Запалювання дуги
У початковий момент повітря між кінцем електрода і основним металом не іонізований і не проводить електричного струму. Запалювання дуги може бути здійснено двома прийомами. Можна підвищувати напругу між електродом і виробом, поки не відбудеться пробій газового проміжку; що виникає при цьому іскровий розряд автоматично переходить в дугового. Для пробою навіть дуже малого проміжку між електродами потрібна напруга близько 1000 в; для запалювання використовується допоміжний струм високої напруги і високої частоти, що не виявляє фізіологічної дії на людину. Небезпека опіків усувається малою потужністю допоміжного струму; для цієї мети застосовуються описані раніше особливі апарати - осцилятори.
Зазвичай дуга запалюється попередніми замиканням електрода на виріб; дуга виникає при відведенні електрода і розриві замикання. Дотиком електрода до виробу замикається накоротко зварювальний ланцюг, в якій виникає струм замикання, що створює магнітне поле. Одночасно при замиканні відбувається розігрів і оплавлення металу в точках дійсного дотику електрода з виробом. При відриві електрода і роз'єднання ланцюга енергія зникаючого магнітного поля підвищує напругу на проміжку розриву. З підвищенням напруги пробивається шар газу ме ^ ду електродом і виробом. Це викликає виникнення іскрового розряду, в якому енергія магнітного поля переходить спочатку в електричну, а потім в теплову енергію, що нагріває газ, оплавлятися і випаровує матеріал електродів і створює іонізацію газового проміжку.
Чим більше індуктивність ланцюга, яка характеризується коефіцієнтом самоіндукції, і чим більше струм, тим потужніше іскровий розряд при відведенні електрода і тим легше виникає дугового розряд Освіті початкового іскрового розряду сприяє також вельми висока напруженість електричного поля біля поверхні електродів в початковий момент відведення електрода, коли газовий проміжок ще дуже малий. Ця висока напруженість поля може служити причиною потужної електронної емісії на катоді.
При запаленні дугового розряду проходить стадія його розвитку і переходу в стаціонарну форму. Процес розвитку розряду визначається енергетичними співвідношеннями. Розряд отримує енергію на електричному ланцюзі і віддає її в навколишнє середовище за допомогою теплопровідності, випромінювання і конвекції. Стаціонарний розряд характеризується рівністю потужностей, одержуваних розрядом з ланцюга і віддаються навколишньому простору. Якщо отримується потужність більше віддається, то йде розвиток розряду; якщо віддається потужність більше одержуваної, то інтенсивність розряду зменшується і настає його загасання. Процес розвитку нормального дугового розряду від моменту запалювання до досягнення стаціонарного стану займає кілька десятих часток секунди.
У усталеною зварювальної металевої дузі (рис. 47) кінець електродного стрижня і поверхню виробу розплавлені, так що дуга горить між рідкими електродами. Стовп дуги має зазвичай конічну або сферичну форму, розширену від електродного стрижня до виробу. Полум'я має значні розміри і містить головним чином пари матеріалів електродів, що реагують з навколишнім атмосферним повітрям. Поверхня рідкої ванни на виробі не залишається
плоско-горизонтальної, так як дією механічних сил, що створюються дугою, або так званого дуття дуги, поверхня рідкого металу вдавлюється. Утворюється поглиблення або ямка в рідкому металі називається кратером. Довжина дуги в нормальних умовах зварювання повинна бути малою; зазвичай вона менше діаметра застосовуваного електрода і коливається в межах 2-4 мм. Дією дуги метал розплавляється на глибину h, звану глибиною розплавлення, або глибиною провару, або просто проваром.