧导电特性
阳极不能发射正离子，弧柱所需要的正 离子是通过阳极区电离提供的。 阳极区导电形式（场致电离、热电离） 场致电离（电弧电流小）电子数大于正 离子数，形成负的空间电场，从而电子 加速，碰撞到中性粒子产生电离。
电弧焊基本历史
1945 交流GTAW焊 接方法 1945 直流金属极焊 接方法GMA
第一节 焊接电弧
焊接电弧物理基础 焊接电弧导电特性 焊接电弧工艺特性
焊接电弧物理基础
电弧定义：电弧是 一种特殊的气体放 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。 实现了将电能转化 为机械能、热能和 光能。
电弧焊接基础知识总结
电弧焊接基础知识总结电弧焊接是一种常见的金属连接方法，广泛应用于制造业、建筑业等领域。
本文将总结电弧焊接的基础知识，包括焊接原理、操作技巧、安全注意事项等方面。
一、焊接原理电弧焊接是利用热电化学效应的物理现象进行的。
当焊枪上的电极与工件之间形成电弧时，电弧的高温使工件表面瞬间熔化，并与电极熔化的金属相互混合，形成焊缝。
二、设备准备进行电弧焊接前，需要准备好以下设备：1. 电焊机：选择适合焊接材料和厚度的电焊机，并确保其正常工作。
2. 电极：根据焊接材料的类型选择合适的电极。
3. 面罩和手套：用于保护焊工的面部和手部免受电弧辐射和热量的损害。
4. 地脚线：确保焊接过程中的电流能够正常通过工件，避免触电危险。
三、操作技巧1. 清洁工件表面：使用刷子或砂纸清洁焊接区域的表面，以去除油污、氧化物等杂质，确保焊接效果良好。
2. 设置电流参数：根据焊接材料和厚度调节电焊机的电流参数，以确保电弧稳定、熔化均匀。
3. 稳定手部姿势：保持稳定的手部姿势，使焊枪与工件的距离保持恒定，避免焊缝质量不均匀。
4. 均匀移动焊枪：焊接时应均匀地移动焊枪，使电弧在焊缝上保持均匀的热输入。
5. 控制电弧长度：通过控制焊枪与工件的距离，来控制电弧的长度，以获得适当的焊接效果。
四、焊接缺陷及处理方法在电弧焊接过程中，可能会出现一些焊接缺陷，如焊缝不密实、气孔、裂纹等。
对于不同的缺陷，有以下处理方法：1. 焊缝不密实：增加电流、缩短焊枪与工件的距离，增强热输入。
2. 气孔：增加氩气保护，改变焊接速度，避免焊接过程中的氧气进入焊缝。
3. 裂纹：调整焊接速度，提前预热工件，避免过快冷却。
五、安全注意事项1. 佩戴个人防护装备：在进行电弧焊接作业时，应穿戴防护面罩、手套、防火服等防护装备，确保人身安全。
2. 保持良好通风：电弧焊接过程中会产生有害气体和烟尘，应保持良好的通风环境，减少对操作者的危害。
3. 避免电弧辐射：电弧产生的强光和紫外线辐射对眼睛和皮肤有害，应通过佩戴面罩和长袖衣物等方式进行防护。
弧焊基础必学知识点
弧焊基础必学知识点
弧焊是一种常见的金属焊接方法，其基础知识点包括以下内容：
1. 弧焊原理：弧焊是利用电弧在工件表面产生高温，使工件熔化，并通过填充材料产生强固的焊缝连接。
2. 电源选择：常见的弧焊电源有直流电源和交流电源，选择电源要考虑焊接材料、电流稳定性以及电源成本等因素。
3. 焊接电流调节：调节焊接电流可以控制焊缝的强度和质量，一般情况下，较厚的工件需要较高的电流。
4. 焊接电极选择：根据焊接材料的不同，选择合适的电极材料可以确保焊缝的质量和性能。
5. 焊接保护气体选择：对于某些焊接材料，需要使用保护气体来防止焊接区域氧化，常见的保护气体有氩气、二氧化碳等。
6. 焊接特点和缺陷分析：不同的焊接参数和工艺会导致不同的焊接特点和缺陷，了解这些可以帮助调整焊接过程，提高焊缝质量。
7. 安全措施：弧焊过程中产生的光弧和热量可能对人体和周围环境造成伤害，需采取适当的安全措施，如戴防护眼镜、手套等。
这些知识点可以帮助人们理解弧焊的原理和基本操作，从而能够进行正确的弧焊工作。
电弧焊基础知识
