焊接电弧的物理基础
电弧焊-基础知识
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（二）电子的发射
（2）场致发射
当阴极表面空间有强电场存在时，金属 电极内的电子在电场静电库仑力的作用下， 从电极表面飞出的现象称为场致发射。
冷阴极电弧正是主要依靠这种方式获得足 够的电子以维持电弧稳定燃烧的。
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（二）电子的发射
（3）光发射
当金属电极表面接受光辐射时，电极表面的 自由电子能量增加，当电子的能量达到一定值时 能飞出电极的表面，这种现象称为光发射。
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（一）气体的电离
（1）电离与激励
电离能通常以电子伏（eV）为单位， 1电子伏就是1个电子通过1V电位差的空间所 获得的能量，其数值为1.6×10-19J。为了便 于计算，常把以电子伏为单位的能量转换为 数值上相等的电压来处理，单位为伏（V）， 此电压称为电离电压。电弧气氛中常见气体 的电离电压如表1-1所示。
（1）热发射 金表面承受热作用而产生电子发射的现象称 为热发射。金属电极内部的自由电子受到热作用 以后，热运动加剧，动能增加，当自由电子的动 能大于该金属的电子逸出功时，就会从金属电极 表面飞出，参加电弧的导电过程。电子发射时从 金属电极表面带走能量，故能对金属产生冷却作 用。当电子被另外的同种金属表面接受时，将释 放能量，使金属表面加热。
二、焊接电弧的导电特性
其中，暗放电和辉光放电的电流较小，电 压较高，发热发光较弱，而电弧放电的电流最 大，电压最低，温度最高、发光最强。正是因 为电弧具有这样的特点，因此在工业中广泛用 来作为热源和光源，在焊接技术中成为一种不 可缺少的能源。 综上所述，从电弧的物理本质来看，它是一种 在具有一定电压的两电极之间的气体介质中所 产生的电流最大、电压最低、温度最高、发光 最强的自持放电现象。
第一章电弧焊基础知识
焊接电弧物理基础
4) Control of weld metallurgy；
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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.
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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。
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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。
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第10章 金属连接成形的主要工艺
二次电离，雪崩
焊接电弧
逸出功的大小受电极材料及表面状态的 影响。
焊接电弧物理基础
金属表面存在氧化物时逸出功会减小
焊接电弧物理基础
阴极斑点 定义：阴极表面经常可以看到发出闪烁 的区域，这个区域称为 电子发射最集中的区域 电流最集中流过的区域 热阴极：斑点固定 W C 冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al
焊接电弧物理基础
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。
焊接电弧物理基础
焊接电弧物理基础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 光电离是产生带电粒子的次要途径
焊接电弧导电特性
纯金属熔点沸点低于相应氧化物，所以 纯金属容易蒸发，阳极斑点自动寻找纯 金属而避开氧化物。因而出现阳极斑点 的跳跃现象。
焊接电弧导电特性
阳极不能发射正离子，弧柱所需要的正 离子是通过阳极区电离提供的。 阳极区导电形式（场致电离、热电离） 场致电离（电弧电流小）电子数大于正 离子数，形成负的空间电场，从而电子 加速，碰撞到中性粒子产生电离。
电弧焊基本历史
1945 交流GTAW焊 接方法 1945 直流金属极焊 接方法GMA
第一节 焊接电弧
焊接电弧物理基础 焊接电弧导电特性 焊接电弧工艺特性
焊接电弧物理基础
电弧定义：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。 实现了将电能转化 为机械能、热能和 光能。
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。
第一章 电弧焊基础知识PPT课件
外加能量可以通过碰撞和光辐射两种方式传递给中性气体
粒子。
电弧本身制造带电粒子维
持其导电的最主要途径。
碰撞传递：只有非弹性碰撞才产生电离过程。
光辐射传递：气体粒子接受光量子形式施加的能量，产生 激励或电离，超过电离能部分转换为电离生成电子的动能。
2020/8/7
第一章 电弧焊基础知识
次要途径
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第一节 焊接电弧
W-Zr 氧化物逸出功较低， 3.14 电子容易从氧化膜
处逸出，形成阴极 斑点。如铝合金的
阴极雾化 14
第一节 焊接电弧
阴极电子发射机构可分为 ：
对电极有 冷却作用
（1）热发射 阴极表面因受到热作用而使其内部的自由电 子热运动加剧，动能增加，当一部分电子的动能大于大 于逸出功时，则飞出到表面外的空间中去而产生的电子 发射现象。
一、焊接电弧的导电特点
电弧是一种气体放电现
象，是指两电极存在电
位差时，电荷通过两电
极之间气体空间的一种
导电现象。电能转换为 热能、机械能和光能。
焊接电弧导电示意图
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第一章 电弧焊基础知识
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第一节 焊接电弧
气体导电时，导电部分的电压与电流不遵循欧姆定律。
电弧的特点： 低电压、大 电流、温度 高、亮度大
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第一章 电弧焊基础知识
10
第一节 焊接电弧
说明
1、Ui为实效电离电压，主要取决于电离电压较低的气体
成分，例如焊条药皮中加K、Na、Ca稳弧。 CO2、N2气氛电
弧电压和电弧温
2、气氛中的多原子气体电离前首先解离。 度比Ar气氛高。
3、弧柱区温度为5000～30000K，热电离是其产生带电粒 子的最主要途径。
