焊接電弧技術(shù)的研究與應(yīng)用

余文杰 成都市樹德中學(xué)（光華校區(qū)）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我國的焊接技術(shù)也得到了很大程度的發(fā)展。在現(xiàn)代焊接技術(shù)中，最具有發(fā)展前景的是焊接電弧。所謂的電弧，簡而言之，就是一種氣體放電現(xiàn)象。這是一種帶電粒子通過兩電極之間的空氣進(jìn)行導(dǎo)電的過程。其中的帶電粒子主要是通過物理過程產(chǎn)生的，需要借助電弧中氣體介質(zhì)的進(jìn)行電離，還需要依靠電子發(fā)射過程，才能產(chǎn)生帶電粒子。在焊接電弧技術(shù)應(yīng)用過程中，所涉及到的帶電粒子主要有電子、正離子和負(fù)離子。焊接電弧技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上促進(jìn)了我國焊接技術(shù)的發(fā)展。所以，有必要對焊接電弧的發(fā)展現(xiàn)狀做出詳細(xì)的介紹。本文將從焊接電弧的導(dǎo)電機(jī)制、電特性，以及影響焊接電弧穩(wěn)定性的因素等方面對焊接電弧的發(fā)展現(xiàn)狀做出詳細(xì)的介紹:

1 焊接電弧的導(dǎo)電機(jī)制

1.1 陰極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

在焊接電弧中，陰極區(qū)的總電流主要是由電子流和正離子流共同組成的。其中，電子流占據(jù)總電流的百分之八十。而且，這一比例還要受到電極材料的種類、電流的大小、氣體介質(zhì)的性質(zhì)等因素的影響。焊接電弧的陰極導(dǎo)電機(jī)構(gòu)主要可以分為三類:熱發(fā)射型、場致發(fā)射型、等離子型。

1.1.1 熱發(fā)射型

在熱發(fā)射型中，主要使用W、C等熱陰極材料作為陰極。當(dāng)相對較大的電流流經(jīng)陰極的時候，便會產(chǎn)生熱發(fā)射型導(dǎo)電。只有通入的電流量足夠的大，才能夠產(chǎn)生焊接電弧所需要的電子比率。目前，這種類型的焊接電弧主要被應(yīng)用在大電流鎢極氬弧焊接中，并且還占據(jù)著主要地位。

1.1.2 場致發(fā)射型

這種類型的焊接電弧導(dǎo)電機(jī)制主要采用Cu、Fe、Ai等材料作為陰極型材料。這種類型的材料主要會受到材料沸點(diǎn)的影響。在使用過程中，材料表面的溫度不能升的很高，所以，在場致發(fā)射型中是絕對不可能產(chǎn)生較為激烈的電子熱發(fā)射流的。

1.1.3 等離子型

在這種類型的焊接電弧中，陰極區(qū)域內(nèi)通常會產(chǎn)生一個很亮的球型區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)部，溫度是相當(dāng)高的，甚至可以高達(dá)一萬攝氏度。等離子型的焊接電弧技術(shù)，是一種使用冷電極，并且產(chǎn)生電流量特別小的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)。但是，這種機(jī)構(gòu)有一個明顯的特點(diǎn)，就是在弧柱區(qū)會充滿著電子、正離子和氣體原子。

1.2 陽極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)

電弧在燃燒的時候，陽極區(qū)會接收到大量的電子流，占據(jù)總電流的99.9%。這些電子流在到達(dá)陽極的時候，就會向陽極釋放出大量的能量，這些能量在數(shù)值上等于電子逸出功的大小。陽極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)主要分為兩種情況，分別是場致電離和熱電離。

1.2.1 場致電離

一般情況下，電流的密度都是相對較小的。而較小的電流密度是很難發(fā)生場致電離過程的。所以，一定要將陽極區(qū)域內(nèi)的電流密度增大。想要增大電流密度，可以通過增大陽極附近的電壓。

1.2.2 熱電離

當(dāng)電流的密度相對比較大的時候，陰極和陽極表面的溫度都會很高，特別是在陽極附近。陽極的溫度過高，會導(dǎo)致陽極材料蒸發(fā)，從而使得整個陽極區(qū)域都充滿著水蒸氣。這是十分不利于電離現(xiàn)象發(fā)生的。所以，為了滿足電離的需要，一定要保證陽極周圍的溫度不會太高。

2 焊接電弧發(fā)展的影響因素

2.1 焊接電源

在焊接電弧技術(shù)中，對于焊接電源的要求還是較高的。當(dāng)焊接電源的空載電壓較高的時候，焊接電弧的穩(wěn)定性較好。另外，在使用焊接電源的時候，需要選擇與焊接電弧特性一致的電源。

2.2 焊接電流和電弧電壓

在使用焊接電弧技術(shù)的時候，要讓焊接電流小一些。這樣才能使得焊接溫度較低，電弧才不至于產(chǎn)生較為劇烈的擺動。

3 焊接電弧技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

導(dǎo)電機(jī)制是焊接電弧技術(shù)的根本，想要發(fā)展焊接電弧技術(shù)，首先就需要完善導(dǎo)電機(jī)制。通過上文對導(dǎo)電機(jī)制的介紹，可以看到焊接電弧技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r還是良好的。

上述內(nèi)容也對影響焊接電弧技術(shù)發(fā)展的因素做出了詳細(xì)介紹。這些都是焊接電弧技術(shù)存在的不足，只要找出相應(yīng)的措施進(jìn)行解決，相信焊接電弧技術(shù)一定能發(fā)展的更加完善。

4 焊接電弧技術(shù)發(fā)展的展望

目前，焊接電弧技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用的十分廣泛了。但是，相信隨著技術(shù)的革新，焊接電弧技術(shù)的應(yīng)用空間會更廣泛的。當(dāng)前，焊接電弧技術(shù)主要被用在斷路器、尖端放電、時間繼電器、熔斷器、接觸器等設(shè)備當(dāng)中。在未來，焊接電弧技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域肯定不止這些設(shè)備。

5 結(jié)束語

焊接電弧技術(shù)是一項有著很長發(fā)展歷史的技術(shù)，隨著時間的推移，這項技術(shù)確實(shí)為我們的工作和生活帶來了許多的便利。但是，社會是在不斷進(jìn)步的，一成不變的東西是注定要被淘汰的。為了不被時代所遺棄，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的工作和生活需要，就必須對焊接電弧技術(shù)進(jìn)行革新。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，再加上技術(shù)人員的不斷努力，焊接電弧技術(shù)一定能發(fā)展的更好。

[1]焊接工藝對6005A鋁合金激光-MIG復(fù)合焊焊縫成形的影響[J].雷祥,單際國,鄭世卿,陳武柱,任家烈.焊接. 2008(07)

[2]焊接參數(shù)對鋁合金激光——MIG電弧復(fù)合焊縫熔深的影響[J].王旭友,王威,林尚揚(yáng).焊接學(xué)報. 2008(06)

[3]激光—電弧復(fù)合焊接咬邊缺陷分析及抑制方法[J]. 高明,曾曉雁,胡乾午,嚴(yán)軍.焊接學(xué)報. 2008(06)

[4]低功率YAG激光—MAG電弧復(fù)合焊接不銹鋼[J].康樂,黃瑞生,劉黎明,劉景和. 焊接學(xué)報. 2007(11)