•
A → A+ + e - Wi •A
•A+ •+ •e
• • 电离能：原子或分子电离所需要的能量 单位为ev 或J • • 电子伏：一个电子被1V的电压所加速得到的能量。 • • 电离电压：电离能/电子带电量。
碱金属、碱土金属（K、Na、Ca等），外层一个或两个电子，易 失去、易电离、电离电位低，药皮中加入引弧容易，电弧燃烧稳定。 （引弧剂，稳弧剂）。J422,J502,J423等酸性焊条。
F(7个电子)电离电位较高，不易电离，加入药皮不易引弧。 CaF2可去除H、S、P，焊缝含氢量较少。 J507(CaF2)。碱性低氢型 焊条含较多CaF2。
•电离：使中性的气体分子变成电子和
离子过程。
•电离势：原子或分子电离所需要的 能量。
• 2、 激励：气体原子得到的一定的能量，虽然小于Wi，但可 使电子从低能级跃迁到高能级。这种现象叫激励。
➢很短的距离，弧长＝10－5～10－6mm内 。 ➢电场强度很大。 ➢E=100伏/ 10－5cm=106 伏/cm
➢足够大的电场强度，使电子从阴极发 射出来，叫做电子自发射。空载阶主要 是自发射。 •
➢自发射，热发射很强烈，但刚刚开 始，还不能使两极间的气体充分电离 ，因此电弧尚未形成，还处于空载状 态。I=0。
浓度达到一定值后，在e吸引下，A+也向周边运动。从而在周
边复合
• A++e→A+Wi • A++ A- →2A+Wi
•A
• 三、电弧的产生
• （一）引弧方法：擦划，点接触。
• 焊条与工件接触又迅速拉开的－ 瞬间产生的。但实际是由：“短路－空 载－燃弧”三个极短的阶段。
• ①短路
• 短路阶段：两极间有金属蒸气 ；药皮蒸气；电子的热发射。
•电弧
•+
•-
•非自持放电 •Ua
•自持放 电
•暗放电 •暗放电 •辉光放
电
•U
•电弧放 电
•I •导体导 电
•Ia
• 电弧是特殊的气体放电过程：电能能转换为热
能；机械能；光能；磁能 。
•非自持放电:诱导（外加措施）；
•气体
•暗放电
放电 •自持放电•辉光放电 •电压最低（几十 •电弧放电 伏）
•
对电弧导电起作用的主要是阴极的发射。
• 2） 逸出功（Ww）：电子发射所需的最小能量。1/2~1/4 Wi
• 3） 逸出电压：Ww/e
•
物理意义：Ww越小，引弧越容易，电弧稳弧性越好。
•
• 4）主要影响因素：
•-
• • 材料， K、Na。
• • 表面状态：有氧化物时，逸出功降低
• • 加入杂质，例如，钍、铈及镧等可降低Ww。 •
电弧焊基础知识概述
2020年4月29日星期三
第一节 焊接电弧的导电机理
一、电弧的基本概念
1、电弧：电弧是一种气体放电 现象，通过放电将电能转变
为热能与机械能。 2、气体放电：两极间的气体被击穿而导电的过程。 3、电弧的实质： 在一定的条件下，电荷通过两电极之间的
气体空间的一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ导电现象。（气体放电现象）
•2、阴极电子发射的分类
• 1）热发射：在热量的作用下产生的发射
•产生条件：阴极温度足够高
•特点：对阴极有冷却作用，这一点对TIG焊具有重要意义。可 提高W极的载流能力。
•
•2）电场发射：金属表面的电子在电场力的作用下逸出的现象
。
•—
•库仑力
•特点：对阴极的冷却作用较小。 —
•
•3）光发射：光幅射作用下产生的发射。实际电弧中产生光发 射的可能性很小。
使其电离的过程。
•
主要是e的作用：电子获得的能量是A+ 的4倍。
•
• 3） 光电离：A直接捕捉光量子并吸收其能量而电离。
•
波长越小越易促进光电离，电弧波长包括红外线、紫外线
可见光、可使AI、K、Na原子光电离。但不能使Ar、He、
Fe 等电离。
• （二）电子发射
•
• 1、基本概念
• 1） 电子发射：电子从金属表面逸出的现象。
• 激励能：所需的最小外加能量叫激励能We。 • 激励能电压：激励能We/e。 •
• 3、电离的分类：
•
• 1） 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离
•
实质：中性粒子通过与电子碰撞，接收电子能量而电离。
•
•
电离度：电离了的粒子数量与电离前粒子数量之比。0.1%
•
• 2） 电场作用下的电离：A+、e在电场作用下被加速、与A碰撞
空间去叫做热发射电子，电子逸出金属
表面消耗的能量—逸出功。
• 短路阶段：金属蒸气(Fe )；
•
药皮蒸气(K、Na、Ca )；
•
电子的热发射(e)。
• 为电弧的产生准备了条件。
• ②空载
焊条刚刚拉开，电弧尚未形成的一瞬 间，电源处在空载状态：I=0, V=U0 。 • 空载电压较高：手工电弧焊U0＝50～ 90伏。不大于100伏。
•电流最大（几百
安培）
•温度最高（5000 －8000K） •发光最强
• 二、 带电粒子的产生过程
• 产生方式：
• 电离：气体中性原子或分子（ A ）分离为一价正离子
（ A+ ）和电子（ e ）的过程。
• 电子发射： 金属表面逸出电子的现象
•
• （一）电离与激励
•
• 1、电离：在一定条件下中性原子分离成A+及e的现象。
• ③燃弧
• 短路阶段和空载阶段为燃弧准备 了必要条件。 • •
•a.两极间：空气，金属蒸气，药皮 蒸气，易电离成为能导电的电弧介 质。
•b.热发射，自发射：从阴极表面发 射大量高速运动电子。
•c.电源供电：两极间有足够大的电 场强度，成为发射电子、电离气体 的动力来源。
• 由于具备了上述条件，使得由阴极发射出
• 4）粒子碰撞发射：高速运动的A+碰撞到阴极上导致的发射。
• （三）负离子的产生 • 中性粒子与电子结合的过程，是一个放热过程，所放出的热被 称为电子亲和能。 • A + e → A- + W
•A •+•e
•A-
• 不利于电弧稳定。
•
• （四）扩散与复合
• 扩散：电弧中心处A+、e较多，e易向周边运动。当周边电子
来的电子，在电场加速下，发生激烈的碰撞： 电子在电场作用下，撞击原子使之电离，碰撞 电离发生链锁反应。产生雪崩式击穿而形成电 弧。
•10 m
突出点接触，电流密度极大（I短>1.5～3 I焊 ），很 大的电流（I短），很小的接触面积，很大电阻热。
电阻热使接触点温度骤然升高，电极表面金属熔化， 蒸发，药皮中物质K、Na、Ca分解蒸发,Fe、K、Na、Ca蒸 气具备电离气氛.
➢电子的热发射
阴极表面温度很高，电子获得
足够的能量，活跃，冲破表面，逸出到