焊接电弧的电特性及影响因素

焊接电弧的电特性包括焊接电弧的静特性和动特性。

（一）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，电弧电压（U）与焊接电流（I）变化的关系，称为焊接电弧的静特性，又称伏-安特性，也称为电弧的静特性曲线，如图4-1a所示。电弧属非线性负载（电弧电阻不是常数），电弧电压与焊接电流之间成非正比关系。当电流在很大范围内从小到大变化时，电弧静特性曲线近似U形，故也称U形静特性曲线。

图4-1 焊接电弧静特性

图4-1a中U形曲线有3个不同的区域，在焊接电流较小的a区，随着焊接电流的增加电弧电压减小，该区曲线为下降段；在焊接电流较大的b区，电弧电压几乎不变，该区曲线为近似水平段；在电流更大的c区，电弧电压随焊接电流的增加而升高，该区曲线为上升段。

在正常工作范围内，不同的焊接方法，并不采用电弧静特性曲线的所有区段，而只是其中某一区段。在下降段，由于电弧燃烧不稳而很少采用；焊条电弧焊、埋弧焊多数工作在静特性曲线的水平段，这时电弧电压只随弧长而改变，与焊接电流关系很小；非熔化极气体保护焊、等离子弧焊也多工作在水平段，只有焊接电流较大时，工作在上升段；熔化极气体保护焊及水下焊接基本工作在上升段。焊条电弧焊、钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊电弧静特性的工作区段部分，如图4-1b、c和d所示。

影响电弧静特性的因素主要有电弧长度、电弧周围气体种类及气体介质的压力。(www.xing528.com)

电弧长度增加时，弧柱长度变长。从图4-1b、c和d可发现，一定条件下的电弧静特性，随着电弧电压增加，电弧静特性曲线位置上升。

（二）电弧的动特性

所谓焊接电弧的动特性，是指对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续的快速变化时，电弧电压和电流瞬时值之间的关系。

图4-2 焊接电弧的动特性

如图4-2中的电流由a点以很快的速度连续增加到d点，则随着电流增加，使电弧空间的温度升高。但是后者的变化总是滞后于前者，这种现象称为热惯性。当电流增加到I_b时，由于热惯性关系，电流空间还没有达到I_b所达到稳定状态的温度。由于电弧空间温度低，弧柱导电性差，阴极斑点和弧柱截面积增加较慢，维持电弧燃烧的电压不能降至b点，而是高于b点的b′点。依此类推，对应于每一瞬间电弧电流的电弧电压，就不再是在abcd实线上，而是在ab′c′d虚线上。这就是说，在电流增加的过程中，动特性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压高；反之，当电弧电流从I_b迅速减小到I_a时，同样由于热惯性的影响，电弧空间温度来不及下降。此时，对应于每一瞬间电弧的电压将低于静特性曲线上的电压，而得到ab″c″d曲线。图4-2中的曲线ab′c′d和ab″c″d曲线为电弧的动特性曲线。电流按照不同规律变化时，将得到不同形状的动特性曲线。电流变化速度越小，静特性、动特性曲线就越接近。