电弧焊接的组成与温度分布

1.焊接电弧的组成

焊接电弧是由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成的，如图3-3所示。

（1）阴极区 阴极区靠近阴极处（电源负极），区域很窄，大约只有10^-4mm左右，在阴极表面有一个明显光亮的斑点，称为阴极斑点。阴极斑点是电子发射的发源地。

（2）阳极区 阳极区在靠近阳极处（电源正极），区域比阴极区宽些，大约有10^-3～10^-2mm。在阳极表面也有一个明亮的斑点，称为阳极斑点。

（3）弧柱区 弧柱区是处于阴极区与阳极区之间的区域，由于阴极区和阳极区都很窄，电弧的主要部分是弧柱区，弧柱长度基本上等于电弧长度。

2.焊接电弧的温度分布

焊接电弧三个区域的温度分布是不均匀的。

（1）阴极区温度 阴极斑点的温度一般可达2400～3500K，阴极区放出的有效热量占电弧总热量的36%左右。

阴极区温度的高低主要取决于阴极的电极材料，而且阴极区温度一般低于阴极材料的沸点，见表3-1。

图3-3 焊接电弧的组成(www.xing528.com)

1—焊条 2—阴极区性 3—弧柱区 4—阳极区 5—焊件

表3-1 不同电极材料的电弧两极温度 （单位：K）

（2）阳极区温度 阳极斑点的温度达到了2600～4200K。阳极区放出的有效热量约占电弧总热量的43%左右。

焊条电弧焊时，阳极区温度高于阴极区温度。

（3）弧柱区 弧柱区的热量及温度与气体介质的电离程度及焊接电流的大小等因素有关，几种气体介质中的弧柱区温度见表3-2。

表3-2 几种气体介质中的弧柱区温度

焊条电弧焊时，弧柱区的中心温度大约为5000～8000K。放出的有效热量仅为电弧总热量的21%。

焊接电弧作为焊接热源，其主要特点是温度高、热量集中，因此金属熔化非常快。使金属熔化的热量主要集中产生于两极，弧柱温度虽高，但大部分热量散失于周围空气中，对金属熔化并不起主要作用。