Дуга — это один из видов электрического разряда в газо­вой среде. В обычных условиях газ состоит из электрически, нейтральных молекул и является изолятором. При появлении в нем электронов и ионов газ может проводить электрический ток.

Процесс образования в газе электрически заряженных частиц называется ионизацией, а отношение числа ионизиро­ванных молекул к их первоначальному числу до ионизации называется степенью ионизации газа. Для ионизации к атому необходимо подвести определенное количество энергии. Зна­чение энергии, необходимой для удаления электрона из атома и образования иона, называется потенциалом ионизации, измеряемом в вольтах или электрон-вольтах.

В сварочной дуге молекулы большинства химических со­единений распадаются на отдельные атомы, а вещества испаря­ются и пребывают в газообразном состоянии. При темпера­турах дуги энергия атомов увеличивается. Они возбуждаются и ионизируются.

Дуговой разряд происходит не в однородном газе, а в сме­си газов и паров металлов. В связи с этим необходимо знать некоторый усредненный потенциал ионизации, который ха­рактеризует общую или эффективную степень ионизации. Ее значение получают расчетным путем, используя извест - ныетютенциалы ионизации элементов в зоне дуги и их концен­трацию. От потенциала ионизации в значительной степени за­висят температура и устойчивость горений дуги. Чем эффек­тивнее потенциал ионизации, тем устойчивее горение дуги. Поэтому для стабилизации процесса сварки в зону дуги через покрытия электродов, флюсы или защитные газовые среды вводят легкоионизирующиеся вещества. Для образования сва­рочной дуги применяют постоянный или переменный ток.

При сварке на постоянном токе положительный полюс называется анодом, а отрицательный катодом. Зона, распо­ложенная у анода, называется анодной областью, зона, при­легающая к катоду, — катодной областью, а участок дуги между катодной и анодной областью — столбом дуги. Анод­ная и катодная области являются переходными зонами мбжду поверхностями электродов и плазмой дугового разряда.

Когда анодом служит электрод, а катодом свариваемый ме­талл, такое включение называется обратной полярностью. Подключение электрода к отрицательному полюсу, а металла к положительному дает прямую полярность.

Для питания дуги применяется также переменный ток ча­стотой 50 Гц. В этом случае электрический ток в дуге каждый полупериод меняет свое направление, а напряжение изменяет полярность.

По способу воздействия на свариваемый металл дуги бы­вают прямого и косвенного действия. При прямом действии к свариваемому металлу подводится один из потенциалов дуги. Электрод при таком включении может быть как плавящимся, так и неплавящимся. При косвенном действии дуга образует­ся между двумя неплавящимися электродами, поэтому дугой

косвенного действия можно сваривать кроме металлов также неэлектропроводные, неметаллические материалы, например стекло и др.

При замыкании в месте контакта двух электродов, где электрическое сопротивление выше, чем в остальной цепи, выделяется большое количество теплоты, которая мгновенно расплавляет металл в месте контакта. В этот момент при раз­рыве контакта между электродами и достаточной напряжен­ности электрического поля с катода вырываются электроны и устремляются к аноду.

Электроны ударяясь о поверхность анода, разогревают его, попадают в металл и превращаются в электроны прово­димости. Электроны, перемещающиеся от катода к аноду, сталкиваясь с молекулами и атомами газа и испаряющегося металла, выбивают из атомов электроны, превращая их в по­ложительно заряженные ионы, которые затем перемещаются к катоду. Так, при разряде в дуговом промежутке образуются два встречных потока — электрону, перемещающиеся от ка­тода к аноду, и ионы, движущиеся от анода к катоду. Попа­дая на катод, ионы способствуют повышению его температуры и усиленному выходу электронов с его поверхности.

Дуговая сварка может выполняться как плавящимся, так и не плавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом для заполнения разделки или образования усиле­ния сварного шва применяют присадочный металл, который попадает в зону дуги из присадочной проволоки.

В процессе сварки плавящимся электродом перенос электродного металла в сварочную ванну производится в виде капель или потока. Характер переноса металла зависит от силы сварочного тока, диаметра электродной проволоки, за­щитной среды, полярности тока, силы тяжести, силы поверх­ностного натяжения, электродинамической силы, плазменных потоков и др. Перенос электродного металла оказывает зна­чительное влияние на протекание металлургических процессов в зоне дуги, а следовательно, и на качество сварных швов.