焊接电弧构造及温度控制

焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成，如图3-5所示。

阴极区是靠近阴极很薄的一层，阳极区是靠近阳极很薄的一层，而弧柱区是在阴极区和阳极区之间的区域，一般呈圆锥形，锥顶在阴极。这三个区域热量和温度的分布是不均匀的，其中阴极是发射电子的，需要消耗能量，阳极表面则受电子冲击，并因电子与正离子复合而放出热量，因此，阳极的发热量和温度均较阴极为高，见表3-1。但由于金属熔化和蒸发会产生大量的热量，故两极的温度均较弧柱低。因两极的温度主要受电极材料沸点的限制，故常低于电极材料的沸点。

图3-4 电弧的引燃过程

a）焊条与工件接触短路 b）接触处受电阻热作用而熔化 c）电弧产生

表3-1 阴极和阳极的温度(www.xing528.com)

弧柱主要是由电子与正离子组成，但也有一些负离子和中性质点在内。弧柱温度与电流密度和气体介质有关，一般焊条电弧焊时为5000～6000K，埋弧焊时为7000～8000K。但由于弧柱产生的热量大部分散失于周围气体中，因此焊接时熔化金属的热量主要是由两极所供给。

图3-5 电弧构造示意图

在使用直流电焊接时，存在一个极性接法问题，如果把阳极接在工件上，阴极接在焊条上，工件就能获得较多的热量，熔化深度会加大。焊接厚度大的工件常用此法。这种连接形式叫做直流正接（或正极性）。而在焊薄板时则用直流反接（或负极性），也就是工件接阴极，焊条接阳极。而在使用交流电焊接时，阳极与阴极时刻改变，所以工件与焊条上的热量是相等的，没有正反接法的分别。