焊接电弧的物理基础
焊接电弧物理基础
4) Control of weld metallurgy；
5 / 54
Metal joining approach：
1) Heating:
Break up the surface oxide Joint becomes plastic or fusion state molten pool crystal together weld bead Applied heating sources： Gas flame ；Arc heat；
molecules through chemical reaction and physical effect.
3 / 54
Welding is one of the most widely applied joining process in the modern (advanced) manufacturing industry.
弧柱的温度一般在5000--50000K之间，而电场强度仅为10v ／cm左右，所以在弧柱区热电离是产生带电粒子的主要途 径，电场作用下的电离则是次要的。
在电弧的阴极压降区和阳极压降区．电场强度可达105— 107v/cm，远高于弧柱区，因而会产生显著的场致电离现象。
24 / 54
3) 光电离 中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电
气体放电随电流的强弱而有不同的形式，如 暗放电、辉光放电、电弧放电等。
与其他气体放电形式相比，电弧放电的主要 特点是电流最大、电压最低、温度最高、发 光最强。
10 / 54
第10章 金属连接成形的主要工艺
二次电离，雪崩
电弧焊基础知识
第一章电弧焊基础知识一、教学目的：能正确认识焊接电弧中带电粒子的产生原理了解焊接电弧的工艺特性及电弧力的种类了解阴极斑点及阳极斑点的定义了解熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式及其特点能正确认识焊缝形成过程了解焊接工艺参数对焊缝成形的影响了解焊缝成形缺陷的产生及防止二、教学重点：焊接电弧中带电粒子的产生原理熔滴过渡的主要形式及其特点焊接工艺参数对焊缝成形的影响三、教学难点：电离和激励极斑点及阳极斑点最小电压原理焊缝成形缺陷的产生及防止四、参考学时数：4～6学时五、主要教学内容：第一节焊接电弧一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
（二）电弧中带电粒子的产生1、气体的电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
其本质是中性气体粒子吸收足够的能量，使电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
电离种类：（1）热电离气体粒子受热的作用而产生电离的过程称为热电离。
其本质为粒子热运动激烈，相互碰撞产生的电离。
（2）场致电离带电粒子在电场中加速，和其中的中性粒子发生非弹性膨胀而产生的电离。
电离程度：电离度：单位体积内电离的粒子数浴气体电离前粒子总数的比值称为电离度。
（3）光电离中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离。
2、阴极电子发射（1）电子发射：阴极中的自由电子受到外加能量时从阴极表面逸出的过程称为电子发射。
其发射能力的大小用逸出功A w表示。
（2）阴极斑点阴极表面光亮的区域称为阴极斑点。
阴极斑点具有“阴极清理”（“阴极破碎”）作用，原因：由于氧化物的逸出功比纯金属低，因为阴极斑点会移向有氧化物的地方，将该氧化物清除。
（3）电子发射类型1）热发射阴极表面受热引起部分电子动能达到或超过逸出功时产生的电子发射。
热阴极以热发射为主要的发射形式。
焊接电弧
诚洁勤敏
⑵电场作用下的电离（场致电离）：带电粒子从电场 中获得能量，通过碰撞而产生电离过程称为电场作用 下的电离。
