焊接电弧的基本原理及特性

当切断电源开关脱离接触处的瞬间，往往会看到明亮的电火花，这也是一种气体放电的现象。但它与焊接电弧相比较，焊接电弧不但能量大，而且连续持久。我们将由焊接电源供给的具有一定电压的两电极间或电极与焊件间的气体介质中产生强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。

一般情况下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体中几乎没有带电质点，因此气体不能导电。气体电离后，原来气体中的一些中性分子或原子转变为电子、正离子等带电质点，这样电流才能通过气体间隙形成电弧。

1.气体电离

在常态下原子是呈中性的，但在一定的条件下，气体原子中的电子从外面获得足够的能量，就能脱离原子核的引力成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子。这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。

(1)热电离。气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。

(2)电场作用下的电离。带电粒子在电场的作用下，各做定向高速运动，产生较大的动能，与中性粒子相碰撞，不断地产生电离。两电极间的电压越高，电场作用越大，则电离作用越强烈。

(3)光电离。中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。(www.xing528.com)

2.阴极电子发射

阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象称为阴极电子发射。阴极电子发射也和气体电离一样，是电弧产生和维持的重要条件。

一般情况下，电子不能自由离开金属表面产生电子发射，要使电子发射，必须施加一定电能量，使电子克服金属内部正电荷对它的静电引力。所加的能量越大，阴极产生电子发射作用就越强烈。焊接时，根据阴极收能量的方式不同，所产生的电子发射有以下几类：热发射、电场发射和撞击发射等。

(1)热发射。焊接时，阴极表面的温度很高，使阴极内部的电子热运动速度增加，当电子的动能大于其逸出功时，电子即冲出阴极表面而产生热电子发射。

(2)电场发射。当阴极表面外部空间存在强电场时，电子可获得足够的动能克服正电荷对它的静电引力，从阴极表面发射出来。两极间电压越高，则电场发射作用越强。

(3)撞击发射。高速运动的正离子撞击表面时，将能传送给阴极而产生电子发射的现象，称为撞击发射。电场强度越大，在电场中正离子运动速度越快，产生撞击发射的作用也越强烈。