273

nizowany. Jarzący się łuk wydziela bardzo dużo skoncentrowanego ciepła, dzięki czemu powoduje szybkie topienie się metalu.

Rozkład temperatury w łuku jest nierównomierny. Przy spawaniu prądem stałym elektrodą nietopliwą i podłączeniu bieguna dodatniego do elektrody, znacznie więcej ciepła wydziela się na elektrodzie nietopliwej (anodzie) niż na przedmiocie spawanym (rys. 11.1). Jest to związane z oporowym nagrzewaniem się elektrody oraz bombardo-wanienTsilnym strumieniem elektronów emitowanych z powierzchni jeziorka spoiny. Równocześnie nie występuje zjawisko schładzania końcówki elektrody przez warstwę elektronów, jak to ma miejsce przy biegunowości ujemnej. W celu uniknięcia szybkiego zużycia elektrody nietopliwej konieczne jest obniżenie natężenia prądu i zwiększenie średnicy elektrody. Spawaniu prądem stałym z biegunowością dodatnią, towarzyszy natomiast bardzo użyteczne zjawisko zwane czyszczeniem katodowym. Zjawisko czyszczenia (rozpraszania) katodowego polega na usuwaniu z powierzchni spawanego przedmiotu warstewki trudno topliwych tlenków w wyniku bombardowania i kruszenia jej ciężkimi jonami gazu osłonowego, a równocześnie rozpylaniu rozbitych kawałków w efekcie silnej emisji elektronów z powierzchni tlenków. Zjawisko to wykorzystywane jest przy spawaniu aluminium i magnezu, których powierzchnia pokryta jest warstwą trudno topliwych tlenków. Czyszczenie katodowe wykorzystywane jest również przy spawaniu stali odpornych na korozję, na powierzchni których występuje zwarta warstewka tlenków chromu. Zjawisko czyszczenia katodowego jest najefektywniejsze przy spawaniu w osłonie argonu, natomiast hel jest zbyt lekki, by zapewnić efektywne czyszczenie. Pośrednie efekty czyszczenia katodowego uzyskać można przy spawaniu prądem przemiennym.

Rozkład energii cieplnej w łuku jest odmienny, gdy w miejsce elektrody nietopliwej zastosuje się elektrodę topliwąze stali, miedzi lub aluminium (rys. 11.1 ^Zdolność emitowania elektronów z powierzchni takiej zimnej katody jest raczej niska, gdyż temperatura topnienia większości materiałów dodatkowych nie przekracza 1500°C natomiast wolframu wynosi 3410°C. Elektrony emitowane są z szybko przemieszczającej się po powierzchni końcówki stapianej elektrody bardzo małej plamki katodowej. Jeżeli więc elektroda topliwa jest katodą (-), około 70% ciepła wydala się na elektrodzie i elektroda stapia się z dużą prędkością. Wynika to z faktu, że powierzchnia plamki katodowej na elektrodzie topliwej jest znacznie mniejsza niż plamki anodowej na spawanym przedmiocie i bombardowanie małej powierzchni plamki katodowej ciężkimi jonami gazu plazmowego i jonami par metali zapewnia wydzielenie się tam dużo większej ilości ciepła niż na anodzie. Powoduje to szybkie stapianie elektrody. Gdy elektroda topliwa podłączona jest do bieguna dodatniego źródła prądu stałego, większość ciepła łuku wydzielona jest na spawanym przedmiocie, zapewniając duże głębokości przetopienia spawanego materiału.

W łuku elektrycznym wytworzonym przez prąd stały najwyższa temperatura panuje w części środkowej i wynosi około 4000°C w łuku jarzącym się w argonie mię-

273