电弧焊基础知识电弧焊是一种常用的金属连接方式，通过电流的通入使金属加热并熔化，然后让熔化的金属在电弧的作用下连接在一起。
它在工业生产中应用广泛，适用于各种金属材料的连接，是制造业中非常重要的焊接方法。
本文将介绍电弧焊的基础知识，包括其原理、设备和操作技巧。
1. 电弧焊的原理电弧焊的原理是利用电流通过两个相互接触的导电电极时，产生的电弧和热量将金属表面加热至熔点，以实现金属材料的连接。
电流通入导电电极形成电弧，同时使导电电极和工件之间形成可引燃的电弧空气。
2. 电弧焊的设备电弧焊的设备主要包括焊机、电极和接地夹。
焊机是产生和控制电弧焊所需电流的设备，通常采用直流或交流焊机。
电极是传递电流到工件的导电材料，常见的电极有炭化钨电极和钨钨极电极。
接地夹用于将接地电缆夹住，以确保工作地点的安全电接地。
3. 电弧焊的操作技巧3.1 准备工作：在进行电弧焊前，需要确认焊接材料的种类，选择适当的电极和焊接电流。
另外，还需要为焊接区域清洁，并将工件固定在合适的位置上。
3.2 焊接电流的选择：电弧焊时，焊接电流的选择是非常重要的。
一般来说，电流过小会导致焊缝不够牢固，电流过大则会引起焊接材料的过热。
3.3 焊接技巧：在焊接时，应保持稳定的手持姿势，使焊锡均匀地覆盖在焊缝上。
焊接要均匀、有节奏地进行，以保证焊接质量。
3.4 焊接安全：在进行电弧焊时，应注意避免电弧和烟雾对人体的伤害。
焊接时需要佩戴防护设备，如防护眼镜、手套、护目镜等，确保人身安全。
电弧焊具有焊接速度快、连接牢固等优点，广泛应用于建筑、汽车制造、船舶制造等行业。
但在实际应用中，电弧焊也存在一些问题，如焊接变形、裂纹等。
为了提高焊接质量，还需要加强焊接工艺的研究和改进。
总之，电弧焊作为一种重要的金属连接方法，具有广泛的应用前景。
掌握电弧焊的基础知识，对于工程师和焊工来说是非常重要的。
通过了解电弧焊的原理、设备和操作技巧，可以更好地应用电弧焊技术，提高焊接质量，为制造业的发展做出贡献。
电焊工基本知识电焊入门基础知识
电焊工基本知识电焊入门基础知识电焊工基本知识电焊工是一种专业技术工人，负责使用电弧焊、气体保护焊、手工电弧焊等各种焊接方法将金属材料连接起来。
电焊工需要具备一定的理论知识和实践经验，以确保安全、高效地完成任务。
电焊入门基础知识1. 电弧焊接原理电弧是在两个导体之间形成的放电现象，其产生的高温和高能量可以使金属材料熔化并形成连接。
在电弧焊接中，通过将两个金属材料放置在一起并施加足够的压力，然后使用焊接枪产生电弧，在金属表面产生熔化区域，并在冷却后形成牢固的连接。
2. 焊接设备常见的焊接设备包括手持式电弧焊机、气体保护焊机等。
手持式电弧焊机是最常用的设备之一，其主要由变压器、整流器和控制板组成。
气体保护焊机则使用惰性气体来保护熔化区域，并可实现更高质量的3. 焊接材料焊接材料包括焊条、焊丝等。
焊条是一种金属棒，通常由钢或铝制成，并涂有药皮以帮助熔化和形成连接。
焊丝则是一种细长的金属线，通常用于气体保护焊接。
4. 焊接安全在进行电焊作业时，需要使用防护设备以确保安全。
防护设备包括手套、面罩、耳塞等，以及防火措施如火灭器和消防毯。
5. 焊接技巧良好的焊接技巧是确保高质量连接的关键。
一些基本技巧包括正确地握持电极、掌握适当的电弧长度和角度、掌握适当的熔化深度等。
6. 焊接质量检测完成焊接后，需要进行质量检测以确保连接的牢固性和可靠性。
常见的检测方法包括外观检查、X射线检查等。
电焊工需要具备一定的理论知识和实践经验，并使用适当的设备和材料来完成任务。
在进行作业时，必须遵守安全规定并掌握良好的焊接技巧，以确保高质量连接。
完成焊接后，必须进行质量检测以确保连接的牢固性和可靠性。
焊接电弧基础知识
任
务
向弧柱区提供电子流和接受弧柱 区送来的正离子流
导电通路的作用
接受弧柱区流过来的电子流和向 弧柱区提供正离子流
