第一单元焊接电弧及对弧焊电源的要求

1、第一单元第一单元 焊接电弧及焊接电弧及 对弧焊电源的要求对弧焊电源的要求 n学习目标：通过学习（1）明确焊接电弧的物理本 质、分类和焊接电弧的引燃条件；（2）熟悉焊接 电弧的结构、压降分布和伏安特性；（3）了解交 流电弧的有关问题及焊接电弧的种类和特点；（4） 重点掌握焊接电弧的电特性和电源-电弧系统的稳 定条件，弧焊电源外特性的形状及选择，对弧焊 电源调节特性的要求；（5）学会焊接电弧静特性 的测试方法和弧焊电源外特性的测定方法 焊接电弧的物理本质和引燃焊接电弧的物理本质和引燃 综合知识模块一综合知识模块一 n焊接电弧不是一般的燃烧现象，它是在一 定条件下电荷通过两极间气体空间的一种 导电过

2、程 图图1-1 焊接电弧导电示意图焊接电弧导电示意图 焊接电弧的物理本质焊接电弧的物理本质 n一般情况下，气体不含有带电粒子（电子、正离 子、负离子），是由中性的分子或原子组成的。 要使气体产生电弧导电，必须使气体分子或原子 电离成带电粒子-气体电离；同时，为了使电弧维 持“燃烧”，还必须不断的输送电能给电弧，以 补充气体电离时所消耗的电能，即电弧的阴极要 不断的发射电子。综上所述，气体电离和阴极发 射电子是电弧产生的必要条件。 能力知识点能力知识点 1 1气体电离气体电离 n在外加能量作用下，中性气体分子或原子分离成 正离子和电子的现象称为气体电离。 n气体电离有如下三种形式，即碰撞电离、热

3、电离 和光电离 n在高温焊接电弧中，主要是以热电离为主，而且 进行的很激烈 2阴极电子发射阴极电子发射 n阴极表面在外加能量作用下连续向外发射电子的 现象称为阴极电子发射。 n阴极电子发射可分为热电子发射、场致电子发射、 光电子发射和撞击电子发射等四种形式。 n阴极所用的材料不同，其电子发射形式也不同， 有的以热电子发射为主，有的以场致电子发射为 主，而光电子发射和撞击电子发射在焊接电弧中 占次要地位。 焊接电弧的引燃焊接电弧的引燃 n把造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射 而引起电弧燃烧的过程，称为焊接电弧的引燃。 焊接电弧的引燃一般有两种方式：接触引弧和 非接触引弧。 能力知识点能力知识

4、点 2 1接触引弧接触引弧 n弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件 直接短路接触，随后迅速拉起电极（约24mm） 而引燃电弧 n在接触引弧中，电极与工件短路接触的方式有 两种：撞击法和划擦法 2非接触引弧非接触引弧 n电极与工件之间保持一定的间隙，然后在电极与 工件之间施以高电压击穿间隙使电弧引燃 n非接触引弧主要应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊 【综合训练综合训练】 n一、填空题答案 n1气体放电 ； 2在外加能量作用下，中性气 体分子或原子分离成正离子和电子的现象； 3热电离，强；4 碰撞电离、热电离、光电离； 5光电离；6阴极电子发射；7气体电离和 阴极发射电子；8热电子发射、场致电子发

5、射、 光电子发射和撞击电子发射 n二、判断题答案 1；2；3 ；4 ； 5 。 n三、选择题答案 n1a；2b；3c。 n四、简答题答案（略） n五、实践部分 组织学生在焊接实训场地进行引弧 训练，学会撞击法和划擦法两种引弧方法，并使 学生明白在什么情况下采用撞击法，在什么情况 下采用划擦法 焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性焊接电弧的结构、压降分布和伏安特性 综合知识模块二综合知识模块二 焊接电弧的结构及压降分布焊接电弧的结构及压降分布 n焊接电弧分为三个区域，即阴极区、阳极区、 弧柱区。阳极区和阴极区的长度很短，因此， 电弧长度可近似认为等于弧柱长度 n三个区的电压降分别称为阴极压降Ui、

