3.1焊接电弧.doc

教案样例三教学章节3.1焊接电弧授课学时2学时教学目标1.了解电弧的概念、理解电弧稳定燃烧的条件2.了解电弧构造及静特性，掌握焊接电弧的温度分布及极性应用3.掌握减小和防止焊接电弧偏吹的方法教学重点1.电弧稳定燃烧的条件2.电弧的极性应用3.减小和防止焊接电弧偏吹的方法教学难点1.电弧稳定燃烧的条件学情分析学生对焊接焊接电弧应有感性认识，但不清楚实质和稳定燃烧的条件。教具电化教学设备教学方法讲授法，多媒体课件教学过程时间分配组织教学复习旧课讲授新课巩固新课布置作业2分钟3分钟80分钟3分钟2分钟导入复习上次课的内容，分析处理课后习题。用日光灯启辉器引入什么是电弧。新课3.1焊接电弧一、焊接电弧的引燃过程1.电弧的实质（概念）：由焊接电源供给的具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间，在气体介质中产生强烈而持久的放电现象。提供方式2.电弧产生和维持的重要条件：（1）必要条件：向两极之间提供一定电压 焊接电源与工件和焊条连接成焊接回路（2）重要条件：使阴极发射电子和两极之间的气体电离。1）阴极发射电子的能力取决于电极材料的逸出功，电极材料的逸出功越小发射能力越强。2）气体电离程度取决于电弧气氛中物质的电离电位，电弧气氛中物质的电离电位越低电离程度越高。3）电弧气氛中的电离程度越高，阴极发射电子能力越强，电弧越好引燃、电弧就越稳定。3.电弧的引燃过程（1）接触式引燃电弧的过程 （2）非接触式引燃电弧的过程是将两电极互相靠近约2mm左右，这时在两电极之间加上高压脉冲或高频振荡。二、焊接电弧的构造及静特性1.电弧构造：焊接电弧是由阴极区、阳极区和弧柱三部分组成。电 子约等于弧长10-410-6cm中性原子正离子 2.电弧温度分布（1）纵向电弧温度分布：焊条电弧焊的阴极区温度为24003500K（占熔化金属总热量的36%）；阳极区温度26004200K（占熔化金属总热量的42%）；弧柱的弧心温度60008000K（占熔化金属总热量的21%）。（2）径向电弧温度分布：中间温度高，四周温度逐渐降低。（3）常用电弧方法的温度比较：因为焊接方法不同其导电机构不同，所以电弧的温度相差很大，且阴极与阳极的温度高低也不同。常用电弧焊方法的温度比较焊接方法焊条电弧焊钨极氩弧焊等离子弧焊熔化极氩弧焊CO2气体保护焊埋弧焊弧柱温度约6000 K约8000 K约20000 K约10000 K约6400 K温度比较阳极温度阴极温度阳极温度阴极温度3.电弧电压：Uh=Uya+Uz+Uy=a+bLh。从电弧电压公式可以看出，在一定的条件下电弧电压与弧长成正比，即电弧越长，电弧电压越高。4.电弧的静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压的变化关系，称为焊接电弧特性，也称伏-安特性。表示它们关系的曲线称为焊接电弧静特性曲线，其形状呈U形。常用电弧焊方法的静特性曲线区域焊接方法曲线使用区域使用说明焊条电弧焊平特性区（bc段）使用电流受到限制 钨极氩弧焊下降特性区（ab段）在小电流区间或脉冲维护焊接时平特性区（bc段）在大电流区间焊接时微束等离子弧焊下降特性区（ab段）在小电流区间焊接时平特性区（bc段）在大电流区间焊接时熔化极氩弧焊上升特性区（cd段）由于焊接电流密度较大CO2气体保护焊上升特性区（cd段）等离子弧焊上升特性区（cd段）水下焊接上升特性区（cd段）埋弧焊平特性区（bc段）在正常电流密度下焊接时上升特性区（cd段）采用大电流密度焊接时三、焊接电弧极性和应用1.焊接电弧极性2.极性应用：焊接极性接法的选择主要由焊条的性质和工件所需要的热量来决定的。（1）使用酸性焊条，工件需要热量较多时选用正极性，工件需要热量较小时选用反极性。（2）使用碱性焊条时，无论工件所需热量的多少一般都采用反极性。四、焊接电弧偏吹及防止方法1.电弧偏吹：在焊接过程中，发生电弧中心偏离电极轴线的现象。2.产生电弧偏吹的原因（1）焊条的偏心度过大。（2）电弧周围的气体流动异常。（3）电弧周围的磁场分布不均匀。3.减小和防止焊接电弧偏吹的方法（1）如果焊条偏心度超过国标，则需要更换焊条。（2）在露天操作或管子焊接时，应用挡板等物保护电弧，防止气流对电弧的影响。（3）焊接间隙较大的对接焊缝时，在接缝下面加垫板，防止热对流引起的电弧偏吹。（4）加附加钢板，克服电弧两侧的磁感线分布均匀并减少热对流，防止电弧偏吹。（5）焊接时，在条件许可的情况下尽量使用交流焊机。（6）适当改变工件上的接地线位置，尽可能使焊接电弧周围的磁力线分布均匀。（7）在操作时适当调整焊条角度，使焊条偏吹方向转向熔池。（8）采用短弧焊接。（9）焊接场地远离铁磁物质。例题讲解例举焊接极性的接法及极性应用的焊接案例利用教材图3-510例举案例，讲解电弧偏吹及防止和减小方法小结1.电弧产生和维持的条件：向两极之间提供一定电压，使阴极发射电子和两极之间的气体电离。焊接工作时应创作条件，提高电弧的稳定性。2.极性应用：使用酸性焊条，工件需要热量较多时选用正极性，工件需要热量较小时选用反极性