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焊接電弧

焊接電弧

發布日期:2019-04-11 作者: 點擊:

焊接電弧的產生
氣體原子的激出、電離和電子發射
中性氣體原來是不能導電的,為了在氣體中產生電弧而通過電流,就必須使氣體分子(或原子)電離成為正離子和電子。而且,為了使電弧維持燃燒,要求電弧的陰極不斷發射電子,這就必須不斷地輸送電能給電弧,以補充能量的消耗。氣體電離和電子發射是電弧中Z基本的物理現象。
1.氣體原子的激發與電離
如果氣體原子得到了外加的能量,電子就可能從一個較低的能級跳躍到另一個較高能級,這時原子處于“激發”狀態。使原子躍為“激發”狀態所需的能量稱為激發能。氣體原子的電離就是使電子完全脫離原子核的束縛,形成離子和自由電子的過程。由原子形成正離子所需的能量稱為電離能。焊接電弧
在焊接電弧中,根據引起電離的能量來源,有以下3種形式:
(1)撞擊電離。是指在電場中,被加速的帶電粒子(電子、離子)與中性點(原子)碰撞后發生的電離。
(2)熱電離。是指在高溫下,具有高動能的氣體原子(或分子)互相碰撞而引起的電離。
(3)光電離。是指氣體原子(或分子)吸收了光射線的光子能而產生的電離。
氣體原子在產生電離的同時,帶異性電荷的質點也會發生碰撞,使正離子和電子復合成中性質點,即產生中和現象。當電離速度和復合速度相等時,電離就趨于相對穩定的動平衡狀態。一般地,電弧空間的帶電粒子數量越多,電弧越穩定,而帶電粒子的中和現象則會減少帶電粒子的數量,從而降低電弧的穩定性。
2.電子發射
在陰極表面的原子或分子,接受外界的能量而釋放出自由電子的現象稱為電子發射。電子發射是引弧和維持電弧穩定燃燒的一個很重要的因素。按其能量來源不同,可分為熱發射、光電發射、重粒子碰撞發射和強電場作用下的自發射等。
(1)熱發射。物體的固體或液體表面受熱后,其中某些電子具有大于逸出功的動能而逸出到表面外的空間中去的現象稱為熱發射。熱發射在焊接電弧中起著重要作用,它隨著溫度上升而增強。
(2)光電發射。物質的固體或液體表面接受光射線的能量而釋放出自由電子的現象稱為光電發射。對于各種金屬和氧化物,只有當光射線波長小于能使它們發射電子的極限波長時,才能產生光電發射。
(3)重粒子撞擊發射。能量大的重粒子(如正離子)撞到陰極上,引起電子的逸出,稱為重粒子撞擊發射。重粒子能量越大,電子發射越強烈。
(4)強電場作用下的自發射。物質的固體或液體表面,雖然溫度不高,但當存在強電場并在表面附近形成較大的電位差時,使陰極有較多的電子發射出來,這就稱為強電場作用下的自發射,簡稱自發射。電場越強,發射出的電子形成的電流密度就越大。自發射在焊接電弧中也起著重要作用,特別是在非接觸式引弧時,其作用更加明顯。
綜上所述,焊接電弧是氣體放電的一種形式,焊接電弧的形成和維持是在電場、熱、光和質點動能的作用下,氣體原子不斷地被激發、電離以及電子發射的結果。同時,也存在負離子的產生、正離子和電子的復合。顯而易見,引燃焊接電弧的能量來源主要靠電場及由其產生的熱、光和動能,而這個電場就是由弧焊電源提供的空載電壓所產生的。
焊接電弧的引燃
焊條與焊件之間是有電壓的,當它們相互接觸時,相當于電弧焊電源短接。由于接觸點很大,短路電流很大,則產生了大量電阻熱,使金屬熔化,甚至蒸發、汽化,引起強烈的電子發射和氣體電離。這時,再把焊絲與焊件之間拉開一點距離,這樣,由于電源電壓的作用,在這段距離內,形成很強的電場,又促使產生電子發射。同時,加速氣體的電離,使帶電粒子在電場作用下,向兩極定向運動?;『鸽娫床粩嗟墓┙o電能,新的帶電粒子不斷得到補充,形成連續燃燒的電弧。


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