焊接电弧分类及特点介绍

焊接电弧的性质与供电电源的种类、电弧的状态、电弧周围的介质以及电极材料有关。按照不同的分类方法，可做如下的分类：

1）按电流种类可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧（包括高频脉冲电弧）。

2）按电弧状态可分为自由电弧和压缩电弧。

3）按电极类型可分为熔化极电弧和非熔化极电弧。

下面对自由电弧中的非熔化极电弧、熔化极电弧、压缩电弧和脉冲电弧的特点作简单的介绍。

（一）自由电弧

自由电弧可分为非熔化极电弧和熔化极电弧两种。

1.非熔化极焊接电弧 电极本身在焊接过程中不熔化，没有金属熔滴过渡，通常都采用惰性气体（如氩气、氦气等）保护。在我国因氦气甚为昂贵，故多数情况下是采用氩气保护，电极多采用钨极或钨中掺有少量稀土金属，如钍或铈制成的钍钨极或铈钨极。钨极氩弧是常用的非熔化极焊接电弧。

钨极氩弧又分为直流电弧与交流电弧两种。

2.熔化极焊接电弧 焊丝（条）作为电弧的一个极，在焊接电弧燃烧过程中不断地熔化并过渡到焊接工件上去。根据电弧是否可见，熔化极焊接电弧又可分为明弧和埋弧两大类。

明弧的电极也有三种：一种是在金属丝表面敷有涂料的焊条或金属管内装有药粉的自保护药芯焊丝，由于涂料或药粉中含有大量稳弧剂，所以这种明弧也能稳定燃烧。在该种情况下，不需要保护气体；第二种明弧是采用光电极（光焊丝），在这种情况下，一般都要采用保护气体。它的保护气体可以是惰性气体，如氩气，也可以是活性气体，如CO₂、CO₂+Ar、O₂+Ar、CO₂+O₂+Ar等。上述各种活性气体中，除单独使用CO₂气体之外，其余也称为混合气体保护电弧；第三种明弧是采用保护气体和药粉联合保护，如普通药芯焊丝气体保护焊。(www.xing528.com)

采用光焊丝的电弧多数用直流电源，特别是采用活性气体保护焊的电弧必须采用直流电源；用惰性气体保护焊的电弧，则可用脉冲电源、矩形波交流弧焊电源或普通交流电源。

埋弧焊采用的也是光焊丝（包括金属粉芯焊丝），在焊接过程中要不断地往电弧周围送给颗粒状焊剂（或称焊药），电弧在焊剂中燃烧，或者说电弧被埋在焊剂下。因为焊剂中含有稳弧元素，电弧燃烧很稳定。这种电弧既可以是直流电弧，也可以是交流电弧。

因为熔化极在焊接过程中不断地熔化并过渡到焊缝中去，故电极需要连续地向电弧区送进，以维持弧长基本上不变。除涂料焊条是靠手工送进之外（市场上已出现采用送丝机，自动地向电弧区送进的盘装涂料焊条），所有采用光焊丝或药芯焊丝的焊接方法都是利用送丝机自动地向电弧区送进焊丝的。

对于熔化极电弧，电极在熔化过程中形成的熔滴有大有小，不同情况下选用的弧长也有差异。其中有些方法，如焊条电弧焊、CO₂气体保护（短弧）焊，电弧经常被熔滴短路。这种经常被熔滴短路的电弧，不仅弧长会发生激烈的变化，更重要的是在熔滴短路之后，存在重新引燃电弧的问题。因此，存在熔滴短路的情况下电弧常常变得不稳定，进而需对弧焊电源提出更高的要求。

（二）压缩电弧

上面所讲的电弧均属自由电弧。如果把自由电弧的弧柱强迫压缩，可获得一种比一般电弧温度更高、能量更集中的热源，即压缩电弧。等离子弧就是一种典型的压缩电弧，它靠热收缩、磁收缩和机械压缩效应，使弧柱截面缩小，能量集中，从而提高了电弧电离度，形成高温等离子弧。等离子弧又可分为转移型等离子弧、非转移型等离子弧和混合型等离子弧三种形式。

这三种形式的等离子弧均采用非熔化极，因而它们除具有高能量密度的压缩电弧特点外，还具有非熔化极电弧的特点，即影响电弧稳定燃烧的主要因素是电弧电流和空载电压。要保持电弧的稳定燃烧，应尽可能使电弧电流不变，并采用较高的空载电压。等离子弧焊中通常是采用直流和脉冲等离子弧，但也有用交流的等离子弧。20世纪70年代还出现了熔化极等离子弧。这种方法可视为等离子弧和熔化极电弧的结合。

（三）脉冲电弧

电流为脉冲波形的电弧称为脉冲电弧。它可分为直流脉冲电弧和交流脉冲电弧两种。它与一般电弧的区别在于，电弧电流周期地从基本电流（维弧电流）幅值增至脉冲电流幅值，也可以把它看成为由维持电弧和脉冲电弧两种电弧所组成。维持电弧（或称基本电弧）用于在脉冲休止期间来维持电弧的连续燃烧；脉冲电弧用于加热熔化焊件和焊丝，并使熔滴从焊丝脱落，向焊件过渡。

脉冲电弧的电流波形有许多种形式，例如矩形波脉冲、梯形波脉冲、正弦波脉冲和三角形波脉冲等。