1.焊接電弧的靜特性

在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長(zhǎng)一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流與電弧電壓變化的關(guān)系稱為電弧靜特性，一般也稱伏--安特性。表示它們關(guān)系的曲線叫做電弧的靜特性曲線。電弧焊基礎(chǔ)電弧焊基礎(chǔ)電弧靜特性曲線分為三個(gè)不同的區(qū)域，當(dāng)電流較小時(shí)（圖2-7中的ab區(qū)），電弧靜特性屬下降特性區(qū)，即隨著電流增加電壓減小；當(dāng)電流稍大時(shí)（圖2-7中的bc區(qū)），電弧靜特性屬平特性區(qū)，即電流變化時(shí)，而電壓幾乎不變；當(dāng)電流較大時(shí)（圖2-7中cd區(qū)），電弧靜特性屬上升特性區(qū)，電壓隨電流的增加而升高。電弧焊基礎(chǔ)(1)電弧靜特性曲線

焊接電弧是焊接回路中的負(fù)載，它與普通電路中的普通電阻不同，普通電阻的電阻值是常數(shù)，電阻兩端的電壓與通過(guò)的電流成正比（U=IR），遵循歐姆定律，這種特性稱為電阻靜特性，為一條直線，如圖2-7中的曲線1。焊接電弧也相當(dāng)于一個(gè)電阻性負(fù)載，但其電阻值不是常數(shù)。電弧兩端的電壓與通過(guò)的焊接電流不成正比關(guān)系，而呈U形曲線關(guān)系，如圖2-7中的曲線2。(2)電弧靜特性曲線的應(yīng)用

不同的電弧焊方法，在一定的條件下，其靜特性只是曲線的某一區(qū)域。靜特性的下降特性區(qū)由于電弧燃燒不穩(wěn)定而很少采用。

焊條電弧焊、埋弧焊一般工作在靜特性的平特性區(qū)，即電弧電壓只隨弧長(zhǎng)而變化，與焊接電流關(guān)系很小。

鎢極氬弧焊、等離子弧焊一般也工作在平特性區(qū)，當(dāng)焊接電流較大時(shí)才工作在上升特性區(qū)。

熔化極氬弧焊、C02氣體保護(hù)焊和熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG焊）。基本上工作在上升特性區(qū)。電弧焊基礎(chǔ)電弧焊基礎(chǔ)

電弧靜特性曲線與電弧長(zhǎng)度密切相關(guān)，當(dāng)電弧長(zhǎng)度增加時(shí)，電弧電壓升高，其靜特性曲線的位置也隨之上升，如圖2-8所示。2.影響電弧力的因素1.氣體介質(zhì)

不同種類的氣體介質(zhì)，其熱物理性能不同，對(duì)電弧產(chǎn)生的影響也不同。導(dǎo)熱性強(qiáng)的氣體或多原子氣體消耗的熱量多，都會(huì)引起電弧的收縮，導(dǎo)致電弧力的增加，如圖2-21所示。氣體流量或電弧空間壓力增加，也會(huì)引起弧柱收縮導(dǎo)致電弧力增加，同時(shí)使斑點(diǎn)壓力增大。斑點(diǎn)壓力增大使熔滴過(guò)渡困難。CO2氣體保護(hù)焊時(shí)這種現(xiàn)象尤為明顯。2.電流和電弧電壓

焊接電流增大，電磁收縮力和等離子流力都增加，所以電弧力也增大，如圖2-22所示。焊接電流一定，電弧長(zhǎng)度增加引起電弧電壓升高，則電弧力減小，如圖2-23所示。

焊接電流一定時(shí)，焊絲越細(xì)，電流密度越大，造成電弧錐形越明顯，則電磁力和等離子流力越大，導(dǎo)致電弧力增大，如圖2-24所示。3.焊絲直徑

通常情況下陰極導(dǎo)電區(qū)的收縮程度比陽(yáng)極區(qū)大，因此鎢極氬弧焊正接時(shí)可形成錐度較大的電弧，產(chǎn)生較大的電弧力，如圖2-25所示。4.電極（焊條、焊絲）的極性