6、阳极压 降Uy 和弧柱压降Uz 。它们组成了总的电弧电压 Uh n zyihUUUU 能力知识点能力知识点 1 n经验公式： n n由于上式中a为阴极压降与阳极压降之和， 基本可认为常数，所以可以说电弧电压与 弧柱长度成正比 碳极电弧其阳极温度约为4200K，阴极 温度约为3500K,弧柱中的温度比两极高， 约为50008000K。通常弧柱区放出的 热量仅占电弧总热量的21左右。 zblaUh 焊接电弧的伏安特性焊接电弧的伏安特性 n焊接电弧的伏安特性即电特性，包括静态伏安特 性（静特性）和动态伏安特性（动特性） 能力知识点能力知识点 2 1焊接电弧的静特性焊接电弧的静特性 n在电极材料、气体

7、介质和电弧弧长一定的情 况下，电弧稳定燃烧时电弧电压和焊接电流 之间的关系称为静特性。其数学表达式为： n焊接电弧的静特性 近似呈U形曲线： )(hhIfU 图图1-3 焊接电弧的静特性曲线焊接电弧的静特性曲线 nU形静特性曲线由三个区段组成。在区段，电 弧电压随着电流的增加而下降，称该段为下降特 性段；在区段，电弧电压基本上不随电流的变 化而变化，称该段为平特性段，或称恒压特性； 在区段，电弧电压随电流的增加而上升，称该 段为上升特性段。 n不同的焊接方法，它们的电弧静特性曲线有所不 同，并且在其正常使用范围内并不包括电弧静特 性曲线的所有区段。对于小电流钨极氩弧焊、微 束等离子弧焊以及脉冲

8、氩弧焊中的“维弧”状态， 通常使用电弧静特性的下降段；对于焊条电弧焊、 粗丝CO2气体保护焊、埋弧焊，多工作在电弧静 特性的水平段；对于细丝大电流CO2气体保护焊、 等离子弧焊，则通常工作在电弧静特性的上升段。 n弧长对静特性曲线的影响 当焊接电流不变时，弧 长增加，电弧电阻增大，根据欧姆定律，电弧电 压自然会增加。如图1-4所示。 图图1-4 弧长对电弧静特性的影响弧长对电弧静特性的影响 2焊接电弧的动特性焊接电弧的动特性 n所谓电弧的动特性， 是指在一定的弧长下， 当电弧电流以很快的 速度变化时，电弧电 压和焊接电流瞬时值 之间的关系， 即 。电 弧动特性曲线如图1- 5中的虚线所示。 )

9、(hhifU 图图1-5 电弧动特性的说明示意图电弧动特性的说明示意图 【综合训练综合训练】 n一、填空题答案 1电场强度E；2热阴极、冷阴极；3电极材 料；4下降段；5上升段。 n二、判断题答案 1 ；2 ；3 ；4 ； 5 ； 6 ；7 ；8 ；9 ；10 ； 11 ；12 ；13 ；14 ； n三、选择题答案 1b；2d；3c；4 c；5 c n四、简答题答案（略） n五、实践部分 焊接电弧静特性测定实训 通过该 项目实训，一方面使学生验证电弧静特性曲线的 形状；另一方面加深对电弧静特性曲线测定原理 的理解。并根据测量数据画出所测电弧的静特性 曲线。 交流电弧交流电弧 综合知识模块三综合

