埋弧焊用粗焊丝是电弧静特性曲线(焊条电弧焊一般工作在电弧静特性曲线的)

什么是焊机的静特性

静特性是电弧的特性，而非焊机（焊接）

焊接时，电弧电压和焊接电流的关系不是呈线性改变，而是按U型曲线变化，如图4-1所示，该曲线称为电弧的静特性曲线。通常分为三个区段。

(l) a-b区段。a为电弧引燃起始点，引弧电压较高(近似空载电压)，而通过电弧的电流很小。电弧燃起的瞬间，两极间的气体迅速被电离，阴极在电弧热的作用下，增强了电子发射能力，弧柱的电阻值也随之下降，电弧电压很快降至b点，焊接电流稍有增大，从而形成a-b区段的陡降曲线。

    (2) b-c区段。该区段为电弧稳定燃烧的正常焊接区段，电弧电压与焊接电流的大小无关，随电极材料和弧柱中的气体成分的改变而变化。焊接电流在此区段内调节，以满足电极材料需要的熔化温度.但电弧电压维持不变，形成一个水平区段。

    (3) c-d区段。该区段为气体电离饱和区段，由于电极直径没有改变，电流密度却已达到极限，电极间的电压降也随之提高。所以焊接电流超过c点后，电弧电压也随之上升，形成一个陡升的曲线。

    各种弧焊方法的电弧静特性曲线是不同的。它们是在一定条件下求得的，所以其静特性只是图1-13曲线中的一部分，如图1-14所示。

    1)小电流区间电弧静特性呈下降特性。如图1-14a所示，在小电流区间.因电弧电流较小，弧柱的电流密度基本不变，弧柱断面将随电流的增加而按比例增加。如果电流增加到原来电流的4倍，则弧柱断面面积也增加到原弧柱的4倍，而弧柱周长却只增加2倍，使电弧向周围空间散失热量也只增加2倍。总之，减小了散热，提高了电弧温度和电离度，所以必然使电弧点电场强度下降，弧柱压降也呈卜降趋势。同时阴极一与阳极压降也为下降特性，于是在小电流区间，电弧电压认呈下降趋势，也就是电弧静特性呈负阻特性。小电流TIG焊接属于这种。

    2)中电流区间电弧静特性呈水平特性。如图1-14b所示，电流较大时，焊丝金属将产生金属蒸气和等离子流。金属蒸气以一定速度喷射和等离子流将对电弧产生附加的冷却作用。此时电弧的产热不但有周边散热损失，而且还有金属蒸气与等离子流的附加损耗。这些能量消耗将随电流的增加而增加，因此在某一电流区间，可以保持电弧电场强度E不变，使电弧静特性呈平特性，如埋弧焊、焊条电弧焊和大电流TIG焊都是这种情况。

    3)大电流区间电弧静特性呈上升特性。如图1-14c所示，当电流进一步增大时，特别是用细焊丝GMAW焊接时，电弧弧柱区尺寸受焊丝直径的限制，随着焊接电流的增加，电弧柱电流密度增大。同时，金属蒸气的喷射和等离子流冷却作用进一步加强以及电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加而成比例地增大，使得电弧电导率减小，要保证一定的电流通过则要求较大的电场强度E。所以在大电流区间，随着电流的增加，弧柱的电场强度增大。另外，阴极压降和阳极帐降在这种情况下影响不大。所以电弧压降Ua主要受弧柱压降的影响，它随着电流的增加而升高，使得电弧静特性呈下升趋势。如GMAW焊的电弧特性人多为上升特性。

简述焊接电弧静性曲线的意义

(1)、电弧的静特性是电弧放电现象的重要特性之一。它决定在一定的弧长条件下，电弧稳定燃烧时，电流和电压之间的关系。通常把电流和电压之间的这种关系，叫做电弧的静特性，也可以叫做焊接电弧的伏 - 安特性。它反映了电弧在稳定燃烧时的静态（或稳态）电流和电压之间的关系。

(2)、大家知道通常金属的电阻是一个常数，其电流和电压的关系是线性关系。电弧也是一个电阻性的负载，但它不同于一般的电阻负载。因为电阻的大小与电弧的温度有关，而电弧的温度又与电弧的电流有直接的关系，对于不同数值的电弧电压就有不同的电弧温度，而不同的电弧温度，电弧电阻又不同，所有电弧的电阻就不是一个常数，电弧负载就不是一个线性负载，而是随电流的变化而变化的负载。这样一来，电弧电压与电流的关系也就不再是一个线性关系。(如图所示)由图可以看出，当电流变化较大的时候，电弧的静特性可分为性质不同的三段：下降特性段（ab段）、平特性段(bc段)、和上升段（cd段）。在ab段，电弧电压随电流的增加而下降；在bc段，电弧电压不随电流变化而变化，基本保持恒定；在cd段，电弧电压随电流增加而升高，有近似的线性关系，曲线上翘。这是因为，当焊接电流比较小时（即在ab段），电流增加，极性斑点和弧柱的截面积也相应增加，电流密度电流密度基本差不多，但对弧柱来讲，电流增加，弧柱变粗，单位弧长散热面的增加却慢的多，这样导致弧柱温度上升，电离度提高，导电性能改善，电阻率迅速降低。结果使得电弧电压随着电流的增加而减小，出现了所谓的负特性；(可用水管直径，水压作比喻)；在bc段，虽然其基本情况与上段类似，弧柱电阻随着电流的增加有所下降，但其下降的速度却比ab段缓慢得多，因为弧柱的面积虽然仍在扩展，但此时受到电极面积，电极金属蒸发和等离子流的作用等的限制，能量消耗随电流的增加而增加，使弧柱电阻率下降的速度与电流的上升速度基本相当，出现了平特性段；在cd段，电流继续增大时情况就不同，因为受到电极面积、电极金属的大量蒸发、等离子和电磁收缩力的作用等限制，电弧断面不能随电流增加而任意增加，电弧的导电率将大大减小，因此要保证在较小的面积通过较大的电流，则必须提高电场的强度，使电弧压降增加，即随着电流的增加电弧电压也必须增加。所有出现了上升特性段。