带电粒子一边与气体粒子碰撞，一边沿电场方向作加速运动。 两次碰撞之间的路长度为粒子的自由行程。其平均值称为平 均自由行程。 在相同条件下电子的平均自由程比离子大4倍而电子质量比离 子小得多。在电场作用下电子获得4倍于离子的动能与中性粒 子发生非弹性碰撞产生电离，故电场作用下的电离主要是电 子与中性粒子的非弹性碰撞引起的。这种电离是有链锁反应 性质，但并不是无限的。电弧中除电离外，还存在着带电粒 子复合成中性粒子的消电离过程。 弧柱中场强较弱（10 V/cm左右），电子获得动能较小。此时 热电离是主要形式，场致电离是次要的，阳、阴极区场强较 高（105-107V/cm）才产生显著场致电离。
诚洁勤敏
由于外加能量形式不同，电子发射机构可分为热发射、 电场发射、光发射和粒子碰撞发射四种类型： 1．热发射： 由于金属表面受热作用，使其内部的自由电子热运动加剧，当 自由电子的动能大于逸出功时，则飞出金属表面参加电弧的导 电过程。电子从金属表面逸出时要带走热量，对金属表面产生 冷却作用，当其被金属表面接收时，会释放能量，使金属表面 加热，带走和释放的能量在数值上均为IUw（其中I为发射的总 电子流，Uw逸出电压）。如热态引弧较容易。
诚洁勤敏
⑵光辐射传递： 一般焊接电弧中，以光辐射传递方式产生带 电粒子与碰撞传递相比，是次要的。 中性气体粒子接受外界光量子形式能量，内 能提高结构改变，产生激励或电离。
3.电离种类： 电弧中气体粒子的电离因外加能量和种类的不同可分 为三类：热电离、电场作用下的电离和光电离。 ⑴热电离：高温下，气体粒子受热的作用相互碰撞而 产生的电离。
诚洁勤敏
93-教学课件-电弧基础知识 教学课件
模块二 教学单元一 电弧基础知识电子讲义1、教学方案设计二、学习目标任务1、掌握电弧的本质、基本概念和作用2、理解电弧的构造及电弧三个区的特点3、掌握电弧静特性的概念及规律4、了解电弧力及其特性5、掌握焊接电弧引燃的技巧6、掌握稳定焊接电弧的方法三、学习指导一、焊接电弧的物理基础（一）电弧及其电场强度分布电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
要使两电极之间的气体导电必须具备两个条件：1两电极之间有带电粒子；2两电极之间有电场。
（二）电弧中带电粒子的产生电弧两极间带电粒子产生的来源有：中性气体粒子的电离、电极的电子发射负离子形成等。
1．气体的电离（1）电离与激励 在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离。
气体电离的实质，是中性气体粒子(分子或原子)吸收足够的外部能量，使得分子或原子中的电子脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子的过程。
（2）电离种类 根据外加能量来源的不同，气体电离种类可分为以下几种：1) 热电离2) 场致电离3) 光电离2.阴极电子发射在电弧焊中，电弧气氛中的带电粒子一方面由电离产生，另一方面则由阴极电子发射获得。
两者都是电弧产生和维持不可缺少的必要条件。
由于从阴极发射的电子，在电场的加速下碰撞电弧导电空间的中性气体粒子而使之电离，这样就使阴极电子发射充当了维持电弧导电的“原电子之源”。
因此，阴极电子发射在电弧导电过程中起着特别重要的作用。
电子发射的类型1) 热发射2) 场致发射3) 光发射4）粒子碰撞发射二、焊接电弧的分区及特性在焊接电弧的弧柱区、阴极区和阳极区三个组成区域中，它们的导电特性是各不相同的。
(一) 弧柱区的导电特性当电弧长度也为定值时，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小时的电场强度最低，即在固定弧长上的电压降最小。
这就是所谓的最小电压原理。
(二)阴极区的导电特性阴极区是指靠近阴极的很小一个区域，在电弧中，它有两方面的作用：一方面向弧柱区提供电弧导电所需的电子流；另一方面接受由弧柱传来的正离子流。
电弧焊基础
一、焊丝的加热和熔化特性
1、焊丝的热源 电弧焊时，主要热源是电弧热和电阻热。 熔化极时，阴（阳）极区电弧热及电阻热； 非熔化极时，主要靠弧柱区产生的热量。 其中：阴极区的产热功率：PK=I（UK-UW）； 阳极区的产热功率：Pa=IUW 电阻热：PR=I2RS；RS=ρLS/S 2、焊丝的熔化特性 焊丝的熔化特性指焊丝的熔化速度和焊接电流之间的关系。 在其他条件相同的情况下，焊丝电阻率和熔化系数越大， 焊丝熔化速度越快，反之，熔化速度越慢。图示为熔化 下一页 特性与焊丝直径的关系及熔化特性与伸出长度的关系。