10、知识模块三 交流电弧的特点交流电弧的特点 n交流电弧有以下特点： （1）电弧周期性地熄灭和再引燃 （2）电弧电压和电流的波形发生畸变 （3）热惯性的作用较明显 能力知识点能力知识点 1 交流电弧连续燃烧条件交流电弧连续燃烧条件 n电感性电路，电压与电流的波形图（图1-7） 能力知识点能力知识点 2 图图1-7 电感性电路交流电的电压电感性电路交流电的电压 和电流波形图和电流波形图 n由（图1-7）可以看出，只要电路中电感值L足够 大，就能使焊接电流ih滞后于电源电压u一定的相 位角 ，并且在 时，电源电压 的值已经达到了引弧电压 ，便能保证交流电 弧连续、稳定地燃烧。 n综上所述，要使交流电弧

11、稳定燃烧，就应保证焊 接回路中有足够大的电感，这样才能保证电流改 变极性时电弧能迅速地自行恢复燃烧，保证交流 电弧稳定性，提高焊接质量。 20、t yr U 影响交流电弧燃烧的因素影响交流电弧燃烧的因素 和提高电弧稳定性的措施和提高电弧稳定性的措施 n1影响交流电弧燃烧的因素影响交流电弧燃烧的因素 （1）空载电压 （2）再引燃电压 （3）电路参数 （4）焊接电流 （5）电源频率 （6）电极的热物理性能和尺寸 能力知识点能力知识点 3 n2提高交流电弧稳定性的措施提高交流电弧稳定性的措施 （1）提高弧焊电源的频率 由于大功率电子元件和电子 技术的发展，采用较高频率的交流弧焊电源已成为可 能。 （

12、2）提高电源的空载电压 提高电源的空载电压能提高 交流电弧的稳定性。但空载电压过高会带来对人身不 安全，材料消耗增加，功率因数降低等不良后果，所 以提高空载电压是有限度的。 （3）改善电弧电流的波形 如果把正弦波改为矩形波， 则电流过零点时将具有较大的增长速度，从而可降低 电弧熄灭的倾向。 （4）叠加高压电 在钨极交流氩弧焊时，由于铝工件的 热容量和热导率高，熔点低，尺寸又大，因而在负极 性的半周再引弧困难。为此，需在这个半周再引燃电 弧时加上高压脉冲或高频高压电，使电弧稳定燃烧， 提高焊接质量。 【综合训练综合训练】 n分别采用交流电焊机和直流电焊机进行施焊，体 会交流电弧和直流电弧的特点。

13、 焊接电弧的分类及特点焊接电弧的分类及特点 综合知识模块四综合知识模块四 n从不同的角度，焊接电弧可作如下分类： （1）按电流种类：分为交流电弧、直流电弧和脉冲 电弧（包括高频脉冲电弧）。 （2）按电弧状态：分为自由电弧和压缩电弧。 （3）按电弧周围介质：可分为焊条电弧焊电弧、焊 剂层下“燃烧”的电弧、气体保护电弧焊电弧以 及介于明弧和埋弧之间的电弧。 （4）按电极材料：可分为熔化极电弧和非熔化极电 弧。 自由电弧自由电弧 n1非熔化极电弧非熔化极电弧 焊接过程中电极本身不熔化，没有金属熔滴过渡， 通常采用惰性气体（如氩气、氦气等）保护。由 于氦气十分昂贵，大多数情况下我国都采用氩气 保护，

14、电极多采用钨极或掺有少量稀土金属的钨 极，如稀土钍或铈，这种电弧通常称为钨极氩弧。 能力知识点能力知识点 1 n钨极氩弧又分为直流电弧与交流电弧两种。直流 钨极氩弧一旦点燃之后，电弧非常稳定，电流最 小可达5A，故经常用于薄板的焊接；交流钨极氩 弧，电流每秒钟有100次过零点，故每秒钟要有 100次重新引燃。除此之外，氩气的电离电压很 高，所以氩弧的引燃电压比一般电弧要高得多， 导致交流钨极氩弧的电弧稳定性较差。 2熔化极电弧熔化极电弧 n熔化极电弧，就是在焊接电弧燃烧过程中作为电 弧的一个极不断熔化，并按一定规律过渡到焊接 工件上去的。根据电弧是否可见，熔化极电弧又 可分为明弧和埋弧两大类。

