焊条电弧焊的静特性曲线(焊接电弧的静特性曲线)

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。

电弧静特性u曲线是如何形成的

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。

焊接电弧的静特性曲线的各区段分别对应哪些焊接工艺方法

在弧长固定，电弧稳定燃烧时，电弧电压与电流之间的关系曲线称为电弧静特性，如下图所示。A段为小电流密度区，随着电流的增加，电弧电压急剧下降，称为负阻特性区，也称下降特性区。B段是中等电流密度区，电流增加，电弧电压几乎不变，称为水平特性区。C段是大电流密度区，随着电流的增加，电弧电压明显上升，称为上升特性区。A、B段适用于焊条电弧焊，C段适合于熔化极气保焊和等离子弧焊。不同焊接方法使用的静特性区段及形状见下图。

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