熔化極氣體保護(hù)焊采用直流正接時(shí)，熔滴受到較大的斑點(diǎn)壓力，過(guò)渡時(shí)受到阻礙，電弧力較小；反之，直流反接時(shí)，電弧力較大，如圖2-26所示。4.電極（焊條、焊絲）的極性

鎢極氬弧焊時(shí)，鎢極端角度θ越小（越尖），電極上導(dǎo)電區(qū)縮小程度越明顯，電磁收縮力越大，對(duì)形成等離子流越有利。因此θ越小，電弧力越大。5.鎢極端部的幾何形狀3.電弧力的類型及作用（電磁收縮力）電弧焊基礎(chǔ)

電弧在電弧焊中的作用之一是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能在電弧焊中以電弧力形式表現(xiàn)出來(lái)。電弧力不僅直接影響焊件的熔深及熔滴過(guò)渡，而且也影響熔池的攪拌、焊縫成型及金屬飛濺等，因此對(duì)電弧力的利用和控制將直接影響焊縫質(zhì)量。電弧力主要包括電磁收縮力、等離子流力、斑點(diǎn)力等。電弧焊基礎(chǔ)

由電工學(xué)可知，當(dāng)電流流過(guò)相距不遠(yuǎn)的兩根平行導(dǎo)線時(shí)，如果電流方向相同則產(chǎn)生相互吸引力，方向相反則產(chǎn)生排斥力。這個(gè)力是由電磁場(chǎng)產(chǎn)生的，因而稱為電磁力。它的大小與導(dǎo)線中流過(guò)的電流大小成正比，與兩導(dǎo)線間的距離成反比。當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電流可看成是由許多相距很近的平行同向電流線組成，這些電流線之間將產(chǎn)生相互吸引力F，使導(dǎo)體截面有收縮傾向，如圖2-16所示。

電磁收縮力電弧焊基礎(chǔ)

對(duì)于固態(tài)導(dǎo)體，此收縮力不能改變導(dǎo)體外形，但對(duì)于液態(tài)和氣態(tài)導(dǎo)體，其將產(chǎn)生截面收縮，如圖2-17所示，這種現(xiàn)象稱為電磁收縮效應(yīng)，產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)的力稱為電磁收縮力。這個(gè)電磁收縮力往往是形成其他電弧力的力源。電磁收縮力電弧焊基礎(chǔ)

焊接電弧是能夠通過(guò)很大電流的氣態(tài)導(dǎo)體，電磁效應(yīng)在電弧中產(chǎn)生的收縮力表現(xiàn)為電弧內(nèi)的徑向壓力。通常電弧可看成是一圓錐形的氣態(tài)導(dǎo)體，電極端直徑小，焊件端直徑大，如圖2-18所示。電弧焊基礎(chǔ)

由于不同直徑處電磁收縮力的大小不同，直徑小的一端收縮壓力大，直徑大的一端收縮壓力小，因此將在電弧中產(chǎn)生壓力差，形成由小直徑端（電極端）指向大直徑端（工件端）的電弧軸向推力（圖2-18中的Ft）。而且電流越大，形成的推力越大。電弧焊基礎(chǔ)

電弧軸向推力在電弧橫截面上分布不均勻，弧柱軸線處最大，向外逐漸減小，在焊件上此力表現(xiàn)為對(duì)熔池形成的壓力，稱為電磁靜壓力。這種分布形式的力作用在熔池上，則形成如圖2-19a所示的碗狀熔深焊縫形狀。電弧焊基礎(chǔ)