15、 n明弧的电极分两种：一种是在金属丝表面敷有药 皮，如焊条电弧焊所用的焊条。另一种是采用光 电极，即光焊丝。光焊丝通常采用保护气体。随 着现代化科学技术的发展，出现了在焊丝中掺入 合金元素的冶金技术，其中合金元素起保护作用， 而不必采用保护气体，这种电弧称为自保护电弧。 采用药芯焊丝的焊接电弧就属这种情况。 n采用光焊丝的电弧多数用直流弧焊电源，特别是 采用活性气体保护焊的电弧必须采用直流电弧， 而惰性气体保护焊的电弧，则可采用脉冲弧焊电 源、矩形波交流弧焊电源或普通的交流弧焊电源。 n埋弧即所指埋弧焊，也是采用光焊丝，但在焊接 过程中要不断地往电弧周围送给颗粒状焊剂，电 弧在焊剂中燃烧，即电

16、弧被埋在焊剂下进行燃烧， 而燃烧的电弧不可见。因为焊剂中含有稳弧元素， 故电弧能够稳定燃烧。这类电弧既可以是直流电 弧，也可以是交流电弧。 n在熔化极电弧焊中，电极不断地熔化并以一定形 式过渡到焊缝中去，这就要求电极连续不断地向 电弧区送进，以维持弧长的基本恒定。 n对于普通的熔化极电弧，电极在熔化过程中形成 的熔滴有大有小，短路过渡电弧是经常应用的电 弧现象之一。这种电弧在燃烧过程中，不仅弧长 发生激烈的变化，更主要的是在熔滴短路之后必 有一个重新引燃电弧的问题存在。因此，对于有 熔滴短路的电弧，使电弧变得不稳定，而需对弧 焊电源提出很高的要求，如弧焊电源必须具备良 好的动特性。 压缩电弧压

17、缩电弧 n把自由电弧的弧柱强迫压缩，就可获得一种比一 般电弧温度更高、能量更集中的热源，即压缩电 弧。压缩电弧典型实例就是等离子弧，它是利用 热压缩、磁压缩和机械压缩效应，使弧柱截面缩 小，能量集中，从而提高了电弧能量密度，形成 高温等离子弧。 能力知识点能力知识点 2 n等离子弧分为以下三种型式： （1）转移型等离子弧 电极接负极，工件接正极， 等离子弧产生于电极与工件之间，如图1-8a）所 示。 （2）非转移型等离子弧 电极接负极，喷嘴接正极， 等离子弧产生在电极与喷嘴表面之间，如图1-8b） 所示。 （3）混合型等离子弧 把上述两种等离子弧结合起 来，工作时两种电弧同时存在，就称为混合型

18、等 离子弧，如图1-8c）所示。它常用于徽束等离子 弧焊和等离子弧喷焊。 n三种形式的等离子弧 a) b) c) 图图1-8 三种形式等离子弧示意图三种形式等离子弧示意图 a)转移型转移型 b)非转移型非转移型 c)混合型混合型 n三种型式的等离子弧电极均是不熔化电极，因此 它们除了具有高能量密度压缩电弧的特点外，还 具有非熔化极自由电弧的特点，即影响电弧稳定 燃烧的主要因素是电弧电流和空载电压。要保持 电弧的稳定燃烧，应尽可能使电弧电流不变，并 且空载电压较高。等离子弧通常是采用直流和脉 冲电流，但也有采用交流的。 脉冲电弧脉冲电弧 n电流为脉冲波形的电弧，称为脉冲电弧。它可用 于钨极、熔化

