焊接基础知识1.doc

1 第一章和第二章合并电弧焊基础知识一焊接的概念: 通过适当的物理化学过程(加热或者加压,或者两者同时进行,用或不用填充材料)使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。二电弧的概念:电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导电过程,或者说是一种气体放电现象。三电弧中带电粒子的产生: 电弧是由两个电极和它们之间的气体空间组成。电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极发射电子两个物理过程所产生的, 同时也伴随着解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等过程。四电离与激励(一)电离:在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离。电离的种类: 1. 热电离: 高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离称为热电离。 2. 电场电离: 带电粒子从电场中获得能量,通过碰撞而产生的电离过程称为电场作用下的电离。 3. 光电离: 中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。(二)电子发射: 金属表面接受一定的外加能量,自由电子冲破金属表面的约束而飞到电弧空间的现象。 1 、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象。热阴极: W、C 电极的最高温度不能超过沸点; 冷阴极: Fe,Cu,Al,Mg 等。影响因素:温度、材质、表面形态 2 、电场发射: 当金属表面空间存在一定强度的正电场时,金属内的自由电子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时,电子可飞出金属表面,这种现象称电场发射。对低沸点材料,电场发射对阴极区提供带电粒子起重要作用。影响因素:温度、材质、电场大小 3、光发射: 当金属表面接受光辐射时, 也可使金属表面自由电子能量增加, 冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。 4、粒子碰撞发射: 高速运动的粒子( 电子或离子) 碰撞金属表面时, 将能量传给金属表面的自由电子, 使其能量增加而跑出金属表面,这种现象称为粒子碰撞发射。在一定条件下,粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要途径。(三) . 负离子形成在一定条件下, 有些中性原子或分子能吸附一个电子而形成负离子, 形成过程中放出热量。表征形成负离子的能力,用电子亲和能表示。亲和能大,电弧气氛中形成的负离子就多,电弧的导电能力就差。负离子形成一般发生在电弧的外围温度低的区域,中性原子或分子捕获运动动能较低的电子。五、焊接电弧的构成及其导电特性(一)电弧的组成区域:阴极区 10-4 ~ 10-6cm ; 弧柱区: 阳极区 10-2 ~ 10-3cm 六阴极区的导电机构 1. 热发射型导电机构; 2. 电场发射型导电机构; 3. 等离子型导电机构七、 1. 阴极斑点: 阴极通过微小的斑点发射电子, 这些斑点上的电流密度很高, 称为阴极斑点。电流密度:5× 105 ~ 107A/cm 2。形成阴极斑点的条件决定了焊接过程中一些现象的产生,即阴极表面上热发射性能强的物质有吸引电弧的作用; 阴极斑点有自动跳向温度高、热收射强的物质上的性能。如果金属表面有低逸出功的氧化膜存在时,阴极斑点有自动寻找氧化膜的倾向。 2. 阳极斑点: 由于阳极斑点的形成条件之一是金属的蒸发,因此金属表面覆盖氧化膜时,同阴极斑点的情况相反,阳极斑点则有避开氧化膜而去自动寻找纯金属表面的倾向。八、电弧力 1. 电磁力: 当电流在一个导体中流过时,整个电