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電弧的熱效率系數和功率密度

發布時間: 2019-01-18作者：baile100瀏覽量：

電弧的熱效率系數和功率密度
(1)熱效率系數焊接時電弧將電能基本上全部轉變為熱能,電弧的產熱功率Q等于電功率
P=lU_a
焊接電弧的產熱功率實際上是以下三個區域的產熱功率之和。
1)陰極區產熱功率P_k。這部分熱量主要用于加熱陰極。

P_K=I(U_K-U_w)
式中U_k為陰極壓降;為電弧電流;U_w為逸出功
2)陽極區產熱功率P_A這部分熱量主要用于加熱陽極。
P_A=I(U_A-U_w)
式中U為陽極壓降
3)弧柱區產熱功率P_c這部分熱量一般不能用來加熱焊件和焊絲,大部分通過對流和輻射的形式散失到周圍環境中。
P_c=lU_c
式中U_c為弧柱區壓降。
電弧的產熱功率Q并不能全部用來加熱焊絲和焊件,有一部分通過對流、輻射等形式散失在周圍環境中。通常將實際用來加熱焊件的電弧功率稱為有效功率Q₀,可用下式表示:
Q_O=ηQ
式中η為熱效率系數。
熱效率系數受焊接方法、焊接工藝參數及周圍條件等因素的影響,常用氣體保護焊方法的熱效率系數見表1-6。
表1-6常用氣體保護焊方法的熱效率系數η(%)

焊接方法	MIG焊	TIG焊	CO2焊	等離子弧焊
				熔入法	小孔法
熱效率系數	65-85	60~70	75~90	60~75	45~65

熔化極電弧焊時,熔化焊絲的熱量最終通過熔滴過渡傳遞給焊件,其熱效率系數較高。而非熔化極氣體保護焊和等離子弧焊時,加熱鎢極的熱量不能傳遞給焊件,因而熱效率系數較低。在其他條件不變的情況下,隨著電弧電壓U_a的升高,弧長增加,通過對流、輻射等損失的弧柱熱量增加,熱效率系數η降低。
(2)功率密度電弧是通過一定面積的斑點加熱焊件的,單位面積上的有效熱功率稱為功率密度(W/cm²)。事實上,加熱斑點上功率密度并不一致,在電弧軸線處最大,從中心到周圍逐漸降低。通常給出的功率密度是指焊接電弧的平均功率密度。
能量密度大的時候,可有效地利用熱源熔化金屬,并減少熱影響區,獲得窄而深的焊縫,有利于提高焊接生產效率。常用焊接方法的功率密度見表1-7。