1 電弧物理與現(xiàn)代弧焊方法

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1、電弧物理與現(xiàn)代焊接方法1.電弧的導(dǎo)電機理1.1電弧放電特點電弧是在一定條件下電荷通過兩電極間氣體空間的一種導(dǎo)電過程；實質(zhì)是氣體導(dǎo)電現(xiàn)象；導(dǎo)體---歐姆定律；絕緣體---不導(dǎo)電；氣體導(dǎo)電-----氣體放電；非自持放電----10-20----10-12A自持放電暗放電---------10-12----10-5A小電流、高電壓（600v）；輝光放電------10-4----10-1A；小電流、高電壓(300-350v)；電弧放電---------------大電流、低電壓；過渡區(qū)-----------------

2、-10-1A—1A電弧放電--------〉1A，一般〉10A第一章電弧物理基礎(chǔ)1.電弧的導(dǎo)電機理1.1電弧放電特點第一章電弧物理基礎(chǔ)第一章電弧物理基礎(chǔ)1.2電弧中帶電粒子的產(chǎn)生電弧:陰極、陽極、弧柱；電子發(fā)射，氣體電離，伴隨解離、激勵、擴散、復(fù)合、負(fù)離子；1.2.1氣體的電離電離與激勵電離：在一定條件下，中性氣體分子或原子分離為正離子和電子的現(xiàn)象；激勵：當(dāng)中性粒子接受外來能量的作用，使電子從低能級躍變到較高能級，中性粒子內(nèi)部穩(wěn)定狀態(tài)破壞，但整個粒子仍呈中性的現(xiàn)象。第一章電弧物理基礎(chǔ)第一電離能---常態(tài)下，中性粒

3、子失去第1個電子所需要的最低能量；（eV）第一電離電壓—描述電離難易的參數(shù)指標(biāo)，數(shù)值上等于第一電離能；較小電弧加熱下，一般只有一次電離；大電流的高溫使氣體產(chǎn)生二次甚至三次電離，但仍以一次電離為主；第一章電弧物理基礎(chǔ)第一章電弧物理基礎(chǔ)H—13.5He—24.5Li--5.4C—11.3N—14.5O—13.5F—17.4Na--5.1Cl—13Ar—15.7K---4.3Ca—6.1NO—9.5OH—13.8H2O-12.6CO2—13.7NO2—11Ni---7.6Cr—7.7Mo—7.4Cs---3.9Fe—7

4、.9W---8.0H2—15.4N2-15.5O2—12.2Cl2—13CO—14.1Al—5.96Mg—7.61TI--6.81Cu---7.68第一章電弧物理基礎(chǔ)電離電壓的高低表明產(chǎn)生帶電粒子的難易程度;電離電壓低有利于電弧的穩(wěn)定,但電離電壓不是唯一的因素;多種氣體混合,電離電壓主要決定于最低的電離電壓但該種氣體必須充分多,若不足,電離電壓次低的氣體加入電離,最終值將介于二者之間;第一章電弧物理基礎(chǔ)激勵電壓---使中性粒子激勵所需的最低外加能量稱為最低激勵電壓(以伏為單位);H—-10.2He—19.8Ne-

5、-16.6Ar—11.6N-----2.4O----2.0K---1.6Fe---4.43Cu---1.4H2---7.0O2----7.9CO—6.2CO2-3.0H2O-7.6Cs—1.4Ca----1.9第一章電弧物理基礎(chǔ)能量的傳遞方式:碰傳遞彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞---只能進(jìn)行動能的分配,粒子溫度發(fā)生變化，但不能改變粒子內(nèi)部的能量，不能產(chǎn)生激勵和電離;是在粒子動能較低時發(fā)生；非彈性碰撞---粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，部分或全部動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，若內(nèi)能增加超過激勵電壓---發(fā)生激勵；大于電離電壓---電離；

6、電弧空間：電子、粒子、中性粒子；第一章電弧物理基礎(chǔ)U1U2m1m2m1*U1+m2*V2m1*V1+m2*V2動量守恒定律：m1*U1x+m2*V2x=m1*V1x+m2*V2x能量守恒定律:(1/2)m1*U1x2+(1/2)m2*V2x2=(1/2)m1*V1x2+(1/2)m2*V2x2第一章電弧物理基礎(chǔ)若二粒子發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后二粒子不再分離，以同一速度Vx運動,則有：(m1+m2)*Vx=m1*U1x+m2*U2x則Vx=(m1*U1x+m2*U2x)/(m1+m2)---(1)能量(動)損失:

7、△Ek=(1/2)m1*U1x2+(1/2)m2*V2x2-(1/2)(m1+m2)*Vx2----(2)△Ek=m1×m2(U1x-U2x)2/2(m1+m2)△Ek=m1×m2(U1x-U2x)2/2(m1+m2)若m1很小,m2很大,且粒子2在碰撞前處于靜止?fàn)顟B(tài),U2x=0;則△Ek=m1×m2(U1x)2/2(m2)=m1(U1x)2/2說明小粒子的動能全部全部傳給了大粒子,如電子撞擊中性原子、分子和正離子;中性粒子獲得全部動能發(fā)生激勵或電離；第一章電弧物理基礎(chǔ)若二粒子質(zhì)量相近，如m1=m2=m△Ek=m

8、×m(U1x-U2x)2/2(m+m)若碰撞前二號粒子靜止U2x=0△Ek=（1/4）×mU1x2說明2號粒子最多只能獲得原動能的一半；欲通過粒子間的碰撞傳遞能量、產(chǎn)生電離和激勵，關(guān)鍵是提高電子、離子和中性粒子的動能，尤其是提高電子的動能；電弧過程通過粒子碰撞制造帶電粒子是維持導(dǎo)電的主要途徑。第一章電弧物理基礎(chǔ)1.2.2光輻射能量傳遞中性粒子能夠接受外界以光量子形式所施加