电弧焊接物理基础

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1、第二章电弧焊接物理基础第1节焊接电弧的导电机理第2节焊接电源基础第3节焊接电弧的产热机理第4节焊接电弧的作用力第5节熔滴过渡第6节焊缝成型第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生气体放电的基本概念物体如何导电？取决于在电场作用下能否拥有可自由移动的带电粒子气体如何导电？气体要导电必须有带电粒子气体产生带电粒子的过程称气体的放电过程气体放电有何特点？气体导电的伏安特性与金属不同，非线性关系气体放电有二种形式：自持与非自持电弧是自持放电中电压最低、电流最大、温度最高、发光最强的一种气体放电现象焊接电弧的定义是什么？由焊接电源供给能量，在二电极之间产生

2、的强烈而持久的气体放电现象。焊接电弧具有电压低、电流大、温度高、发光强的特点。带电粒子的产生气体产生带电粒子的途径有哪些？气体的电离电极的电子发射气体产生带电粒子过程中伴随其它物理现象有哪些？气体的解离激励扩散复合负离子的产生电流电弧示意图第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励什么叫电离在一定条件下中性气体分子或原子分解为正离子和电子的现象第一电离能（电离电位）的定义是什么？使中性气体粒子失去第一个电子所需要的最低外加能量第一电离能在普通电弧中占主导地位电离电位的高低决定气体电离的难易程度多种气

3、体并存时，电离电位低的将首先被电离第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励何为激励中性粒子在外界能量作用下，不足以电离，却可以使电子在较低的能量级别跃升到较高能量级别的现象激励可以破坏中性粒子的内部稳定状态虽然不能直接产生带电粒子，但可以使中性粒子更易被电离激励电位的概念是什么？激励所需要的最低外加能量激励电位越低越易产生激励元素电离电压（V）元素电离电压（V）元素电离电压（V）H13.5Ar15.7H215.4He24.5K4.3C212Li5.4Ca6.1N215.5C11.3Ni7.6O212.2N14.5Cr7.7Cl213O1

4、3.5Mo7.4CO14.1F17.4Cs3.9NO9.5Na5.1Fe7.9OH13.8Cl13W8.0H2O12.6CO213.7Al5.96Ti6.8NO211Mg7.61Cu7.7常见气体粒子的电离电位第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励能量的传递方式有哪些碰撞传递弹性碰撞：气体粒子间只产生动能的再分配，内部结构不发生变化非弹性碰撞：碰撞时部分或全部内能都转变为内能，使被碰撞粒子的内部结构发生变化气体的电离只发生在非弹性碰撞中光辐射传递以光量子形式传递的动能可以全部转换为粒子的内能电弧本身可以产生多种光辐射通过光辐射形式产生

5、的电离与碰撞传递相比，是次要的第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励电离的种类（气体如何才能产生电离？）何为热电离气体粒子受热作用相互碰撞而产生的电离气体粒子平均运动速度与温度的关系温度越高，粒子的平均运动速度越高温度一定时，气体粒子的质量越小，其运动速度越高电离度单位体积内被电离的离子数与气体粒子总数之比当几种气体混合时，混合气体的电离电压称为实效电离电压，它取决于混合气体中电离电压较低的气体弧柱的温度高达5000~30000K，热电离是弧柱中产生带电粒子的最主要途径第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励热解离电弧中的多

6、原子气体在热作用下分解为原子的现象热解离是吸热反应解离需要的最低外加能量为解离能（ev）解离能低于电离能几种气体的解离能H2=4.4;H2O=4.7;O2=5.1;CO2=5.5NO=6.1N2=9.1第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励何为电场电离？带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生电离的过程带电粒子运动路线是折线，但是沿电场方向运动电场作用下的电离主要是电子与中性粒子的非弹性碰撞而引起强电场作用的电离具有锁链效应场电离不是弧柱中的主要电离形式由于弧柱的电场强度较小，故电子在自由行程中所获得的动能较小，较之通过热能获得的动

7、能小的多阴极与阳极压降区可能产生很强烈的场电离第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电离与激励何为光电离？中性粒子接受光幅射的作用而产生的电离现象光电离的产生条件是什么？中性粒子所接受的光幅射波长小于其临界波长时，中性粒子可以直接被电离几乎所有气体都不能直接进行光电离光电离是电弧中产生带电粒子的一个次要途径第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电子发射概念是什么？自由电子脱离金属表面的约束飞到电弧空间的现象它是电弧空间带电粒子的一个重要产生途径电极只能发射电子而不能发射离子逸出功的概念使一个电子脱离金属表面所需要的最低外加能量逸出功越低的金属

8、，电子发射越容易第1节焊接电弧的导电机理—带电粒子的产生电子发射何为热发射？概念金属表面受热作用而产生的电子发射现象热发射的产生条件me