由電弧自身磁場(chǎng)引起的電磁收縮力，在焊接過(guò)程中具有重要的工藝性能。它不僅使熔池下凹，同時(shí)也對(duì)熔池產(chǎn)生攪拌作用，有利于細(xì)化晶粒，排出氣體及夾渣，使焊縫的質(zhì)量得到改善。另外，電磁收縮力形成的軸向推力可在熔化極電弧焊中促使熔滴過(guò)渡，并可束縛弧柱的擴(kuò)展，使弧柱能量更集中，電弧更具挺直性。4.等離子流力因?yàn)楹附与娀〕蕡A錐狀，使電磁收縮力在電弧各處分布不均勻，具有一定的壓力差，形成了軸向推力。在此推力作用下，將把靠近電極處的高溫氣體推向焊件方向。高溫氣體流動(dòng)時(shí)要求從電極上方補(bǔ)充新的氣體，形成有一定速度的連續(xù)氣流進(jìn)入電弧區(qū)。新加入的氣體被加熱和部分電離后，受軸向推力作用繼續(xù)沖向焊件，對(duì)熔池形成附加的壓力，如圖2-20所示。1.電弧焊基礎(chǔ)等離子流力熔池這部分附加壓力是由高溫氣流（等離子流）的高速運(yùn)動(dòng)引起的，所以稱為等離子流力，也稱為電弧的電磁動(dòng)壓力。

1.電弧焊基礎(chǔ)電弧中等離子流具有很高的速度和加速度，可以達(dá)到每秒數(shù)百米。等離子流產(chǎn)生的動(dòng)壓力分布應(yīng)與等離子流速度分布相對(duì)應(yīng)，可見這種動(dòng)壓力在電弧中心線上最強(qiáng)。電流越大，中心線上的動(dòng)壓力幅值越大，而分布的區(qū)間越小。在鎢極氬弧焊的鎢極錐角較小、電流較大，或熔化極氬弧焊形成射流過(guò)渡時(shí)出現(xiàn)，容易形成如圖2-19b所示的指狀熔深焊縫。1.電弧焊基礎(chǔ)等離子流力

等離子流力可增大電弧的挺直性，在熔化極電弧焊時(shí)促進(jìn)熔滴軸向過(guò)渡，增大熔深并對(duì)熔池起攪拌作用。1.電弧焊基礎(chǔ)5.焊接電弧偏吹的原因焊接電弧偏吹的原因

在正常情況下焊接時(shí)，電弧的中心軸線總是保持著沿焊條（絲）電極的軸線方向。即使當(dāng)焊條（絲）與焊件有一定傾角時(shí)，電弧也跟著電極軸線的方向而改變。焊接電弧偏吹的原因

在實(shí)際焊接中，由于氣流的干擾、磁場(chǎng)的作用或焊條偏心的影響，會(huì)使電弧中心偏離電極軸線的方向，這種現(xiàn)象稱為電弧偏吹。一旦發(fā)生電弧偏吹，電弧軸線就難以對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，影響焊縫成形和焊接質(zhì)量。①焊條偏心產(chǎn)生的偏吹

焊條的偏心度是指焊條藥皮沿焊芯直徑方向偏心的程度。焊條偏心度過(guò)大，使焊條藥皮厚薄不均勻，藥皮較厚的一邊比藥皮較薄的一邊熔化時(shí)需吸收更多的熱，因此藥皮較薄的一邊很快熔化而使電弧外露，迫使電弧往外偏吹。因此，為了保證焊接質(zhì)量，在焊條生產(chǎn)中對(duì)焊條的偏心度有一定的限制。焊接電弧偏吹的原因根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直徑不大于2.5mm的焊條，偏心度不大于7%；直徑為2.5mm和3.2mm的焊條，偏心度不大于5%；直徑不小于5mm的焊條，偏心度不大于4%。焊條偏心產(chǎn)生的電弧偏吹偏向藥皮較薄的一邊。焊接電弧偏吹的原因②電弧周圍氣流產(chǎn)生的偏吹