19、极电弧焊。 n脉冲电弧分为直流脉冲电弧和交流脉冲电弧。脉 冲电弧电流周期地从基本电流（维弧电流）幅值 增至脉冲电流幅值。也可以认为：脉冲电弧是由 维持电弧和脉冲电弧两种电弧组成的。维持电弧 用于在脉冲休止期间来维持电弧的稳定燃烧；脉 冲电弧用于加热熔化工件和焊丝，并能使熔滴从 焊丝脱落并向工件过渡。 能力知识点能力知识点 3 n脉冲电弧的电流波形有许多种形式，如常见的矩 形波脉冲、梯形波脉冲、正弦波脉冲和三角形波 脉冲等。图1-9所示为直流矩形波脉冲电弧电流波 形。 n焊接过程中，因为脉冲电弧的电流为脉冲波形， 因而，在同样平均电流下峰值电流较大，熔池处 于周期性地加热和冷却的循环之中，其可调

20、焊接 工艺参数较多。因此，它就可以在较大范围内调 节和控制焊接线能量及焊接热循环；能有效地控 制熔滴的过渡、熔池的形成和焊缝的结晶，而具 有其独到之处。 n脉冲电弧包括非熔化极脉冲电弧、熔化极脉冲电 弧和脉冲等离子弧，这三种脉冲电弧既有共同之 处，又各自具有自身的特点。 【综合训练】【综合训练】 n 分别进行焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧 焊、等离子弧焊等焊接方法的施焊练习，体会各 种电弧的特点。 对弧焊电源的要求对弧焊电源的要求 综合知识模块综合知识模块 五五 对弧焊电源空载电压的要求对弧焊电源空载电压的要求 n弧焊电源的空载电压是指弧焊电源处于非负载 状态时的端电压，用 表示，它是弧焊

21、电源 的重要技术指标。 n弧焊电源空载电压的确定应遵循以下几项原则： （1）保证引弧容易 空载电压越高，引弧越容 易。 （2）保证电弧的稳定燃烧 为确保交流电弧的 稳定燃烧，要求 。 0 U 能力知识点能力知识点 1 h0 )25. 28 . 1 ( UU （3）符合经济观点 当弧焊电源的额定电流 一定 时，其额定容量 ，即 与 成正比，所 以， 越高，则 越大，因此制造电源所消耗的 铁、铜材料越多，成本越高；同时，还会增加能 量的耗损，弧焊电源的效率和功率因数均降低， 故 不宜太高。 （4）保证人身安全 弧焊电源的空载电压越高，对 操作者的安全越不利。 n综合考虑上述因素，一般对弧焊电源空载

22、电压的 规定如下：弧焊变压器 80V；弧焊整流器 85V。 e I e0e IUP e P 0 U 0 U e P 0 U 0 U 0 U 对弧焊电源外特性的要求对弧焊电源外特性的要求 n弧焊电源和焊接电弧是一个供电与用电系统。 在稳定状态下，弧焊电源的输出电压和输出电 流之间的关系，称为弧焊电源的外特性，或弧 焊电源的伏安特性，其数学函数式为 能力知识点能力知识点 2 )( yy IfU 1“电源电源电弧电弧”系统的稳定条件系统的稳定条件 n焊接过程中，弧焊电源是焊接电弧能量的提供者， 焊接电弧是弧焊电源能量的使用者，因此，弧焊 电源和焊接电弧组成“电源电弧”系统，如图 1-10所示。 图图

23、1-10 “电源电源电弧电弧”系统电路系统电路 示意图示意图 n“电源电弧”系统的 稳定条件包括两个方 面，即系统的静态稳 定条件和系统的动态 稳定条件。 n（1）系统的静态稳 定条件（如图1-11所 示）。 图图1-11 “电源电源-电弧电弧”系统稳定性分析系统稳定性分析 n从图上可以看出，在无外界因素干扰时，要保持 “电源电弧”系统的静态平衡，电源提供的能 量必须等于电弧所需要的能量，即电源外特性曲 线1和电弧静特性曲线2必须能够相交，如图所示 相交于A0、A1点。也可以用以下数学式表示： （1-3） 式（1-3）即系统的静态稳定条件。 hy hy II UU n（2）系统的动态稳定条件

