焊接電弧技術的研究與應用

余文杰 成都市樹德中學（光華校區）

隨著科學技術的不斷發展進步，我國的焊接技術也得到了很大程度的發展。在現代焊接技術中，最具有發展前景的是焊接電弧。所謂的電弧，簡而言之，就是一種氣體放電現象。這是一種帶電粒子通過兩電極之間的空氣進行導電的過程。其中的帶電粒子主要是通過物理過程產生的，需要借助電弧中氣體介質的進行電離，還需要依靠電子發射過程，才能產生帶電粒子。在焊接電弧技術應用過程中，所涉及到的帶電粒子主要有電子、正離子和負離子。焊接電弧技術的發展，在一定程度上促進了我國焊接技術的發展。所以，有必要對焊接電弧的發展現狀做出詳細的介紹。本文將從焊接電弧的導電機制、電特性，以及影響焊接電弧穩定性的因素等方面對焊接電弧的發展現狀做出詳細的介紹:

1 焊接電弧的導電機制

1.1 陰極區的導電機構

在焊接電弧中，陰極區的總電流主要是由電子流和正離子流共同組成的。其中，電子流占據總電流的百分之八十。而且，這一比例還要受到電極材料的種類、電流的大小、氣體介質的性質等因素的影響。焊接電弧的陰極導電機構主要可以分為三類:熱發射型、場致發射型、等離子型。

1.1.1 熱發射型

在熱發射型中，主要使用W、C等熱陰極材料作為陰極。當相對較大的電流流經陰極的時候，便會產生熱發射型導電。只有通入的電流量足夠的大，才能夠產生焊接電弧所需要的電子比率。目前，這種類型的焊接電弧主要被應用在大電流鎢極氬弧焊接中，并且還占據著主要地位。

1.1.2 場致發射型

這種類型的焊接電弧導電機制主要采用Cu、Fe、Ai等材料作為陰極型材料。這種類型的材料主要會受到材料沸點的影響。在使用過程中，材料表面的溫度不能升的很高，所以，在場致發射型中是絕對不可能產生較為激烈的電子熱發射流的。

1.1.3 等離子型

在這種類型的焊接電弧中，陰極區域內通常會產生一個很亮的球型區域，在這個區域內部，溫度是相當高的，甚至可以高達一萬攝氏度。等離子型的焊接電弧技術，是一種使用冷電極，并且產生電流量特別小的導電機構。但是，這種機構有一個明顯的特點，就是在弧柱區會充滿著電子、正離子和氣體原子。

1.2 陽極區的導電機構

電弧在燃燒的時候，陽極區會接收到大量的電子流，占據總電流的99.9%。這些電子流在到達陽極的時候，就會向陽極釋放出大量的能量，這些能量在數值上等于電子逸出功的大小。陽極區的導電機構主要分為兩種情況，分別是場致電離和熱電離。

1.2.1 場致電離

一般情況下，電流的密度都是相對較小的。而較小的電流密度是很難發生場致電離過程的。所以，一定要將陽極區域內的電流密度增大。想要增大電流密度，可以通過增大陽極附近的電壓。

1.2.2 熱電離

當電流的密度相對比較大的時候，陰極和陽極表面的溫度都會很高，特別是在陽極附近。陽極的溫度過高，會導致陽極材料蒸發，從而使得整個陽極區域都充滿著水蒸氣。這是十分不利于電離現象發生的。所以，為了滿足電離的需要，一定要保證陽極周圍的溫度不會太高。

2 焊接電弧發展的影響因素

2.1 焊接電源

在焊接電弧技術中，對于焊接電源的要求還是較高的。當焊接電源的空載電壓較高的時候，焊接電弧的穩定性較好。另外，在使用焊接電源的時候，需要選擇與焊接電弧特性一致的電源。

2.2 焊接電流和電弧電壓

在使用焊接電弧技術的時候，要讓焊接電流小一些。這樣才能使得焊接溫度較低，電弧才不至于產生較為劇烈的擺動。

3 焊接電弧技術發展的現狀

導電機制是焊接電弧技術的根本，想要發展焊接電弧技術，首先就需要完善導電機制。通過上文對導電機制的介紹，可以看到焊接電弧技術目前的發展狀況還是良好的。

上述內容也對影響焊接電弧技術發展的因素做出了詳細介紹。這些都是焊接電弧技術存在的不足，只要找出相應的措施進行解決，相信焊接電弧技術一定能發展的更加完善。

4 焊接電弧技術發展的展望

目前，焊接電弧技術已經被應用的十分廣泛了。但是，相信隨著技術的革新，焊接電弧技術的應用空間會更廣泛的。當前，焊接電弧技術主要被用在斷路器、尖端放電、時間繼電器、熔斷器、接觸器等設備當中。在未來，焊接電弧技術的應用領域肯定不止這些設備。

5 結束語

焊接電弧技術是一項有著很長發展歷史的技術，隨著時間的推移，這項技術確實為我們的工作和生活帶來了許多的便利。但是，社會是在不斷進步的，一成不變的東西是注定要被淘汰的。為了不被時代所遺棄，為了滿足人們日益增長的工作和生活需要，就必須對焊接電弧技術進行革新。相信隨著技術的不斷發展，再加上技術人員的不斷努力，焊接電弧技術一定能發展的更好。

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