《焊接电工》第4版 课件7-3焊接电弧的分类及特点

§7-3焊接电弧的分类及特点§7-3焊接电弧的分类及特点焊接电弧的性质与弧焊电源的种类，电弧的状态、电弧周围的介质和电极材料等有关。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。焊条电弧焊电弧是自由电弧；等离子弧属于压缩电弧。（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。例如，钨极氩弧焊是非熔化极电弧，CO2气体保护焊是熔化极电弧。§7-3焊接电弧的分类及特点一、交流电弧1.交流电弧的特点交流电弧一般是由频率为50Hz的交流电源供电。每秒钟电弧电流有100次过零点，即每秒钟电弧熄灭和再引燃100次。交流电弧有以下特点：（1）电弧周期性地熄灭和引燃交流电弧在过零点改变极性时熄灭，电弧空间温度下降，此时电弧中异性带电粒子发生复合，降低了电弧空间的导电能力。只有当电源电压增大到超过再引燃电压后，电弧才有可能被再次引燃。§7-3焊接电弧的分类及特点（2）电弧电压和电流的波形发生畸变由于电弧电压和电流是交变的，使电弧空间和电极表面的温度也随时变化。因而电弧电阻不是常数，而是随着电弧电流的变化而变化。当电源电压按正弦曲线变化时，电弧电压和电流就不按正弦规律变化，而发生了畸变。（3）热惯性作用较明显由于电弧电压和电流变化得较快，而电弧热的变化滞后于电的变化。某一时刻的瞬时电流，使电弧空间发生热电离的效应要推迟一定时间才能表现出来。2.交流电弧连续燃烧的条件交流电弧燃烧时若有熄弧时间，则熄弧时间越长，电弧越不稳定。为了保证焊接质量，必须将熄弧时间减小至零，即电弧在每次熄灭后能迅速自行恢复燃烧，使交流电弧连续燃烧。§7-3焊接电弧的分类及特点对纯电阻性电路，即焊接回路的电阻值远远大于感抗值，通过理论分析可知，它总是存在一定的熄弧时间，不利于交流电弧的稳定燃烧；对电感性电路，根据电压与电流的波形图（图7-6）看出，只要电路中电感值足够大，就能使焊接电流滞后于电源电压一定的相位角，使电源电压的值达到引弧电压，便能保证交流电弧连续、稳定地燃烧。★要使交流电弧稳定燃烧，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。§7-3焊接电弧的分类及特点图7-6电感性电路交流电弧的电压和电流波形图§7-3焊接电弧的分类及特点3.影响交流电弧燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施1）影响交流电弧燃烧的因素（1）空载电压越高，在相同的引弧电压下熄弧时间越短，电弧越稳定。一般条件下（2）再引燃电压对电弧的稳定燃烧有很大的影响。

值越大，电弧引燃越困难，电弧越不稳定。（3）电路参数主电路的电感、电阻对电弧连续燃烧也有较大的影响。增大或减小，均可使电弧趋向稳定连续地燃烧。§7-3焊接电弧的分类及特点（4）焊接电流焊接电流越大，电弧空间的热量就越多，而且电流变化率也越大，即热惯性作用越显著，将导致降低，电弧的稳定性提高。（5）电源频率提高，周期和电弧熄灭时间相应缩短。（6）电极的热物理性能和尺寸电极具有较大的热容量和热导率，或具有较大的尺寸和较低的熔点，就会使电极散热迅速，温度降低快，因而较大，增大电弧不稳定性。2）提高交流电弧稳定性的措施（1）提高弧焊电源的频率

§7-3焊接电弧的分类及特点（2）提高电源的空载电压（3）改善电弧电流的波形（4）叠加高压电二、自由电弧1．非熔化极电弧非熔化极电弧，顾名思义在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，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。

§7-3焊接电弧的分类及特点2．熔化极电弧熔化极电弧，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。

明弧的电极也分两种：一种是在金属丝表面敷有药皮，即焊条电弧焊所用的焊条。另一种明弧是采用光电极，即光焊丝。在后一种情形下，通常为提高焊接质量而采用保护气体，以保护电弧燃烧稳定且不受大气中有害气体的影响。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。

§7-3焊接电弧的分类及特点埋弧即所指埋弧焊，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。三、压缩电弧如果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。

§7-3焊接电弧的分类及特点等离子弧又分为以下三种型式：（1）转移型等离子弧（2）非转移型等离子弧（3）混合型等离子弧

a)b)c)

图7-7三种形式等离子弧示意图a)转移型b)非转移型c)混合型§7-3焊接电弧的分类及特点四、脉冲电弧电流为脉冲波形的电弧，称为脉冲电弧。脉冲电弧可分为直流脉冲电弧和交流脉冲电弧。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