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1.什么是焊接电弧？
电弧是一种气体放电现象，它能有效而简单地将电能转化为热能、机械能和光能。
定义:在两个电极之间或电极与母材之间的气体介质中，由焊接电源提供一定电压而产生的强而持久的放电现象，称为焊接电弧。
2.焊接电弧的基本特征是什么？
焊接电弧的基本特征是:
1)维持稳定电弧燃烧的电弧电压很低，只有10~50V。
2)大电流可以通过电弧，范围从几安培到几千安培。
3)电弧温度很高，弧柱温度不均匀，中心温度***高，可达5000~30000K，远离中心温度下降。
4)电弧能发出强光。电弧的光辐射波长为(1.7~50)×10 -7m。它包括三个部分:红外线、可见光和紫外线。
3.弧线有哪些部分？它的特点是什么？
电弧由三部分组成，即弧柱区、阴极区和阳极区。
1)弧柱区域
弧柱区是电中性的，由分子、原子、受激原子、正离子、负质子和电子组成，其中带正电的离子几乎等于带负电的离子，所以也叫等离子体。带电粒子在等离子体中定向运动，基本不消耗能量，所以可以在低电压下传输大电流。传导电流的主要带电粒子是电子，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，所以弧柱区的长度可以认为是弧长。弧柱区电场强度低，通常只有5~10V/cm。
2)阴极面积
阴极被认为是电子的来源。它向电弧柱提供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很大。阴极区的长度为10-5 ~ 10-6厘米。如果阴极压降为10V，阴极区的电场强度为10 6~10 7v/cm。
3)阳极面积
阳极区主要接受电子，但也要给电弧柱提供0.1%的带电粒子(正离子)。一般当阳极区长度为10-2 ~ 10-3厘米时，阳极区的电场强度为10-3 ~ 10-4v/厘米。由于阳极材料和焊接电流对阳极区的压降影响很大，可以在0 ~ 0 ~ 10V范围内变化，比如电流密度大，阳极温度高，阳极压降会降低到0V。
4)尽量说明短路引弧法的原理和提高引弧成功率的方法。
MIG电弧焊采用短路引弧法，TIG焊多采用非接触引弧法，但也有一些采用短路引弧法。以气体保护电弧焊为例，说明短路引弧法的原理。
当进行熔化极气体保护电弧焊时，焊丝首先被送进并逐渐接近母材，如图2所示。一旦与基材接触，电源就会提供大的短路电流。a点附近的焊丝断了，开始起弧。如果在B点断开，引弧失败。所以A点断线是引弧成功的必要条件。
A点或B点爆炸主要是由于该点附近焊丝产生的电阻热，即接触电阻。点A和点B的接触电阻如图3所示。B点是焊丝与导电嘴的接触点，其接触电阻RB随时间变化不大，基本不变。A点不同，A点是焊丝末端与母材的接触点。
RA为接触电阻，焊丝接触母材的瞬间RA为无穷大。随着短路电流的增大，A点迅速软化，接触面积增大，然后RA急剧减小。所以为了保证引弧成功，希望短路电流增长速率diS/dt越大越好，RA衰减速率越慢越好。也就是说，当RA较大时，短路电流iS增加到更高的值，使得爆炸发生在点a..
4.提高引弧成功率的方法如下:
1)提高短路电流diS/dt的增长率主要是为了改善电源的工作状态。例如，在整流焊机中，为了减少飞溅和改善成形，经常使用电流电感来调节焊机的动态特性，但diS/dt和引弧功率却降低了。因此，在引弧过程中，通常使用光纤通道来短路DC电感，然后在引弧成功后连接电感。这里，逆变焊机出现后，充分利用电子电抗器来调节电源的动态特性，选择小的DC电感，不采用上述方法也能获得可靠的引弧过程。
2)降低接触电阻ra的衰减率。引弧时，使焊丝的进给速度变慢，从而降低焊丝与母材之间的压力增长速率，减缓RA的衰减速率。送丝速度不宜太慢，一般为1.5 ~ 3m/min。引弧成功后，应立即转换为正常送丝速度。
3)剪切效应引弧。一般用钳子切断焊丝末端残留的金属液滴，便于引弧。但是这样做很麻烦，所以很多气体保护焊设备都增加了去球功能，也就是剪切作用。焊接结束时，应适当降低电弧电压和送丝速度，以实现自动除球功能。
4)当接触嘴磨损较大时，B点接触电阻RB会增大，不利于引弧。因此，应及时更换接触喷嘴。
5.试描述高频高压引弧和高压脉冲引弧的原理。
钨极氩弧焊主要采用高频高压引弧法或脉冲引弧法。两种方法都是钨电极靠近工件，但不接触，两者之间留有2 ~ 5 mm的间隙。这两种方法的电压都很高，达到2000~3000V，起弧时用高压击穿电极与工件之间的空间，形成火花放电。
在高压作用下，电弧空间形成强电场，加强阴极发射电子与电弧空间的电离，使电弧空间由火花放电或辉光放电迅速转变为电弧放电。由于电弧放电时产生的高温，电弧放电可以保持在低电压。这就完成了引弧过程。引弧时需要高电压击穿电弧空间，所以为了安全起见，采用高频或脉冲电压。
6.电压原理是什么？
电压原理是电弧的一个特性，用来表征电弧的能耗性能。众所周知，自由电弧是两个电极之间的气体放电现象，其导电截面可以自由伸缩，即输入电弧的能量等于电弧发出的能量，因此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)都是确定值，它们的大小都遵循能量消耗的原则。
电压原理是:对于轴对称的电弧，在给定电流和边界条件下，当电弧处于稳定状态时，电弧柱的直径(d)或温度(t)应使电弧柱的电场强度(e)有极限值。
许多电弧现象可以用电压原理来解释。例如，当电弧被周围介质强制冷却(高速气流或环境温度降低)时，电弧会自动收缩截面，从而增加电流密度、电场强度和电弧温度。因为电弧的散热增加，需要电弧产生更多的热量进行补偿。
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