焊接电弧技术的研究与应用

余文杰 成都市树德中学（光华校区）

随着科学技术的不断发展进步，我国的焊接技术也得到了很大程度的发展。在现代焊接技术中，最具有发展前景的是焊接电弧。所谓的电弧，简而言之，就是一种气体放电现象。这是一种带电粒子通过两电极之间的空气进行导电的过程。其中的带电粒子主要是通过物理过程产生的，需要借助电弧中气体介质的进行电离，还需要依靠电子发射过程，才能产生带电粒子。在焊接电弧技术应用过程中，所涉及到的带电粒子主要有电子、正离子和负离子。焊接电弧技术的发展，在一定程度上促进了我国焊接技术的发展。所以，有必要对焊接电弧的发展现状做出详细的介绍。本文将从焊接电弧的导电机制、电特性，以及影响焊接电弧稳定性的因素等方面对焊接电弧的发展现状做出详细的介绍:

1 焊接电弧的导电机制

1.1 阴极区的导电机构

在焊接电弧中，阴极区的总电流主要是由电子流和正离子流共同组成的。其中，电子流占据总电流的百分之八十。而且，这一比例还要受到电极材料的种类、电流的大小、气体介质的性质等因素的影响。焊接电弧的阴极导电机构主要可以分为三类:热发射型、场致发射型、等离子型。

1.1.1 热发射型

在热发射型中，主要使用W、C等热阴极材料作为阴极。当相对较大的电流流经阴极的时候，便会产生热发射型导电。只有通入的电流量足够的大，才能够产生焊接电弧所需要的电子比率。目前，这种类型的焊接电弧主要被应用在大电流钨极氩弧焊接中，并且还占据着主要地位。

1.1.2 场致发射型

这种类型的焊接电弧导电机制主要采用Cu、Fe、Ai等材料作为阴极型材料。这种类型的材料主要会受到材料沸点的影响。在使用过程中，材料表面的温度不能升的很高，所以，在场致发射型中是绝对不可能产生较为激烈的电子热发射流的。

1.1.3 等离子型

在这种类型的焊接电弧中，阴极区域内通常会产生一个很亮的球型区域，在这个区域内部，温度是相当高的，甚至可以高达一万摄氏度。等离子型的焊接电弧技术，是一种使用冷电极，并且产生电流量特别小的导电机构。但是，这种机构有一个明显的特点，就是在弧柱区会充满着电子、正离子和气体原子。

1.2 阳极区的导电机构

电弧在燃烧的时候，阳极区会接收到大量的电子流，占据总电流的99.9%。这些电子流在到达阳极的时候，就会向阳极释放出大量的能量，这些能量在数值上等于电子逸出功的大小。阳极区的导电机构主要分为两种情况，分别是场致电离和热电离。

1.2.1 场致电离

一般情况下，电流的密度都是相对较小的。而较小的电流密度是很难发生场致电离过程的。所以，一定要将阳极区域内的电流密度增大。想要增大电流密度，可以通过增大阳极附近的电压。

1.2.2 热电离

当电流的密度相对比较大的时候，阴极和阳极表面的温度都会很高，特别是在阳极附近。阳极的温度过高，会导致阳极材料蒸发，从而使得整个阳极区域都充满着水蒸气。这是十分不利于电离现象发生的。所以，为了满足电离的需要，一定要保证阳极周围的温度不会太高。

2 焊接电弧发展的影响因素

2.1 焊接电源

在焊接电弧技术中，对于焊接电源的要求还是较高的。当焊接电源的空载电压较高的时候，焊接电弧的稳定性较好。另外，在使用焊接电源的时候，需要选择与焊接电弧特性一致的电源。

2.2 焊接电流和电弧电压

在使用焊接电弧技术的时候，要让焊接电流小一些。这样才能使得焊接温度较低，电弧才不至于产生较为剧烈的摆动。

3 焊接电弧技术发展的现状

导电机制是焊接电弧技术的根本，想要发展焊接电弧技术，首先就需要完善导电机制。通过上文对导电机制的介绍，可以看到焊接电弧技术目前的发展状况还是良好的。

上述内容也对影响焊接电弧技术发展的因素做出了详细介绍。这些都是焊接电弧技术存在的不足，只要找出相应的措施进行解决，相信焊接电弧技术一定能发展的更加完善。

4 焊接电弧技术发展的展望

目前，焊接电弧技术已经被应用的十分广泛了。但是，相信随着技术的革新，焊接电弧技术的应用空间会更广泛的。当前，焊接电弧技术主要被用在断路器、尖端放电、时间继电器、熔断器、接触器等设备当中。在未来，焊接电弧技术的应用领域肯定不止这些设备。

5 结束语

焊接电弧技术是一项有着很长发展历史的技术，随着时间的推移，这项技术确实为我们的工作和生活带来了许多的便利。但是，社会是在不断进步的，一成不变的东西是注定要被淘汰的。为了不被时代所遗弃，为了满足人们日益增长的工作和生活需要，就必须对焊接电弧技术进行革新。相信随着技术的不断发展，再加上技术人员的不断努力，焊接电弧技术一定能发展的更好。

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