1） 维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低,只有10~50V.
2)在电弧中能通过很大电流,可从几安~几千安。
3)电弧具有很高的温度，弧柱温度是不均匀的,中心温度最高,可达到5000~30000K,而远离中心则温度降低。
4)电弧能发出很强的光。电弧的光辐射波长为(1.7~50)×10-7m。它包括红外线,可见光和紫外线3个部分.
3. 电弧由哪几部分组成?其特点是什么?
电弧是由3部分组成,即弧柱区、阴极区和阳极区,如图1所示。
1)弧柱区
弧柱区呈电中性,它是由分子、原子、受激的原子、正离子、负高子及电子所组成,其中带正电荷的离子与带负电荷的离子几乎相等,所以又称为等离子体。带电的粒子在等离子体定向移动,基本上不消耗能量,所以才能够在低电压条件下,传输大电流。传输电流的主要带电粒子是电子,大约占带电粒子总数的99.9%,其余为正离子。
因为阴极区和阳极区的长度极短,所以可以认为弧柱区长度为电弧长度。弧柱区的电场强度较低,通常只有5~10V/cm。
2)阴极区
阴极被认为是电子之源。它向弧柱提供99.9%的带电粒子(电子)。阴极发射电子的能力,对电弧稳定性影响极大。阴极区的长度为10-5~10-6cm,如果阴极压降为10V,则阴极区的电场强度为106~107v/cm。
3)阳极区
阳极区主要是接受电子,但还应向弧柱提供0.1%的带电粒子(正离子)。通常阳极区的长度为10-2~10-3cm,则阳极区的电场强度为103~104v/cm。由于阳极材料和焊接电流对阳极区压降影响很大,它可以在0~10V之间变化。例如当电流密度较大，阳极温度很高,使阳极材料发生蒸发时,阳极压降将降低,甚至到0V。
4）试述短路引弧法的原理及提高引弧成功率的方法。
熔化极气体保护电弧焊都是利用短路引法进行引弧,钨极氩弧焊大都采用非接触引法,但也有采用短路引弧法。下面以嵱化极气体保护焊为例说明短路引弧法的原理。
熔化极气体保护电弧焊引时首先送进焊丝,并逐渐接近母材,如图2所示。一旦与母材接触,电源将提供较大的短路电流。利用在A点附近的焊丝爆断,进行引弧。如果在B点爆断,则引弧失败。所以在A点爆断是引弧成功的必要条件。
在A点还是在B点爆断主要是由于焊丝在该点附近产生电阻热的大小,也就是其接触电阻的大小。A、B两点的接触电阻如图3所示。B点为焊丝与导电嘴的接触处,其接触电阻RB随时间变化很小,基本上不变。在A点却不同,A点为焊丝端头与母材的接触点。RA为接触电阻,在焊丝与母材接触瞬间RA为无穷大; 随着短路电流的增加,A点迅速软化,使接触面积增加,于是RA急剧减小。可见，为确保引弧成功，希望短路电流增长速度diS/dt越大越好，RA衰减速度越慢越好。也就是在RA很大时，短路电流iS增加到较高的值，使得在A点发生爆断。
4. 提高引弧成功率的方法如下：
1）提高短路电流增长速度diS/dt，主要是改善电源的工作状态。如整流焊机中往往利用电流电感调节焊机的动态特性，以便减小飞溅和改善成形，但是却降低了diS/dt，而降低了引弧功率。为此，在引弧时常常利用旁路电路将直流电感短接，而引弧成功后再将该电感接入。此处，当逆变焊机出现后，充分利用电子电抗器调节电源动特性，而选用很小的直流电感，所以勿需采用上述方法，都可以得到很可靠的引弧过程。
2）减小接触电阻RA的衰减速度。引弧时令焊丝送进速度慢一些，以便减小焊丝与母材的压力增长速度，RA衰减速度减缓。送丝速度太慢也不利，通常选用1.5～3m/min。引弧成功后，应立刻转换为正常送丝速度。
3）利用剪断效应引弧。一般情况下，焊接时都利用钳子剪断焊丝端头残留的金属熔滴小球，以利于引弧。但这样做很麻烦，所以现在许多气体保护焊设备增加了去球功能，也就是剪断效应。在焊接结束时，适当降低电弧电压和送丝速度，从而实现自动去球功能。
4）导电嘴磨耗较大时，将增大B点处的接触电阻RB，不利于引弧。为此应及时更换导电嘴。
5.试述高频高压引弧和高压脉冲引弧法的原理。
钨极氩弧焊时，主要采用高频高压引弧法或脉冲引弧法。这两种方法都是将钨极接近工件，但是不接触，它们中间留有2～5mm的间隙。这两种方法的电压都很高，达到2000～3000V。引弧时利用高压击穿电极与工件的空间，形成火花放电，在高压作用下，电弧空间形成很强的电场，加强了阴极发射电子及电弧空间的电离作用，使电弧空间由火花放电或辉光放电很快就转变到电弧放电。由于电弧放电时产生的高温，可以在低电压情况下维持电弧放电。这样就完成了引弧过程。引弧时需要高电压击穿电弧空间，为了安全而采用高频或脉冲电压。
6.何谓最小电压原理？
最小电压原理是电弧的一种特性，用以表征电弧的最小能量消耗的性能。大家知道，自由电弧是在两个电极之间的气体放电现象，其导电截面可以自由扩大和缩小，也就是输入电弧的能量等于电弧散出的能量，于是表征电弧特性的各种物理参数，如弧柱直径（D）、弧柱温度（T）和弧柱电场强度（E）等都为确定值，其大小都遵循着能量消耗最小原则。
最小电压原理是：对一个轴线对称的电弧，在给定的电流和边界条件下，当电弧处于稳定状态时，其弧柱直径（D）或温度（T）应使弧柱电场强度（E）具有最小值。
利用最小电压原理可以解释许多电弧现象，例如当电弧被周围介质强迫冷却时（高速气流或环境温度降低），电弧将自动收缩其断面，使其电流密度升高，电场强度和电弧温度也提高。因为电弧的散热增加，要求电弧产生更多的热量给与补偿。电弧产热为IE，如果电流I不变，则E必定要增加。根据最小电压原理，电弧有自动使E增加到最小限度的倾向，也就是热损失最小的倾向。所以在电弧被冷却时，电弧将自动收缩到某一个直径，这时电弧电场强度E增加得最小。