焊接工艺 （焊接方法与设备）
第一单元 电弧焊的基础知识
第一单元 电弧焊的基础知识
综合知识模块一 焊接电弧 综合知识模块二 焊丝的熔化与熔滴过渡 综合知识模块三 母材熔化与焊缝成形
综合知识模块一 焊接电弧
能力知识点1 焊接电弧的物理基础 能力知识点2 焊接电弧的导电性 能力知识点3 焊接电弧的工艺特性
焊丝的熔化特性与焊丝直径及伸出长度的关系
返回
二、熔滴上的作用力
1、重力：平焊时，促进熔滴过渡；其他位置时，阻碍熔滴过渡。 2、表面张力：表面张力是指向焊丝端头上保持熔滴的作用力。平 焊时，阻碍熔滴过渡；其他位置有利于熔滴过渡。如图所示。 3、电弧力：电弧力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点压力等。 其中电弧力和等离子流力促进熔滴过渡；斑点压力总是阻碍熔滴 过渡。 4、熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金作用而生成气体或含有易蒸发 金属时，在电弧高温作用下将使气体积聚、膨胀而产生较大的内 压力，致使熔滴爆破。它促使熔滴过渡。 5、电弧的气体吹力：焊条电弧焊时，焊条药皮的熔化滞后于焊芯 的熔化，在焊条端部形成套筒，此时，药皮中的造气剂产生的气 体在高温下急剧膨胀，从套筒中喷出作用于熔滴。不论何种位置 的焊接，电弧气体吹力总是促进熔滴过渡。
第一章电弧物理
2.3 带电粒子的扩散和复合
• 电弧空间的带电粒子在电场作用下总体进行着定向运动，同时由于密度分 布的差异也在进行着扩散运动，扩散使电弧呈现扩展形态。 • 方向：密度高的区域 —> 密度低的区域，从电弧轴线中心向外部周边区域 扩散。带电粒子的扩散并不会造成电弧整体电荷密度的均一分布，而处于 相对稳定的动平衡状态。思考：扩散能否使电弧湮灭？
Copyright of State key Lab of Welding, HIT
阴极斑点
• 某些情况下，电场发射很剧烈时，电弧导电通道将主要集中在一个较小的区 域，该区域电流密度、温度、发光强度远高于其它区域，称作阴极斑点。 • 成因： • 热阴极、惰性气体保护时，若电流较小或电极直径太大、表面不平滑、存在 污染物，电弧温度不能使电极前端全面积产生热电子发射，阴极及阴极区将 辅助以电场发射向弧柱区提供电子。为减少与周围环境的接触，降低散热损 失，电子发射将集中在一个较小的区域内进行，从而形成阴极斑点。 • 低熔点、导热性能好材料（Al、Mg）作为冷阴极时，即使阴极温度达到材 料的沸点，也不足以通过热发射产生足够电子，阴极将进一步自动缩小其导 电面积，直至导电面积前面形成密度很大的正离子空间电荷和阴极压降，足 以产生很强的电场发射，补充热发射的不足，向弧柱提供足够的电子流，此 时阴极将形成面积更小电流密度更大的斑点来导通电流，是谓阴极斑点。
• 复合：电子与正离子相遇后重新结合成中性粒子，同时释放出相当于电离 能的能量 • 复合主要出现在电弧温度较低的区域，以电弧外围区域表现更为频繁。 • 复合后的粒子或是在电弧空间重新被电离，参与导电过程，或是随气体介 质的运动而散失到电弧以外的空间。
Copyright of State key Lab of Welding, HIT
电弧焊基础知识
当金属表面受光能照射时，内部自由电子冲破 表面束缚而产生电子发射的现象。
当正离子撞击阴极表面时，其动能将传递给阴 极内部的电子，从而使其逸出金属表面的发射 过程。
第一节 焊接电弧
在实际焊接电弧中，当使用沸点高的材料（如 W或C）作电极时，其阴极区的带电粒子主要靠热 发射来提供，通常称为热阴极电弧。
电弧焊基础知识
第一节 焊接电弧
第一节 焊接电弧
1. 焊接电弧的导电特点
电弧示意图
电弧是一种
气体放电现象， 即当两电极之间 存在电位差时， 电荷通过两极之 间的气体空间的 一种导电现象。
第一节 焊接电弧
正常状态下，气体由中性分子或原子组成，不含 带电离子，在外电场作用下，不产生定向运动。
为使正常状态下的气体导电，必须首先产生带电 离子，气体中的带电离子在外电场的作用下，产 生定向运动，导致气体导电。
第二节
焊接电弧的能量平衡及电弧力
第二节 焊接电弧的能量平衡及电弧力
1. 焊接电弧中的能量平衡
当电弧的弧柱区、阴极区和阳极区的能量交换达到平衡 时，电弧便处于稳定的燃烧状态。