24、实际焊接过程中，由 于操作的不稳定、工件表面的不平整或电网电压 的波动等外界干扰，会产生工作点的偏移，使系 统的供求平衡状态遭到破坏。 从供求平衡的角度分析图1-11可以看出，A0点是 稳定的工作点，A1点不是稳定的工作点。 系统的动态稳定条件还可以用数学的方法解释， 即电弧静特性曲线在工作点处的斜率必须大于电 源外特性曲线在该工作点处的斜率。其数学表达 式如下 （1-4） 0)( dw y y h h dI dU dI dU K 2弧焊电源外特性曲线的形状及选择弧焊电源外特性曲线的形状及选择 n弧焊电源的外特性一般为下降特性和平特性两大 类，如图1-12所示 图图1-12 弧焊电源的几种外特

25、性曲线弧焊电源的几种外特性曲线 a)垂直陡降特性垂直陡降特性 b)陡降特性陡降特性 c)缓降特性缓降特性 d)平特性（恒压特性）平特性（恒压特性） e)平特性（稍上升）平特性（稍上升） n下面结合具体焊接方法对电源外特性曲线的选择 进行具体分析。 n（1）焊条电弧焊 焊条电弧焊一般工作在电弧静 特性的水平段。采用下降外特性的弧焊电源，就 可满足系统稳定性的要求。但是怎样下降的外特 性曲线才更合适，还得从保证焊接工艺参数稳定 来考虑。 n图1-13中曲线1和曲线2是陡降度不同的两条电源 外特性曲线 图图1-13 弧长变化时引起的电流偏移弧长变化时引起的电流偏移 n分析图1-13可见，当弧长变化时

26、，电源外特性 下降的陡度越大，则电流偏差就越小，焊接电 弧和工艺参数稳定。但外特性陡降度过大时， 稳态短路电流过小，影响引弧和熔滴过渡；陡 降度过小的电源，其稳态短路电流又过大，焊 接时产生的飞溅大，电弧不够稳定。因此，陡 降度过大和过小的电源均不适合焊条电弧焊， 故规定弧焊电源的外特性应满足下式： （1-5）225. 1 h dw I I n焊条电弧焊最好是采用恒流带外拖特性的弧焊电 源，如图1-14所示。它既可体现恒流特性焊接工 艺参数稳定的特点，又通过外拖增大短路电流， 提高了引弧性能和电弧熔透能力。 图图1-14 电源恒流带外拖特性曲线示意图电源恒流带外拖特性曲线示意图 a)外拖为下倾

27、斜线外拖为下倾斜线 b)外拖为阶梯曲线外拖为阶梯曲线 n（2）熔化极电弧焊 熔化极电弧焊包括埋弧焊、 熔化极氩弧焊（MIG）、C02气体保护焊和含有活 性气体的混合气体保护焊（MAG）等。这些焊接 方法，在选择合适的电源外特性工作部分的形状 时，既要根据其电弧静特性的形状，又要考虑送 丝方式。根据送丝方式不同，熔化极电弧焊可分 为以下两种。 n1）等速送丝控制系统的熔化极电弧焊 C02、 MAG、MIG焊或细丝（直径3mm）的直流埋弧 自动焊，电弧静特性均是上升的。电源外特性为 下降、平、微升（但上升陡度需小于电弧静特性 上升的陡度）都可以满足“电源一电弧”系统稳 定条件。对于这些焊接方法，特

