简述手工电弧焊的原理及过程(简述手工电弧焊的原理和作用)

电弧是空气体传导的现象，在两个电极之间产生强烈而持久的放电现象，称为电弧。

焊接电弧是一种强烈而持久的气体放电现象。在这个气体放电过程中，产生大量的热能和强光。通常情况下，气体是不导电的，但在一定的电场和温度条件下，气体是可以离解导电的。焊接是在一定电场的作用下，将电弧空之间的气体介质电离，将中性分子或原子解离成带正电的正离子和带负电的电子(或负离子)。这两个带电粒子分别向电场的两极移动，使得局部气体空导电，从而形成电弧。

焊接引弧一般有两种方法:接触引弧和非接触引弧。手工电弧焊采用接触引弧。引弧过程中，焊条与工件的瞬间接触会造成短路。由于接触面不平整，只在某些点接触，所以接触点的电流密度相当大；此外，由于金属表面有水垢等污垢，电阻也相当大，所以在接触点产生相当大的电阻热，使这里的金属迅速加热熔化，开始蒸发。当轻轻提起焊条时，焊条末端和工件之间的空空间充满金属蒸汽和空气体，其中一些可能已经被电离。同时，一旦覆盖的电极打开，由于接触处的高温和短距离，阴极将发射电子。电子高速向阳极移动，与电弧空之间的气体介质碰撞。碰撞的结果是气体介质进一步电离，同时电弧温度进一步升高，电弧开始点燃。此时只要能维持一定的电压，放电过程就能持续进行，电弧就能持续燃烧。非接触引弧装置一般采用高频或高压脉冲引弧装置在阴极表面产生强场发射，发射的电子流与气体介质碰撞离解导电。

它的主要特性是:

(1)维持电弧放电的电压较低，一般为10 ~ 50 V

(2)电弧中的电流很大，从几安培到几千安培不等。

(3)它有很高的温度。弧柱中心温度可达5000 ~ 30000 K，在某些情况下甚至超过50000K(等离子弧)。由于弧柱中心有如此高的温度，超过了金属的熔点，所以可以用来熔化金属，并作为各种电弧焊方法的热源。

电弧能发出强光。电弧的光辐射波长为((1.7~50) x107m。它包括三个部分:红外、可见光和紫外。

电弧由三部分组成，即弧柱区、阴极区和阳极区。

1.弧形柱面积

电弧区是电中性的，由分子、原子、受激原子、正离子、负离子和电子组成。其中带正电荷的离子几乎等于带负电荷的离子，所以也叫等离子体。带电粒子在等离子体中定向运动，基本不消耗能量，因此可以在低电压下传输大电流。电流传输的主要带电粒子是电子，约占总带电粒子的99.9%，其余为正离子。

由于阴极区和阳极区的长度都很短，弧柱区的长度可以认为是弧长。电弧区的电场强度较低，通常只有5 ~ 10 V/cm。

2.阴极面积

阴极被认为是电子的来源。它向弧柱提供99.9%的带电粒子(电子)。阴极发射电子的能力对电弧稳定性有很大影响。阴极区的长度为10-5 ~ 10-6厘米。如果阴极电压下降到10V，阴极区的电场强度将为106 ~ 107 V/cm。

3.阳极区

阳极区主要接受电子，但也要给弧柱提供0.1%的带电粒子(正离子)。通常阳极区的长度为10-2 ~ 10-3 cm，因此阳极区的电场强度为103 ~ 104 V/cm。因为阳极材料和焊接电流对阳极区的电压降影响很大，可以从0到0~10V变化，比如电流密度大，阳极温度高，阳极材料蒸发，阳极电压降就会降低，甚至到0V。

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来源:网络

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