Оборудование и технология монтажной

1. СВОЙСТВА СВАРОЧНОЙ ДУГИ 
Сварочная дуга характеризуется высокой плотностью тока и низким 
напряжением дуги между электродами. Электропроводность ее обусловле-
на заряженными частицами – электронами и ионами, которые совместно с 
нейтральными и возбужденными атомами сварочной дуги образуют низко-
температурную плазму. Для возбуждения дуги при напряжениях включен-
ного источника питания 55…65 В кратковременно замыкаются электроды. 
Благодаря наличию высокого контактного сопротивления в месте сопри-
косновения электродов происходит выделение значительного количества 
тепла и образование жидкой прослойки. При разведении электродов между 
ними возникает сварочная дуга. При сварке на постоянном токе электрод, 
присоединенный к положительному полюсу источника питания, называет-
ся анодом, а электрод, присоединенный к отрицательному, называется ка-
тодом. Сварочный ток в основном проходит через катодное и анодное пят-
на на электродах – активные участки электродов, отличающиеся наиболее 

---

7
высоким нагревом. Сварочная дуга состоит из 3-х отдельных участков 
(рис. 1) катодной и анодной зон, а также столба дуги. 
Рис. 1. Строение сварочной дуги:
1 – катодное пятно; 2 – катодная зона; 3 – столб дуги;
4 – анодная зона; 5 – анодное пятно 
Возникновение катодной области обусловлено скоплением избытка 
положительных ионов у торца катода, которые образуют пространствен-
ный заряд и тем самым катодное падение потенциала И
К
. У торца анода 
наблюдается образование отрицательного пространственного заряда, соз-
дающего анодное падение потенциала И
А
. В самом столбе дуги электроны, 
ионы, возбужденные и нейтральные атомы распределены равномерно, и 
пространственные заряды отсутствуют, поэтому считают напряженность 
электрического поля Е
С
постоянной величиной. Таким образом, напряже-
ние дуги И
Д
равно 
И
Д
=И
К
+И
А
+Е
С
·ℓg, 
где ℓg – длина дуги (расстояние между торцами электродов приблизи-
тельно равно длине дуги). По литературным данным напряженность анод-
ной и катодной зон и падение потенциала в них равны 
ℓ
А
=10
–5
–10
–6
 м, И
А
=2–3 В, Е
А
=И
А
/ℓ
А
=(2–3)·10
5 
В/м; 
ℓ
К
 = 10
–7
–10
–1
м, И
К
 = 6–8 В, Е
К
 = (6–8)·10
7
В/м. 
В столбе дуги напряженность электрического поля составляет
1 000…5 000 В/м. 
Температура в столбе сварочной дуги колеблется от 5 000 до 12 000 
К и зависит от состава газовой среды, материала и диаметра электрода, 
плотности тока. Приближенно ее считают по формуле 
Т
СТ
=810·И
ЭФ
, 
где Т
СТ
– температура столба дуги, К; И
ЭФ
– эффективный потенциал иони-
зации, ЭВ.
Например, при горении сварочной дуги в парах железа температура в 
столбе дуги составляет 6 320 К ( J
СВ
=200 А, И
ЭФ
=7,83 ЭВ), а в парах калия 
– 3 460 К (И
ЭФ
=4,33 ЭВ). При горении сварочной дуги в смесях многих га-
зов и паров наибольшее влияние на величину эффективного потенциала 

---

8
ионизации оказывает самый низкий потенциал ионизации химического 
элемента. Температура металла в катодном и анодном пятнах при атмо-
сферном давлении зависит от физических свойств металла электродов, ве-
личины сварочного тока и состава газов дугового промежутка (табл. 1). 
Таблица 1