焊接教学 四、焊接电弧的构造
焊接 方法
酸性焊条 电弧焊
钨极氩弧焊
碱性焊 条
电弧焊
熔化极 氩弧焊
C02气体 保护焊
埋弧焊
温度 比较
阳极温度＞阴极温度
阴极温度＞阳极温度
焊接教学
五、电弧电压
焊接教学
利用手工操纵焊 条进行焊接的电 弧焊方法
课堂小结
设备简单，操作方便、
灵活，可焊性好。适用
于各种条件下的焊接，
特别适用于结构形状复
杂，焊缝短小，弯曲焊或接电弧
各种空间位置焊缝的焊
接。
由焊接电源供给的具有一
定电压的两电极间或电极
与工件间在气体介质中产
生强烈而持久的放电现象。
两电极之 间的电压。 与弧长有
弧柱区长度几乎等于电弧 长度，弧柱区产生的热量 仅占电弧热量的21%，但 弧柱中心温度高达57307730 。
焊接教学 四、焊接电弧的构造
焊接电 定 义 弧构造
温度
2130-
阴极区 紧靠负极的区域 3230℃
阳极区和阴极区 5730-
弧柱区 中间的区域
7730℃
2330-
阳极区 紧靠正极的区域 3980℃
范围：
低碳钢
铜及铜合金
低合金钢
2020/3/26
不锈钢
铝及铝合金
4
焊接教学 三、焊接电弧的概念
电弧的实质：气体放电现象。
焊接教学 三、焊接电弧的概念
• 焊接电弧的定义：
气体电离
由焊接电源供给的具有一定电压阴的极两电电子极发间射或电极与工
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光发射与粒子碰撞发射 光发射：金属表面受光能照射，使内部的自由电子冲破表面约 束而产生的电子发射称为光发射。
Ⅲ.焊接电弧及其特性
一、焊接电弧的物理基础 （一）电弧及其电场强度分布
➢ 电弧的实质：气体放电（导电）
电弧的特点：低电压、大电流、温度高、亮度大
（二）电弧中带电粒子的产生 • 气体电离 • 电极发射电子 • 形成负离子
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：电离能用电离电压来表示，电离电压低说明气体的电 离比较容易，电弧比较稳定。
热阴极：斑点固定 W C 冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al
甚至可观察到几个斑点同时存在。 由于金属氧化物的逸出功比纯金属低，氧化物处容易发射电子。 氧化物处发射电子的同时自身被破坏，阴极斑点有清除氧化物作用。
（三）带电粒子的消失 带电粒子通过扩散、复合和电子结合成负离子等的过程。 电弧稳定“燃烧”时，带电粒子的产生和消失处于动平衡状态。 负离子的存在对电弧稳定性的影响。
（三）带电粒子的消失
二、焊接电弧的导电特性 （一）弧柱区的导电特性 （二）阴极区的特点 （三） 阳极区的特点 （四）焊接电弧的静态伏安特性 三、焊接电弧的工艺特性
（一）电弧的热能特性
⑴ 弧柱、阴极区、阳极区的产热
（2）电弧的温度分布
（二）电弧的力学特性 （三）焊接电弧的稳定性
Ⅰ、焊接电弧的产生
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。 气体导电必须具备两个条件： ① 两电极之间有带电粒子； ② 两电极之间有电场。 带电粒子在电场作用下运动形成电流，从而使两电极之间的 气体空间成为导体，也就形成了电弧。
粒子碰撞发射：焊接电弧中正离子撞击阴极表面，将其动能传 给阴极内部的电子，使其逸出金属表面的发射过程称为碰撞发 射。
冷阴极与热阴极
热阴极：当使用沸点高的材料W（沸点5950K）或C(4200K)作电极 时，阴极区(3500K以上)的带电粒子主要靠热发射提供，这种阴极 称为热阴极。 冷阴极：钢（3013K）、铜(2868K)、铝(2770)等材料作阴极时， 由于它们沸点很低，电极加热温度受沸点的限制不可能很高，热 发射不能提供足够的带电粒子，此时电场发射起主要作用，这种 电极称为冷阴极。
