1 电弧物理与现代弧焊方法

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1、电弧物理与现代焊接方法1.电弧的导电机理1.1电弧放电特点电弧是在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程；实质是气体导电现象；导体---欧姆定律；绝缘体---不导电；气体导电-----气体放电；非自持放电----10-20----10-12A自持放电暗放电---------10-12----10-5A小电流、高电压（600v）；辉光放电------10-4----10-1A；小电流、高电压(300-350v)；电弧放电---------------大电流、低电压；过渡区-----------------

2、-10-1A—1A电弧放电--------〉1A，一般〉10A第一章电弧物理基础1.电弧的导电机理1.1电弧放电特点第一章电弧物理基础第一章电弧物理基础1.2电弧中带电粒子的产生电弧:阴极、阳极、弧柱；电子发射，气体电离，伴随解离、激励、扩散、复合、负离子；1.2.1气体的电离电离与激励电离：在一定条件下，中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象；激励：当中性粒子接受外来能量的作用，使电子从低能级跃变到较高能级，中性粒子内部稳定状态破坏，但整个粒子仍呈中性的现象。第一章电弧物理基础第一电离能---常态下，中性粒

3、子失去第1个电子所需要的最低能量；（eV）第一电离电压—描述电离难易的参数指标，数值上等于第一电离能；较小电弧加热下，一般只有一次电离；大电流的高温使气体产生二次甚至三次电离，但仍以一次电离为主；第一章电弧物理基础第一章电弧物理基础H—13.5He—24.5Li--5.4C—11.3N—14.5O—13.5F—17.4Na--5.1Cl—13Ar—15.7K---4.3Ca—6.1NO—9.5OH—13.8H2O-12.6CO2—13.7NO2—11Ni---7.6Cr—7.7Mo—7.4Cs---3.9Fe—7

4、.9W---8.0H2—15.4N2-15.5O2—12.2Cl2—13CO—14.1Al—5.96Mg—7.61TI--6.81Cu---7.68第一章电弧物理基础电离电压的高低表明产生带电粒子的难易程度;电离电压低有利于电弧的稳定,但电离电压不是唯一的因素;多种气体混合,电离电压主要决定于最低的电离电压但该种气体必须充分多,若不足,电离电压次低的气体加入电离,最终值将介于二者之间;第一章电弧物理基础激励电压---使中性粒子激励所需的最低外加能量称为最低激励电压(以伏为单位);H—-10.2He—19.8Ne-

5、-16.6Ar—11.6N-----2.4O----2.0K---1.6Fe---4.43Cu---1.4H2---7.0O2----7.9CO—6.2CO2-3.0H2O-7.6Cs—1.4Ca----1.9第一章电弧物理基础能量的传递方式:碰传递弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞---只能进行动能的分配,粒子温度发生变化，但不能改变粒子内部的能量，不能产生激励和电离;是在粒子动能较低时发生；非弹性碰撞---粒子内部结构发生变化，部分或全部动能转化为内能，若内能增加超过激励电压---发生激励；大于电离电压---电离；

6、电弧空间：电子、粒子、中性粒子；第一章电弧物理基础U1U2m1m2m1*U1+m2*V2m1*V1+m2*V2动量守恒定律：m1*U1x+m2*V2x=m1*V1x+m2*V2x能量守恒定律:(1/2)m1*U1x2+(1/2)m2*V2x2=(1/2)m1*V1x2+(1/2)m2*V2x2第一章电弧物理基础若二粒子发生完全非弹性碰撞，碰撞后二粒子不再分离，以同一速度Vx运动,则有：(m1+m2)*Vx=m1*U1x+m2*U2x则Vx=(m1*U1x+m2*U2x)/(m1+m2)---(1)能量(动)损失:

7、△Ek=(1/2)m1*U1x2+(1/2)m2*V2x2-(1/2)(m1+m2)*Vx2----(2)△Ek=m1×m2(U1x-U2x)2/2(m1+m2)△Ek=m1×m2(U1x-U2x)2/2(m1+m2)若m1很小,m2很大,且粒子2在碰撞前处于静止状态,U2x=0;则△Ek=m1×m2(U1x)2/2(m2)=m1(U1x)2/2说明小粒子的动能全部全部传给了大粒子,如电子撞击中性原子、分子和正离子;中性粒子获得全部动能发生激励或电离；第一章电弧物理基础若二粒子质量相近，如m1=m2=m△Ek=m

8、×m(U1x-U2x)2/2(m+m)若碰撞前二号粒子静止U2x=0△Ek=（1/4）×mU1x2说明2号粒子最多只能获得原动能的一半；欲通过粒子间的碰撞传递能量、产生电离和激励，关键是提高电子、离子和中性粒子的动能，尤其是提高电子的动能；电弧过程通过粒子碰撞制造带电粒子是维持导电的主要途径。第一章电弧物理基础1.2.2光辐射能量传递中性粒子能够接受外界以光量子形式所施加