(3)、综上所述在电流值变化范围很大时，随着电流的增加，焊接电弧出现一个U形状伏——安特性曲线，即首先出现一个下降特性段，随后是平特性段，最终变为上升特性段。

(4)、现有的每一种电弧焊接方法在一定条件下只适应于此特性曲线的某一范围，如在ab段，电流很小，在这种规范下，如果不采取特殊措施，电弧不容易引燃，所有一般弧焊不用此段，此段只适用于某些特殊情况（如小电流脉冲氩气保护焊）；大多数焊接（如手工电弧焊、埋弧焊等）都在bc段内工作，即电弧电压不随电流的变化而变化；对于电弧特性的上升段（cd）段，只是在焊丝中电流密度较高的情况下才适应，例如细丝熔化极气体保护焊、大电流密度的埋弧焊和高压缩电弧焊等都在这段范围工作。

什么是焊接电弧的静特性

在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，称为焊接电弧的静特性。

整个静特性曲线可分为下降段、水平段和上升段三部分。

下降段：在小电流区间，因为电弧电流较小，弧柱的电流密度基本不变，弧柱断面将随电流的增加而增加，若电流增加4倍，弧柱断面也增加4倍，而孤柱周长只增加2倍，使电弧向周围空间散失热量只增加2倍。减少了散热，提高了电弧温度和电离程度，因电流密度不变，必然使电弧电场强度下降。因此，在此区段内，随着电弧电流的增加，电弧电压下降。

水平段：当电流稍大 时，焊丝金属将产生金属蒸汽的发射，要消耗电弧的能量。此时电弧的能量不仅有周边上的散热损失，而且还有金属蒸汽能量的消耗。这些能量消耗将随电流的增加而增加，因此在某一电流区间可以保持电场强度不变，即电弧电压不变，使本区段基本呈水平直线。

上升段：当电流进一步增大，金属蒸汽的发射作用进一步加强。同时因电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加成比例的增加，电弧的电导率将减小，要保证一定的电流则要求较大的电场强度。所以在大电流区间，随着电流的增加，电弧电压升高，本区段呈上升曲线。钨极氩弧焊时，在小电流区间电弧静特性为下降段；焊条电弧焊、埋弧焊和大电流钨极氩弧焊时，因电流密度不太大，电弧静特性为水平段；CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊，因电流密度较大，电弧静特性为上升段。

电弧静特性曲线的形状，决定了它对焊接电源的要求。

焊接电弧的静特性曲线有何特点

u形曲线一般只利用水平段和上升段。

整个静特性曲线可分为下降段、水平段和上升段三部分。

下降段:在小电流区间，因为电弧电流较小，弧柱的电流密度基本不变，弧柱断面将随电流的增加而增加，若电流增加4倍，弧柱断面也增加4倍，而孤柱周长只增加2倍，使电弧向周围空间散失热量只增加2倍。减少了散热，提高了电弧温度和电离程度，因电流密度不变，必然使电弧电场强度下降。因此，在此区段内，随着电弧电流的增加，电弧电压下降。

水平段:当电流稍大 时，焊丝金属将产生金属蒸汽的发射，要消耗电弧的能量。此时电弧的能量不仅有周边上的散热损失，而且还有金属蒸汽能量的消耗。这些能量消耗将随电流的增加而增加，因此在某一电流区间可以保持电场强度不变，即电弧电压不变，使本区段基本呈水平直线。 上升段:当电流进一步增大，金属蒸汽的发射作用进一步加强。同时因电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加成比例的增加，电弧的电导率将减小，要保证一定的电流则要求较大的电场强度。所以在大电流区间，随着电流的增加，电弧电压升高，本区段呈上升曲线。钨极氩弧焊时，在小电流区间电弧静特性为下降段;焊条电弧焊、埋弧焊和大电流钨极氩弧焊时，因电流密度不太大，电弧静特性为水平段;CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊，因电流密度较大，电弧静特性为上升段。 电弧静特性曲线的形状，决定了它对焊接电源的要求。

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