1.1 弧柱区的能量平衡
单位时间内弧柱区所产生的能量，主要为通过弧柱电场而 被加速的正离子和自由电子所获得的动能，并通过碰撞及中和 作用转变成热能，其产热和热损失保持平衡。在热损失的对流、 传导和辐射中，对流约占80％以上，传导与辐射占10％左右。
第一节 焊接电弧
使中性气体粒子失去第二个电子需要更大的电
离能，称为第二电离能。生成的正离子称为二价 正离子，这种电离称为二次电离。等等。
焊接电弧的基础知识
各区温度分布情况如下： 1. 弧柱区的温度最高，但热量大部分通过对流的形式流失了 2.阴极区的热量用于对阴极加热，这部分热量可用于加热填
充材料或工件 3. 阳极区的热量主要用于加热工件和焊材，阳极和阴极相比，
（三）带电粒子的消失
二、焊接电弧的导电特性 （一）弧柱区的导电特性 （二）阴极区的特点 （三） 阳极区的特点 （四）焊接电弧的静态伏安特性 三、焊接电弧的工艺特性
（一）电弧的热能特性
⑴ 弧柱、阴极区、阳极区的产热
（2）电弧的温度分布
（二）电弧的力学特性 （三）焊接电弧的稳定性
Ⅰ、焊接电弧的产生
电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体 空间的一种导电过程。 气体导电必须具备两个条件： ① 两电极之间有带电粒子； ② 两电极之间有电场。 带电粒子在电场作用下运动形成电流，从而使两电极之间的 气体空间成为导体，也就形成了电弧。
• 同一种方法，在不同的位置 上的能量密度也是不同的
• 能量密度大的时候，可有效的利用热源熔化金属，并减少热影 响区，获得窄而深的焊缝，有利于提高焊为2600 K， 阴极区温度约为2400 K， 电弧中心区温度最高，可达6000～8000 K。 由于电弧截面的特点，所以电流密度及能量密度在弧柱区较低 。
，焊接电流与电弧电压变化的关系称为焊接电弧的静特性。表示 这两者关系的曲线叫电弧静特性曲线。
电弧电压决定于电弧长度和 焊接电流值
• 不同的电极材料、气体介质或电弧长度，对电弧静特性均有 影响，当其他条件不变情况下弧长增加，电弧电压也升高， 电弧静特性曲线的位置相应升高，当电流—定时，电弧电压 与弧长成正比。
《焊接工程基础》知识要点复习
《焊接工程基础》知识要点复习第一章电弧焊基础知识及第二章焊丝的熔化和熔滴过渡一焊接的概念：通过适当的物理化学过程（加热或者加压，或者两者同时进行，用或不用填充材料）使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。
二电弧的概念：电弧是在一定条件下电荷通过电极间气体空间的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。
三电弧中带电粒子的产生:电弧是由两个电极和它们之间的气体空间组成。
电弧中的带电粒子主要依靠两电极之间的气体电离和电极发射电子两个物理过程所产生的，同时也伴随着解离、激励、扩散、复合、负离子的产生等过程。
四电离与激励（一)电离：在一定条件下中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象称为电离.电离的种类： 1 .热电离：高温下气体粒子受热的作用相互碰撞而产生的电离称为热电离。
2. 电场电离：带电粒子从电场中获得能量，通过碰撞而产生的电离过程称为电场作用下的电离。
3.光电离: 中性粒子接受光辐射的作用而产生的电离现象称为光电离。
（二）电子发射：金属表面接受一定的外加能量，自由电子冲破金属表面的约束而飞到电弧空间的现象.1、热发射金属表面承受热作用而产生的电子发射现象.热阴极：W、C 电极的最高温度不能超过沸点；冷阴极：Fe，Cu，Al,Mg等。
影响因素：温度、材质、表面形态2、电场发射：当金属表面空间存在一定强度的正电场时，金属内的自由电子受此电场静电库伦力的作用,当此力达到一定程度时，电子可飞出金属表面，这种现象称电场发射。
对低沸点材料，电场发射对阴极区提供带电粒子起重要作用。
影响因素：温度、材质、电场大小3、光发射：当金属表面接受光辐射时，也可使金属表面自由电子能量增加，冲破金属表面的约束飞到金属外面来,这种现象称为光发射。
4、粒子碰撞发射：高速运动的粒子（电子或离子)碰撞金属表面时,将能量传给金属表面的自由电子，使其能量增加而跑出金属表面，这种现象称为粒子碰撞发射。
