手工电弧焊的基本原理

1、手工电弧焊的基本原理手工电弧焊是利用电弧放电时所产生的热量作为热源，加热、熔化焊条和焊件并使之相互熔合，形成牢固接图2-1手工电弧焊示意1-焊件;2-焊条;3-电缆;4-焊钳;5- 焊药；6-焊芯；7-电弧；8-熔滴头的焊接过程。因此，手工电弧焊是 一种熔化焊接方法。如图 2-1所示1. 焊接电弧所谓电弧，是指两电极之间的气 体介质产生强烈而持久的放电现象。 焊条和焊件就是电极。其实质是一种 局部气体导电现象。电弧放电的同时，会产生高热和强光 这就是电弧的光、热特性。使焊条和焊件之间开始产生电弧的操作叫做引弧。弓I 弧时，先将焊条与焊件接触，见图2-2 (a)。由于粗糙的接触面，通电时便产生大

2、量的电阻热，使焊条末端和焊件迅 速熔化，见图2-2 (b)。紧接着迅速将焊条提起 13mm，这瞬间先是大量电流从熔化的金属细颈通过，见图 2-2 (c)，使细颈液态金属温度剧烈升高，当焊条与焊件完全分开，其间的空气已强烈受热而发生电离。初步电离的气体在电场作用下产生“电子雪崩”现象，此时焊条与工件之间的空气间隙已完全被 击穿而产生电弧，见图2-2 (d)。图2-2 焊接电弧的产生过程由于开始引弧时，两电极及其间的气隙尚未充分加热，为加强气体的电离作用，电极间须有较高的电压，以 便传递具有较大动能的电子，这个电压称为空载电压，一般为55- 90V (直流焊机)或60-80V (交流焊机)；随后，

3、 当气隙正常地受热和被电离时，引弧所需的电压就要变得低些。为了使电弧能在焊条与焊件之间连续稳定地燃烧，必须在两电极间保持一定的电压，一般为16-35V，这个电压称为工作电压。2. 电弧的温度和热量分布电弧形成后，弧柱中充满具有导电性质的电离气体， 并发出大量的热，其热量与两极之间的电压和焊接电流的 乘积成正比。由于维持电弧放电的电压变化不大，使用焊 接电流越大，产生的热量就越多，弧柱的温度也就越高， 如图2-3所示。电弧各部分所产生的热量是不同的。在焊条接负（一）极，焊件接正（+）极的直流电弧焊中，阴极部分的温度达 3500C,放出热量为电弧热量的 38%。阳极部分的温度略 高于阴极部分，达4

4、200C,放出热量为电弧总热量的 42%。 弧柱中心的最高温度可达 50008000 C。电弧温度沿弧柱 轴线向外下降很快，如图 2-4所示。图2-3弧柱温度与电流强度的关系图2-4 2°°A碳弧弧柱温度径向分布一般情况下，焊接电流愈大，弧柱温度越高；但弧柱周围的温度要低得多，所以弧柱放出的热量仅为电弧总热量的20%。金属极电弧焊的电弧温度分布，则由不同电极材料的性质和所选用焊接电流的大小等因素决定。当使用交流电焊接时，由于极性是交替变化的，因此焊条与焊件 上的温度和热量分布基本相同。3. 安全特点触电是手工电弧焊的主要危险。由于在焊接过程中操作者接触电的机会比较多，更换焊

5、条或调节焊接电流时，焊工的手要直接接触电极、极板等，焊机的空载电压一般在6°90V左右，如果电器装置有毛病、防护用品有缺陷或违反安全操作规程等，都可能发生触电事故，尤其在容器管道里的操作，四周都是金属导电体，触电危险更大。焊接电弧比气焊火焰有更高的温度。手工电弧焊时，焊条、焊件的药皮在电弧高温4200 C以上）作用下，发生蒸发、凝结和气化，产生大量烟尘；同时，电弧周围的空 气在弧光强烈辐射作用下，还会产生臭氧、氮氧化物等有 毒的气体。在通风不良的条件下，长期接触会引起危害焊 工健康的多种疾病。特别是在化工设备、管道、锅炉里面 和船舱等处焊接时，由于作业环境狭小，通风不良，焊接 烟尘、有毒气体四处弥漫，形成较高浓度，其危害性更大。 焊接时人体直接受到弧光辐射（主要是紫外线和红外线的 过度照射）时，会引起眼睛和皮肤的疾病。电