電弧是由3部分組成，即弧柱區(qū)、陰極區(qū)和陽極區(qū)，如圖1所示。

焊接電弧的基本特點(diǎn)：
    （1）維持電弧穩(wěn)定燃燒的電弧電壓很低，只有10～50V。
    （2）在電弧中能通過很大電流，可從幾安～幾千安。
    （3）電弧具有很高的溫度，弧柱溫度是不均勻的，中心溫度最高，可達(dá)到5000～30000K，而遠(yuǎn)離中心則溫度降低。
    （4）電弧能發(fā)出很強(qiáng)的光。電弧的光輻射波長為（1.7～50）×10-7m。它包括紅外線，可見光和紫外線3個部分。

短路引弧法的原理及提高引弧成功率的方法：
    熔化極氣體保護(hù)電弧焊都是利用短路引弧法進(jìn)行引弧，鎢極氬弧焊大都采用非接觸引弧法，但也有采用短路引弧法。下面以熔化極氣體保護(hù)焊為例說明短路引弧法的原理。
熔化極氣體保護(hù)電弧焊引弧時(shí)首先送進(jìn)焊絲，并逐漸接近母材，如圖2所示。  

    一旦與母材接觸，電源將提供較大的短路電流，利用在A點(diǎn)附近的焊絲爆斷，進(jìn)行引弧。如果在B點(diǎn)爆斷，則引弧失敗。所以在A點(diǎn)爆斷是引弧成功的必要條件。

小電壓原理：
    最小電壓原理是電弧的一種特性，用以表征電弧的最小能量消耗的性能。大家知道，自由電弧是在兩個電極之間的氣體放電現(xiàn)象，其導(dǎo)電截面可以自由擴(kuò)大和縮小，也就是輸入電弧的能量等于電弧散出的能量，于是表征電弧特性的各種物理參數(shù)，如弧柱直徑（D）、弧柱溫度（T）和弧柱電場強(qiáng)度（E）等都為確定值，其大小都遵循著能量消耗最小原則。
    最小電壓原理是：對一個軸線對稱的電弧，在給定的電流和邊界條件下，當(dāng)電弧處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其弧柱直徑（D）或溫度（T）應(yīng)使弧柱電場強(qiáng)度（E）具有最小值。
利用最小電壓原理可以解釋許多電弧現(xiàn)象，例如當(dāng)電弧被周圍介質(zhì)強(qiáng)迫冷卻時(shí)（高速氣流或環(huán)境溫度降低），電弧將自動收縮其斷面，使其電流密度升高，電場強(qiáng)度和電弧溫度也提高。因?yàn)殡娀〉纳�熱增��，要求電弧產(chǎn)生更多的熱量給與補(bǔ)償。電弧產(chǎn)熱為IE，如果電流I不變，則E必定要增加。根據(jù)最小電壓原理，電弧有自動使E增加到最小限度的傾向，也就是熱損失最小的傾向。所以在電弧被冷卻時(shí)，電弧將自動收縮到某一個直徑，這時(shí)電弧電場強(qiáng)度E增加得最小。

焊接電弧中存在的作用力及其產(chǎn)生機(jī)理：
    焊接電弧是一個熱源，同時(shí)也是一個力源。電弧產(chǎn)生的機(jī)械作用力對焊接質(zhì)量影響很大。接電弧的作用力統(tǒng)稱為電弧力，主要包括電磁力、等離子流力、斑點(diǎn)壓力和短路爆破力等。
    由電工學(xué)可知，在兩根相距不遠(yuǎn)的平行導(dǎo)線中，通過同方向的電流時(shí)，則產(chǎn)生相互吸引的力；反之，通過相反方向的電流時(shí)，則產(chǎn)生相互排斥的力。如圖6所示。   
    這個力的形成是由于在導(dǎo)體周圍空間形成磁場，而兩個通電導(dǎo)體又都處于磁場之中，受到磁場力作用，其單位長度導(dǎo)線受力大小與導(dǎo)線中流過的電流乘積成正比，與兩導(dǎo)線間的距離成反比。            