電弧周圍氣體的流動(dòng)會(huì)把電弧吹向一側(cè)而造成偏吹。造成電弧周圍氣體劇烈流動(dòng)的因素很多，主要是大氣中的氣流和熱對(duì)流的影響。如在露天大風(fēng)中操作時(shí)，電弧偏吹狀況很嚴(yán)重；在管子焊接時(shí)，由于空氣在管子中流動(dòng)速度較大，形成所謂“穿堂風(fēng)”使電弧發(fā)生偏吹；在開坡口的對(duì)接接頭第一層焊縫的焊接時(shí)，如果接頭間隙較大，在熱對(duì)流的影響下也會(huì)使電弧發(fā)生偏吹。焊接電弧偏吹的原因③焊接電弧的磁偏吹

直流電弧焊時(shí)，因受到焊接回路所產(chǎn)生的電磁力的作用而產(chǎn)生的電弧偏吹稱為磁偏吹。它是由于直流電所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電弧周圍分布不均勻而引起的電弧偏吹。焊接電弧偏吹的原因1焊接電弧偏吹的原因a.導(dǎo)線接線位置引起的磁偏吹

導(dǎo)線接在焊件一側(cè)，焊件接“+”（稱為正接），焊接時(shí)電弧左側(cè)的磁力線由兩部分組成：一部分是電流通過(guò)電弧產(chǎn)生的磁力線，另一部分是電流流經(jīng)焊件產(chǎn)生的磁力線。而電弧右側(cè)僅有電流通過(guò)電弧產(chǎn)生的磁力線，從而造成電弧兩側(cè)的磁力線分布極不均勻，電弧左側(cè)的磁力線較右側(cè)的磁力線密集，電弧左側(cè)的電磁力大于右側(cè)的電磁力，使電弧向右側(cè)偏吹。1焊接電弧偏吹的原因b.鐵磁物質(zhì)引起的磁偏吹

由于鐵磁物質(zhì)（鋼板、鐵塊等）的導(dǎo)磁能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，因此，當(dāng)焊接電弧周圍有鐵磁物質(zhì)存在時(shí)，在靠近鐵磁物質(zhì)一側(cè)的磁力線大部分都通過(guò)鐵磁物質(zhì)形成封閉曲線，使電弧同鐵磁物質(zhì)之間的磁力線變得稀疏，而電弧另一側(cè)磁力線就顯得密集，造成電弧兩側(cè)的磁力線分布極不均勻，電弧向鐵磁物質(zhì)一側(cè)偏吹。1焊接電弧偏吹的原因c.電弧運(yùn)動(dòng)至鋼板的端部時(shí)引起的磁偏吹

當(dāng)在焊件邊緣處開始焊接或焊接至鋼板端部時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生電弧偏吹，而逐漸靠近焊件的中心時(shí)，則電弧的偏吹現(xiàn)象就逐漸減小或沒有。這是由于電弧運(yùn)動(dòng)至鋼板的端部時(shí)，導(dǎo)磁面積發(fā)生變化，引起空間磁力線在靠近焊件邊緣的地方密度增加，產(chǎn)生了指向焊件內(nèi)部的磁偏吹。6.防止或減少焊接電弧偏吹的措施電弧焊基礎(chǔ)（2）防止或減少焊接電弧偏吹的措施①焊接時(shí)，在條件許可情況下盡量使用交流電源焊接。②調(diào)整焊條角度，使焊條偏吹的方向轉(zhuǎn)向熔池，即將焊條向電弧偏吹方向傾斜一定角度，這種方法在實(shí)際工作中應(yīng)用得較廣泛。③采用短弧焊接，因?yàn)槎袒r(shí)受氣流的影響較小，而且在產(chǎn)生磁偏吹時(shí)，如果采用短弧焊接，也能減小磁偏吹程度，因此采用短弧焊接是減少電弧偏吹的較好方法。電弧焊基礎(chǔ)④改變焊件上導(dǎo)線接線部位或在焊件兩側(cè)同時(shí)接地線，可減少因?qū)Ь€接線位置引起的磁偏吹。如圖2