Составные области дугового разряда

В дуговом разряде (рис.3) наблюдается неравномерное распределение электрического поля в межэлектродном пространстве. Сварочная дуга состоит из трех зон: катодная, анодная и столб дуги. Зоны – катодная и анодная - являются переходными между поверхностями электрода и детали и столбом дуги. На электродах часто эти зоны можно наблюдать в виде пятен – анодное и катодное.

Рассмотрим процессы, происходящие в катодной области. Электроны, оторвавшиеся от катода (торца электрода), ускоряются электрическим полем и перемещаются к аноду (детали). Одновременно под действием электрического поля к катоду направляются положительные ионы, поэтому в катодной зоне образуется значительная объемная концентрация ионов.

Анодная область. В этой зоне электроны отдают свою энергию поверхности анода. Энергия потока электронов и энергия, выделяемая сварочным током в результате также сопротивления материала анода, расходуется на плавление металла.

Столб дуги – область между катодным и анодным падением напряжения. Столб дуги представляет плазму, состоящую из потоков электронов, а также положительных и отрицательных ионов и нейтральных атомов.

В каждом данном сечении столба дуги одновременно находятся равные количества заряженных частиц противоположных знаков. Плазма столба дуги в целом не имеет заряда (квазинейтральна). Температура дуги по сечению неодинакова и наибольшая в центральной части. Увеличение плотности тока на электроде приводит к увеличению температуры столба дуги.

На рис.4. показана зависимость температуры дуги от силы постоянного сварочного тока.

В газовом промежутке между двумя электродами заряженные частицы могут возникнуть во всех трех зонах, но главным образом они появляются в результате процессов эмиссии на катоде и объемной ионизации в столбе дуги.