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电弧的热效率系数和功率密度

发布时间: 2019-01-18作者：baile100浏览量：

电弧的热效率系数和功率密度
(1)热效率系数焊接时电弧将电能基本上全部转变为热能,电弧的产热功率Q等于电功率
P=lU_a
焊接电弧的产热功率实际上是以下三个区域的产热功率之和。
1)阴极区产热功率P_k。这部分热量主要用于加热阴极。

P_K=I(U_K-U_w)
式中U_k为阴极压降;为电弧电流;U_w为逸出功
2)阳极区产热功率P_A这部分热量主要用于加热阳极。
P_A=I(U_A-U_w)
式中U为阳极压降
3)弧柱区产热功率P_c这部分热量一般不能用来加热焊件和焊丝,大部分通过对流和辐射的形式散失到周围环境中。
P_c=lU_c
式中U_c为弧柱区压降。
电弧的产热功率Q并不能全部用来加热焊丝和焊件,有一部分通过对流、辐射等形式散失在周围环境中。通常将实际用来加热焊件的电弧功率称为有效功率Q₀,可用下式表示:
Q_O=ηQ
式中η为热效率系数。
热效率系数受焊接方法、焊接工艺参数及周围条件等因素的影响,常用气体保护焊方法的热效率系数见表1-6。
表1-6常用气体保护焊方法的热效率系数η(%)

焊接方法	MIG焊	TIG焊	CO2焊	等离子弧焊
				熔入法	小孔法
热效率系数	65-85	60~70	75~90	60~75	45~65

熔化极电弧焊时,熔化焊丝的热量最终通过熔滴过渡传递给焊件,其热效率系数较高。而非熔化极气体保护焊和等离子弧焊时,加热钨极的热量不能传递给焊件,因而热效率系数较低。在其他条件不变的情况下,随着电弧电压U_a的升高,弧长增加,通过对流、辐射等损失的弧柱热量增加,热效率系数η降低。
(2)功率密度电弧是通过一定面积的斑点加热焊件的,单位面积上的有效热功率称为功率密度(W/cm²)。事实上,加热斑点上功率密度并不一致,在电弧轴线处最大,从中心到周围逐渐降低。通常给出的功率密度是指焊接电弧的平均功率密度。
能量密度大的时候,可有效地利用热源熔化金属,并减少热影响区,获得窄而深的焊缝,有利于提高焊接生产效率。常用焊接方法的功率密度见表1-7。