在一定条件下，粒子碰撞发射是电弧阴极区提供导电所需电子的主要途径。
焊接电弧
2020/7/11
（2）产生气体放电的条件
a. 必须有带电粒子； b. 放电电极之间必须有一定强度的电场。 （3）电弧中带电粒子的产生方式
a. 依靠电弧中气体介质的电离； b. 依靠电极的电子发射。
2020/7/11
2、气体粒子的运动
（1）气体粒子动能和温度的关系
W2
4
m1 m2
w1
（1-17）
对于电弧气氛，如果考虑偏心碰撞，电子与气体粒子碰撞的 能量传递比率为：
f W2 2 m1 2 me
w1
m2
mg
（1-18）
2020/7/11
②非弹性碰撞
设非弹性碰撞所消耗的能量为Δ，在v2＝0的条件下，有：
1 2
m1v12
1 2
m1V12
1 2
m2V22
m1v1 m1V1 m2V2
表1.2 中性气体的扩散系数
（0℃，760 mmHg）
气体 空气-CO2 空气-O2 H2-空气 H2-CO2
H2-O2 H2O-空气
D（cm2/s） 0.184 0.178 0.611 0.534 0.885 0.220
（6）气体粒子的碰撞
气体粒子在运动中会发生碰撞，气体粒子以这种形式传递 能量称为碰撞传递。气体粒子的相互碰撞有两种情况：非 破坏性的弹性碰撞和破坏性的非弹性碰撞。 弹性碰撞只引起粒子温度的变化，不产生电离与激励过程， 是在气体粒子拥有的动能较低时产生的。当气体粒子拥有 较大动能时，则产生非弹性碰撞，使被碰撞的气体粒子的 内部结构发生变化。只有非弹性碰撞才产生电离过程，为 气体空间制造带电粒子。
图1.5 粒子碰撞截面示意图
（1-4）
焊接电弧的基础知识和特点及应用
焊件厚度 /mm
焊条直径 /mm
2 3 4-5 6-12 ＞13 2 3.2 3.2-4 4-5 4-6
28
二、焊接设备电源种类和极性的选择
用交流电焊接时，电弧稳定性差。
采用直流电焊接，电弧稳定、柔顺、 飞
溅少。但电弧磁偏吹较交流严重。
低氢型焊条稳弧性差，必须采用直 流弧
焊电源。
用小电流焊接薄板时，也常用直流弧 焊电
从而使两电极之间的气体空间成为导体，也就形成 了电弧。
4
5
二、电弧的构成 焊接电弧分为三个区：阴极区、阳极区和弧柱
区。各区温度分布情况如下： 1. 弧柱区的温度最高，但热量大部分通过对流的形
式流失了 2.阴极区的热量用于对阴极加热，这部分热量可用
于加热填充材料或工件 3. 阳极区的热量主要用于加热工件和焊材，阳极和
20
第三节 焊缝形式与焊缝分类
一、接头形式 焊条电弧焊用于结构工程的连接形
式是复杂多样的。 按零部件的特征分为板状连接、
管状连接、管板连接三种； 按施焊位置分为平焊、立焊、横
焊和仰焊四种；
21
焊工位置
22
二、坡口 坡口是根据设计或工艺需要，在工
件待 焊部位加工成一定的几何形状并经装配后构 成的沟槽。
➢操作灵活； ➢对接头的装配要求较低； ➢可焊材料广； ➢生产率低、劳动强度大； ➢焊接质量对焊工的依赖性强；
12
二.焊条电弧焊接过程
13
第二节 焊条电弧焊的焊接材料
一、焊条 焊条是由焊芯与药皮两部分组成。
焊 条直径共有φ1.6mm-φ8mm八种规格；焊条 长度200-600mm之间。
常用的是φ3.2mm 、φ4mm、 φ5mm 三 种；长度分别为350mm、400mm、450mm。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接电弧的物理基础
研究意义：弧焊电源是电弧能量的供应者，其电特性影响到电弧燃烧的稳定性，从而直接影响到焊缝的质量。
电弧定义：由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
电弧是一种特殊的气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程。
气体放电：两极间的气体被击穿而导电的过程。
非自持放电：气体导电所需要的带电粒子不能通过放电过程本身产生，而需要外加措施来产生带电粒子（加热、施加一定能量的光子等等）。
自持放电：当电流大于一定值时，一旦放电开始，放电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子。