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。
电弧中带电粒子的产生方式
电弧中带电粒子的产生方式电弧是一种高温高能量的现象，是电流在介质中流动时产生的。
在电弧中，带电粒子的产生方式十分复杂，涉及到许多物理过程。
本文将介绍电弧中带电粒子的产生方式及其物理原理。
一、电弧的基本概念电弧是指两个电极之间，由于电流的作用产生的一种放电现象。
在电弧中，电流通过电极，使电极表面产生高温、高能量的等离子体，形成一条带电的气体通道，这条通道即为电弧。
电弧可以产生强烈的光和热，能够将金属等物质熔化和汽化。
二、电弧中带电粒子的产生方式1. 离子化在电弧中，当电极上的电子受到电场的作用，能量足够大时，就会从原子或分子中脱离出来，形成带电离子。
这个过程称为离子化。
离子化是电弧中带电粒子产生的最基本方式。
2. 电子碰撞在电弧中，带电离子与未带电原子或分子相互碰撞，使原子或分子失去电子，形成带电离子。
这个过程称为电子碰撞。
3. 电子复合在电弧中，带电离子与带负电的电子相互碰撞，使电子与离子复合成原子或分子，释放出能量。
这个过程称为电子复合。
4. 电子振荡在电弧中，电场的作用使电子在原子或分子中做振荡运动，电子的能量足够大时，就会从原子或分子中脱离出来，形成带电离子。
这个过程称为电子振荡。
三、电弧中带电粒子的物理原理电弧中带电粒子的产生方式涉及到许多物理原理，其中最重要的是电离作用、电子碰撞和电子复合。
1. 电离作用电离作用是电弧中带电粒子产生的基础。
在电弧中，电场的作用使电子获得足够的能量，从原子或分子中脱离出来，形成带电离子。
电离作用是电弧中带电粒子产生的必要条件。
2. 电子碰撞电子碰撞是电弧中带电粒子产生的重要方式之一。
在电弧中，带电离子与未带电原子或分子相互碰撞，使原子或分子失去电子，形成带电离子。
电子碰撞是电弧中带电粒子产生的主要方式之一。
3. 电子复合电子复合是电弧中带电粒子产生的重要方式之一。
在电弧中，带电离子与带负电的电子相互碰撞，使电子与离子复合成原子或分子，释放出能量。
电子复合是电弧中带电粒子产生的重要机制之一。
《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。
第1章 焊接电弧及其电特性
第1章焊接电弧及其电特性1 气体原子的电离使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程为电离。
由原子形成正离子所需的能量称为电离能。
2 电离的形式在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源，有如下三种电离形式：(1) 撞击电离； (2) 热电离； (3) 光电离。
2 电子发射在阴极表面的原子或分子，接受外界的能量而释放出自由电子的现象称为电子发射。
电子发射是引弧和维持电弧稳定燃烧的一个很重要的因素。
按其能量来源的不同，可分为热发射，光电发射，重粒子碰撞发射和强电场作用下的自发射等3 焊接电弧的引燃 1 接触引弧即是在弧焊电源接通后，电极（焊条或焊丝）与工件直接短路接触，随后拉开，从而把电弧引燃起来。
这2 非接触引弧它是指在电极与工件之间存在一定间隙，施以高电压击穿间隙，使电弧引燃。
4 交流电弧的特点；电弧周期性地熄灭和引燃交流电流每当经过零点并改变极性时，电弧熄灭、电弧空间温度下降。
电弧电压和电流波形发生畸变。
热惯性作用较为明显。
5影响交流电弧稳定燃烧的因素z 空载电压z 引燃电压z 电路参数z 电弧电流--z 电源频率 fz 电极的热物理性能和尺寸6 提高交流电弧稳定性的施z 为了提高交流电弧的稳定性，在焊接电源方面除了焊接回路要有足够大的电感量之外，还可以采用如下措施：（1）提高弧焊电源频率；（2）提高电源的空载电压；但不应该太高（3）改善电弧电流的波形；如改为矩形波（4）叠加高压电。
7交流电弧的分类（1）按电流种类可分为：交流电弧、直流电弧和脉冲电弧(包括高频脉冲电弧)。
（2）按电弧状态可分为：自由电弧和压缩电弧。
（3）按电极材料可分为：熔化极电弧和不熔化极电弧。
第2章对弧焊电源的基本要求1弧焊工艺对弧焊电源的要求（1）保证引弧容易；（2）保证电弧稳定；（3）保证焊接规范稳定；（4）具有足够宽的焊接规范调节范围。
2 “电源一电弧”系统的稳定性（1）系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。
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
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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
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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；
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焊工位置
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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
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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。
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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气体中性气体的电离和金属电极（阴极）电子发射。
因此，
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。
……
-19J
101.6×）单位：电子伏（eV 为：气体的电离电压的大小反映了带电粒子产生的难电离电压：易程度。
----带电粒子容易产生有利于电弧导电电离电压低带电粒子难以产生电弧导电困难----电离电压高电弧内单位体积内电离的粒
子数与气体电离前粒子电离度：总数的比值 /电离前中性粒子密度。
电离的粒子密度 X= 焊接电弧中，气体介质电离的形式主要有：电场离电
热、致
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。
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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。