28、别是半自动焊， 电弧的自身调节作用较强，焊接过程的稳定，是 靠弧长变化时引起焊接电流和焊丝熔化速度的变 化来实现的。弧长变化时，如果引起的电流偏移 越大，则电弧自身调节作用就越强，焊接工艺参 数恢复得就越快。 n2）变速送丝控制系统的熔化极弧焊 通常的埋弧 焊和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的， 只能选择下降外特性的电源。这类焊接方法的电 流密度较小，自身调节作用不强，不能在弧长变 化时维持焊接工艺参数稳定，应该采用变速送丝 控制系统，即利用电弧电压作为反馈量来调节送 丝速度的。当弧长增加时，电弧电压增大，电压 反馈迫使送丝速度加快，使弧长得以恢复；当弧 长减小时，电弧电压减小，电压反馈

29、迫使送丝速 度减慢，使弧长得以恢复。显然，陡降度较大的 外特性电源，在弧长或电网电压变化时所引起的 电弧电压变化较大，电弧均匀调节的作用也较强。 因此，在电弧电压反馈自动调节系统中应采用具 有陡降外特性曲线的电源，这样电流偏差较小， 有利于焊接工艺参数的稳定。 n（3）非熔化极电弧焊 这种弧焊方法包括钨极氩弧焊（TIG）、等离子弧 焊以及非熔化极脉冲弧焊等。它们的电弧静特性 工作部分呈平的或略上升的形状，影响电弧稳定 燃烧的主要参数是电流，而弧长变化不像熔化极 电弧那样大。为了尽量减小由外界因素干扰引起 的电流偏移，应采用具有陡降特性的电源，见图 1-12a）、b）。 对弧焊电源调节特性的要求

30、对弧焊电源调节特性的要求 n焊接时，由于工件的材料、厚度及几何形状不 同，选用的焊条（或焊丝）直径及采用的熔滴 过渡形式也不同，因而需要选择不同的焊接工 艺参数，即选择不同的电弧电压 和焊接电 流 等。为满足上述要求，电源必须具备可 以调节的性能。 n弧焊电源这种外特性可调的性能，称弧焊电源 的调节特性。 h U 能力知识点能力知识点3 h I 不同的焊接方法对弧焊电源调节特性提出不不同的焊接方法对弧焊电源调节特性提出不 同的要求同的要求 n1焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊焊接电流的调节范围大，通常在 100A400A之间，即使电弧电压不变，也能保证 得到所要求的焊缝成形，所以在焊接不同厚度

31、的 工件时，电弧电压一般保持不变，只改变焊接电 流即可。图1-16就是焊条电弧焊常用的调节特性。 调节特性曲线 图图1-16 U0不变，只改变不变，只改变Z时时 的电源外特性曲线的电源外特性曲线 图图1-17 Z不变，只改变不变，只改变U0时时 的电源外特性曲线的电源外特性曲线 n当使用小电流焊接时，由于电流小，电子热发射 能力弱，需要靠强电场作用才容易引燃电弧，这 就要求电源应有较高的空载电压；当使用大电流 焊接时，空载电压可以降低。通常把能这样改变 外特性的弧焊电源，称为具有理想调节特性的弧 焊电源，如图1-18所示。 n理想调节特性 图图1-18 改变改变U0和和Z的的 电源外特性（理想

32、调节特性）电源外特性（理想调节特性） n2埋弧焊埋弧焊 在埋弧焊中，焊缝成形与焊接工艺参数关系密切。 一般当焊接电流增加时，焊缝熔深随着增大；当 电弧电压增加时，熔宽增加。埋弧焊时，要求焊 缝的熔深与熔宽之间应保持一定的比例关系。因 此，在增加焊接电流时，电弧电压也要增加。埋 弧焊电源应具有图1-17所示的调节特性。 n3等速送丝气体保护电弧焊等速送丝气体保护电弧焊 电弧静特性为上升的等速送丝气体保护电弧焊， 可选用平外特性的电源，如图1-19所示。 图图1-19 平外特性调节方式示意图平外特性调节方式示意图 n4可调参数可调参数 n（1）平特性弧焊电源调节特性参数 1）工作电压 2）工作电流

