Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов

В промежутке между сварочным электродом и деталью находится воздух (или защитный газ). В газовой среде электроны притягиваются только к своим ядрам, поэтому при обычных условиях газы ток не проводят. Чтобы свободные электроны в газах стали проводниками тока, их необходимо уплотнить и ионизировать атомы и лавинообразно образовать электроны проводимости. Такие условия создаются при подаче напряжения и касании электродом детали и возбуждении сварочной дуги отрывом электрода. В результате термоэлектронной эмиссии (испускание электронов с раскаленной поверхности катода), а также образования положительных и отрицательных ионов возникает сварочная дуга в виде ионизированного и уплотненного газа, способного проводить ток и выделять тепловую энергию. Эмиссия электронов, а также превращение молекул газа в атомы и в ионы происходит непрерывно. Такой процесс называется ионизацией, а газ – ионизированным. Энергию, которую необходимо затратить для отрыва электрона от атома элемента, находящегося в газообразном состоянии, с превращением его в положительный ион называют потенциалом ионизации. Ионизацию вызывает ряд факторов, в том числе термоэлектронная, автоэлектронная эмиссия, эмиссии в результате ударов тяжелых ионов по катоду, ионизация соударением, ионизация облучением. Потенциал ионизации можно уменьшать, например, введением в зону дуги элементов (K, Na). Такие элементы вводятся в сварочную дугу через обмазку электрода, сварочную проволоку или защитный газ. Например, введение в состав вольфрамового электрода 0,5% окиси лантана La₂O₃ или окиси тория ThO₂ в тысячи раз увеличивает эмиссию электронов с поверхности катода, что облегчает зажигание и повышает стабильность горения дуги. Эмиссия электронов зависит также от чистоты, температуры поверхности электрода и других факторов.

Таким образом, сварочная дуга это - длительный разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением электродом и деталью (или электродами), являющиеся концентрированным источником теплоты достаточным для плавления металла и получения сварного соединения.