电弧的三个区域：阴极区 弧柱区 阳极区
（一）弧柱区的导电特性 弧柱区长度为电弧长度 弧柱区的电场强度较低： 通常只有5～10V/cm。 温度很高，5000~50000K， 分子、原子将产生热电离，形成等离子体。 弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和中性粒子聚合在一起的 气体状态，被称为电弧等离子体。 弧柱区呈电中性 带电的粒子在等离子体定向移动，基本上不受空间电场的作用，所 以能够在低电压条件下，传输大电流。 传输电流的主要带电粒子是电子，大约占带电粒子总数的99.9%， 其余为正离子。
气体电离的形式
热电离：气体粒子的热运动，形成频繁而激烈的碰撞 产生的电离，是弧柱区产生带电粒子的主要途径。
碰撞电离
电场作用下的电离：阴极区和阳极区的电场强度非常 高，高达105~107V/cm，气体电离以电场作用下的电离 为主。
光电离：光辐射只可能对K、Na、Ca、Al等金属蒸汽 直接引起光电离；次要途径。
2、电子发射
• 电子发射：电极表面受到外加能量的作用，使其内部的电子 冲破电极表面的束缚飞到电弧空间的现象称为电子发射。
• 逸出功：使一个电子从金属表面飞出所需的能量称为逸出功。 通常用逸出电压表示。
常用金属的逸出功
金属 纯金属 氧化物
W 4.54
Fe 4.48 3.92
Al 4.25 3.9
可见有氧化物时逸出功比较低，所以电子容易从氧化膜出逸 出，形成阴极斑点。
负离子的形成主要是由中性气体粒子（原子或分子）吸附一个 电子形成的，负离子所带电量与电子相同，但是质量大，不能 有效参与电弧导电过程。
造成电弧不稳 不希望电弧中存在大量的负离子 大多数粒子亲和能比较小，不易形成负离子 F、Cl、O、OH、NO等离子亲和能比较大，易于形成负离子。
二、焊接电弧的导电特性
电子发射机构分类： 电场发射、热发射、光发射、粒子碰撞发射； 实际焊接中往往是多种电子发射机构共同完成电子发射的任务。
热发射
热发射：金属表面受热的作用，内部的自由电子的热运动加剧， 当自由电子的动能大于逸出功时，电子飞出金属表面加入电弧， 参与电弧的导电过程。 热发射（对电极有冷却作用）
热发射强弱受到阴极材料沸点的影响；沸点高的钨或碳做阴极时 ，电极可以被加热到比较高的温度，通过热发射可以提供足够多 的电子。
电弧的引燃过程
（ 短 电 结 汽（在撞结子1路场果化）2热击果复时强：。）焊激中：合，度①③提条发性气中电很少出起与和分隙，流高量现焊工强子间其密。电很条件电和的能集子多保接场原气量的逸低持触作子体转个出电恰短用使迅换别。离当路下之速，接②电距，激电发触个位离负发离出点别的极或，光被接金发电在和电触属射离撞热阻点蒸电。击。热被汽子、所加。并激加热作 发热 、高和，熔速正极化定负小，向带的甚运电气至动粒隙蒸，的发、
焊接电弧的基本知识
• Ⅰ、焊接电弧的产生 气体导电必须具备两个条件：
① 两电极之间有带电粒子； ② 两电极之间有电场。 电弧的引燃过程 • Ⅱ、电弧的构成 • Ⅲ.焊接电弧及其特性
一、焊接电弧的物理基础 （一）电弧及其电场强度分布 （二）电弧中带电粒子的产生 • 气体电离 • 电极发射电子 • 形成负离子
电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。 将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。 电弧放电产生高热和强光， 电弧切割、碳弧气刨、电弧焊接等； 强光能照明，如探照灯，用弧光灯放电影
Ⅱ、电弧的构成
焊接电弧电压分为三个区：阴极区、阳极区和弧柱区。 ➢ 阴极区和阳极区上有活性斑点，即阴极斑点和阳极斑点 （电流密度大，温度高，发出光亮的点）