                      參數(shù)含義如圖8所示。

焊接電弧的溫度及溫度分布：
    焊接電弧是一個不均勻的導(dǎo)體。焊接電弧的溫度與其導(dǎo)電機(jī)構(gòu)有關(guān)，也與其電流密度分布有關(guān)，也就是與能量密度的分布有關(guān)；另一方面還與散熱條件有關(guān)。電弧的溫度是產(chǎn)熱與散熱能量平衡的結(jié)果。
    在弧柱部分溫度的軸向分布如圖19所示。溫度分布與電流密度及能量密度分布相對應(yīng)，但在兩極卻不同，在兩極的能量密度很高，但由于受到電極材料沸點(diǎn)的限制，兩個電極的溫度較低。表2列出了不同電極材料為陰極和陽極時(shí)的溫度數(shù)據(jù)。
表2  各種材料作為陰極與陽極時(shí)的溫度
         

    可以看出，一般情況下陰極與陽極的溫度要低于電極材料的沸點(diǎn)。陽極的溫度往往高于陰極的溫度。這里鋁例外，由于鋁表面有氧化膜，對測量溫度有影響，所以鋁陰極和陽極溫度高于鋁的沸點(diǎn)。
    弧柱的溫度受電極材料、氣體介質(zhì)、電流大小和拘束程度等多種因素的影響。在常壓下，當(dāng)電流由1～1000A變化時(shí)，弧柱溫度可在5000～30000K之間變化。鎢和銅電極與碳和碳電極之間的電弧縱斷面等溫線如圖20所示�？梢钥吹�，靠近電極小的一端（靠近焊絲或焊條）電流密度高，則電弧溫度也高，而與電極極性無關(guān)。
    電弧空間的溫度高低，受電弧空間金屬蒸氣成分的影響很大，圖21表明了弧柱溫度與金屬蒸氣電離能的關(guān)系。
    如果電弧空間無金屬蒸氣，由于Ar的電離勢較高，電弧空間的電離度較小，則電場強(qiáng)度提高。當(dāng)電極金屬大量蒸發(fā)時(shí)，由于金屬蒸氣的電離能顯著大于Ar，故電離度增加，則電弧溫度降低。電弧周圍的氣氛是多原子氣體，如CO2、O2、H2、H2O和N2等。由于氣體解離吸熱，也將使電弧溫度升高。同樣道理，當(dāng)電弧周圍有氣流高速流動時(shí)，電弧溫度將升高；當(dāng)焊接電流增大時(shí)，弧柱溫度增加。
 

融化極氣體保護(hù)電弧焊極性：
    選擇極性的原則首先應(yīng)滿足電弧穩(wěn)定性，其次才是焊絲的熔化系數(shù)和焊縫成形等。通常GMAW都采用DCRP。盡管焊絲熔化系數(shù)低些，但由于電弧穩(wěn)定，也就是陽極主要分布在焊絲端頭，保證弧長基本不變，從而保證了焊絲熔化和熔滴過渡均勻。反之，采用DCSP接法，焊絲為陰極，這時(shí)陰極斑點(diǎn)沿焊絲表面上下跳動，引起電弧十分不穩(wěn)定和熔滴過渡缺乏規(guī)律性。另一方面從焊透情況看，也希望采用DCRP接法。這時(shí)焊縫成形好，焊鋁時(shí)又有陰極清理作用。而DCSP接法時(shí)，焊縫余高較大，熔深淺，焊縫成形不良。只有在堆焊工藝時(shí)，采用DCSP接法，為的是熔敷速度快�？傊�，GMAW法焊接時(shí)，通常均采用直流反極性（DCRP）。

   武漢海辰機(jī)電工程有限公司主要經(jīng)營代理美國Hypertherm公司的產(chǎn)品，我們可以向切割機(jī)制造商和用戶提供世界著名品牌Hypertherm的等離子電源、數(shù)控控制器、弧壓高度控制器和電容調(diào)高器，同時(shí)承接各種數(shù)控切割機(jī)、激光切割機(jī)的維護(hù)以及改造.歡迎廣大用戶來電咨詢：24小時(shí)服務(wù)熱線 13487089780  QQ：270039753  www.dealnewa.com