有暗放电、辉光放电、电弧放电等三种。
要使两电极之间的气体导电必须具备两个条件：
(1) 两电极之间有带电粒子；
(2) 两电极之间有电场。
1、焊接电弧产生的条件
要使电弧产生和稳定燃烧，就必须使两极（或电极与母材）之间的气体中有带电粒子，而获得带电粒子的方法就是中性气体的电离和金属电极（阴极）电子发射。
因此，气体
电离和阴极电子发射是焊接电弧产生和维持的两个必要条件。
（1）气体电离
定义：在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程。
实质：中性气体粒子吸收足够的外部能量，使分子或原子中的电子脱离原子核束缚而成为自由电子和正离子的过程。
电离能：
中性气体粒子失去第一个电子所需要的最小能量成为第一电离能
失去第二个电子所需的能量称为第二电离能。
……
单位：电子伏（eV）为：1.6×10-19J
电离电压：气体的电离电压的大小反映了带电粒子产生的难易程度。
电离电压低----带电粒子容易产生有利于电弧导电
电离电压高----带电粒子难以产生电弧导电困难
电离度：电弧内单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比值
X=电离的粒子密度/电离前中性粒子密度。
焊接电弧中，气体介质电离的形式主要有：
热电离、场致电
离、光电离
①热电离
定义：气体粒子受热作用而产生电离的过程。
实质：气体粒子的热运动形成频繁而激烈的碰撞。
主要位置：弧柱区（温度在5000-50000K）
②场致电离
定义：在两电极间的电场的作用下，气体中的带电粒子被加速，电能转化为带电粒子的动能，当带电粒子的动能达到一定数值时，则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之电离，这种电离被称为场致电离。
场致电离发生的位置:
主要是两极区，由于在这两个区域内电场强度可达105-107V/cm，
而弧柱区电场强度为：10V/cm左右，电场作用不明显。
由于电子质量远小于其他粒子的质量，因而在电场的作用下，速度快，动能大，其余其他粒子发生非弹性碰撞，几乎将本身的动能全部传递给相应的粒子，使中性粒子发生电离或激励。
因而场致电离中电子起到主要的作用。
③光电离
定义：中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程范围：电弧的辐射只可能对K、Na、Ca、Al等金属蒸汽直接引起电离，而对焊接电弧气氛中的其他气体则不能直接引起
电离
热电离和场致电离属于碰撞电离是产生带电粒子的主要途径，光电离是产生带电粒子的次要途径
（2）阴极电子发射
阴极表面的分子或原子接受外界的能量而释放出自由电子的现象称为电子发射,电子发射所需要的能量成为逸出功。
①热发射：固态或者液态物质表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出到表面以外的空间中去。
②光电发射：固态或液态物质表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象。
③重粒子撞击发射：能量大的重粒子（正离子）撞击到阴极上，引起电子的逸出。
④自发射：固态或者液态物质表面存在强电场，使阴极有较多的电子发射出来，又称为场强发射。
2、焊接电弧的引燃方法
造成两电极间气体发生电离和阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程称为焊接电弧的引燃。
通常有接触引弧和非接触引弧两种方式。
（1）接触引弧
接触引弧主要应用于：焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊。
对于焊条电弧焊接触引弧又可分为：划擦法、直击法
（2）非接触引弧
引弧时，电极与工件之间保持一定间隙，在电极与工件之间施加高电压击穿间隙使电弧引燃，这种引弧方式称为非接触引弧。
非接触引弧需要利用引弧器，引弧器有两种，高压脉冲引弧和高频高压引弧。
高压脉冲引弧：使用高压脉冲发生器，其频率为50～100Hz，电压峰值为3000～10000V.
高频高压引弧:使用高频振荡器，其频率为150-260kHz,电压峰值为2000～3000V。