33、 3）最大工作电 压 4）最小工作电压 5）工作电压调节 范围 n国家标准规定的负载特性为： g U g I gmax U gmin U gmingmax UU ；时，当V)05. 014(A600 hgh IUI V44A600 gh UI时，当 n（2）下降特性弧焊电源调节特性参数 1）工作电流 2）工作电压 3）最大焊接电流 4）最小焊接电流 5）工作电流调节范围 通常要求 ， n规定的负载特性为： 焊条电弧焊和埋弧焊的负载特性为： TIG焊的负载特性为： g I g U hmax I hmin I hminhmax II 0 . 1 ehmax II25. 0 ehmin II ；时，

34、当V)04. 020(A600 hgh IUI V44A600 gh UI时，当 ；时，当V)04. 010(A600 hgh IUI V34A600 gh UI时，当 n平特性和下降特性弧焊电源调节特性 图图1-20 平外特性弧焊电平外特性弧焊电 源的调节特性源的调节特性 图图1-21 下降特性弧焊电源下降特性弧焊电源 的调节特性的调节特性 对弧焊电源动特性的要求对弧焊电源动特性的要求 n所谓弧焊电源的动特性，是指电弧负载状态发 生突变时，弧焊电源输出电压与电流的响应过 程，可以用弧焊电源的输出电流 和 电压 来表示，它反映弧焊电源对负 载瞬变的适应能力。只有当弧焊电源的动特性 合适时，才能

35、获得预期有规律的熔滴过渡，电 弧稳定，飞溅小和良好的焊缝成形。 )( h tfi 能力知识点能力知识点 4 )( h tfu n对动特性的要求主要有以下几点： n（1）合适的瞬时短路电流峰值 焊条电弧焊时， 从有利于引弧、加速金属的熔化和过渡、缩短电 源处于短路状态的时间等方面考虑，希望短路电 流峰值大一些好；但短路电流峰值过大，会导致 焊条和焊件过热，甚至使焊件烧穿，并会使飞溅 增大。因此必须要有合适的瞬时短路电流峰值。 n（2）合适的短路电流上升速度 短路电流上升速 度太小，不利于熔滴过渡；短路电流上升速度太 大，飞溅严重。所以，必须要有合适的短路电流 上升速度。 n（3）合适的恢复电压最

36、低值 在进行直流焊条电 弧焊开始引弧时，当焊条与工件短路被拉开后， 即在由短路到空载的过程中，由于焊接回路内电 感的影响，电源电压不能瞬间就恢复到空载电压， 而是先出现一个尖峰值（时间极短），紧接着下 降到电压最低值，然后再逐渐升高到空载电压。 这个电压最低值就叫恢复电压最低值。如果过小， 即焊条与工件之间的电场强度过小，则不利于阴 极电子发射和气体电离，使熔滴过渡后的电弧复 燃困难。 n综上所述，为保证电弧引燃容易和焊接过程的稳 定，并得到良好的焊缝质量，要求弧焊电源应具 备对负载瞬变的良好反应能力，即良好的动特性。 【综合训练综合训练】 n一、填空题答案 1越稳定；2外特性；3动特性 n二、判断题答案 1 ；2 ；3 ；4 ；5 ； n三、选择题答案 1a；2B；3C； n四、简答题答案（略） n五、实践部分 弧焊电源外特性曲线测定实训 学会测定弧焊电源 外特性曲线的方法；加深对弧焊电源调节特性的 理解。 本单元小结本单元小结 n焊接电弧按焊接电流种类，可分为交流电弧、 直流电弧和脉冲电弧；按电弧状态，可分为自由 电弧和压缩电弧；按电极材料，可分为熔化极电 弧和非熔化极电弧。 n焊接电弧产生和维持的必要条件是气体电离 和阴极发射电子。气体电离有碰撞电离