7。何謂陰極斑點和陽極斑點？它們有什麼特點？
陰極斑點的定義：電弧放電時，負電極表面上集中發射電子的光亮極小區域
。
當陰極材料熔點、沸點較低，而且導熱性很強時，即使陰極溫度達到材料的沸點開始蒸發，此溫度也不足以透過熱發射產生足夠數量的電子，陰極將進一步自動縮小其導電面積，直到在陰極導電面積前面形成密度很大的正離子空間電荷，形成很大的陰極壓降值，足以產生強的電場發射，以補足熱發射的不足，向弧柱提供足夠的電子流維持電弧燃燒。此時陰極將形成面積更小、電流密度更大的斑點（該斑點的電流密度達106～108A/cm2）來導通電流，這種導電斑點稱為陰極斑點。在用高熔點材料（W、C等）作陰極時，在小電流情況下，也可能產生上述的陰極斑點。當用低熔點材料（A1、Cu、Fe等）作陰極時，無論電流大小都可能產生陰極斑點。此時，陰極表面將由許多分離的陰極斑點組成斑點區，這些斑點在斑點區以很高速度跳動（其速度可達104～105cm/s）。形成新的陰極斑點應具有如下條件，首先該點應具有發射電子的條件（主要是場發射和熱發射），其次是電弧透過該點弧柱能量消耗較小，也就是IELC較小（I——電流，E——弧柱電場強度，LC——弧柱長度）。總之陰極斑點的跳動，總是自動選擇發射電子時消耗能量最低的點。如採用直流反極性焊鋁時，陰極斑點有自動尋找氧化膜的傾向，如圖4所示。
陽極斑點的定義：電弧放電時，正電極表面上集中接受電子的光亮微小區域。
陽極的作用是接受電子和由陽極區提供弧柱所需要的0。001/I正離子流。當採用低熔點材料作陽極時（Fe、Cu、A1等），一旦陽極表面某處有熔化和蒸發現象發生時，由於金屬的電離能大大低於一般氣體的電離能，在有金屬蒸氣存在的地方，更容易產生熱電離而提供正離子流，電子流也更容易從這裡進入陽極，陽極表面上的導電區將在這裡集中而形成陽極斑點。陽極斑點電流密度比陽極斑點要小，其數量級一般為102～103A/cn2。
對於低熔點陽極材料形成陽極斑點的條件是，
1） 首先該點有金屬蒸發，
2） 其次是電弧透過該點弧柱消耗能量較低（亦即IELC較小）。
陽極斑點的移動不可能連續進行，總是跳動形式，如圖5。新的陽極斑點總是自動尋找純金屬表面而避開氧化膜，因為大多數金屬氧化物的熔點和沸點皆高於純金屬，而金屬氧化物的電離電壓較高。在小電流氬弧焊不鏽鋼薄板時，易發生陽極斑點跳動現象，這是十分不利的。
此外，許多情況下也可能不形成陰極斑點或陽極斑點。如以高熔點電極（W、C等）作陰極，在大電流時，陰極溫度很高，依靠熱發射就可以維持電弧，陰極表面的電流密度與弧柱接近，溫度均勻，不會形成陰極斑點。又如當電流較大時，陽極溫度很高時，依靠陽極前面中性粒子熱電離就可以提供0。001/I的正離子流，則陽極壓降UA接近於零。這時電弧與陽極接觸不產生任何收縮，也不能形成陽極斑點。
8。焊接電弧中存在哪些作用力？其產生機理是什麼？
焊接電弧是一個熱源，同時也是一個力源。電弧產生的機械作用力對焊接質量影響很大。焊接電弧的作用力統稱為電弧力，主要包括電磁力、等離子流力、斑點壓力和短路爆破力等。
1）電磁力
由電工學可知，在兩根相距不遠的平行導線中，透過同方向的電流時，則產生相互吸引的力；反之，透過相反方向的電流時，則產生相互排斥的力。如圖6所示。
這個力的形成是由於在導體周圍空間形成磁場，而兩個通電導體又都處於磁場之中，受到磁場力作用，其單位長度導線受力大小與導線中流過的電流乘積成正比，與兩導線間的距離成反比，如式（1）所示：
F= K I1I2/ l ─── （1）
式中 F——單位長度受力大小；
K——常數；
I1、I2——導體1、2中流過的電流；
l——兩導體間的距離。
當電流從一個導體中流過時，整個電流可看成是許多平行的電流線組成，這些電流線之間也產生相互吸引力，則導體斷面有收縮的傾向。如果導體是固態不能自由變形，此收縮力不能改變導體的外形；如果導體是可以自由變形的液態和氣態，導體將發生收縮，如圖7中液態段。
這種現象稱為電磁收縮效應，由此產生的力稱為電磁力或電磁收縮力。這種力在導體內將引起徑向力。假設導體為圓柱體，電流線在導體中的分佈是均勻的，則導體任意半徑r處的壓力值可由式（2）表示：
Pr =K I2/πR4 （R2-r2） （2）
式中 Pr——導體內任意半徑r處的壓力；
R——導體外徑；
I——導體的總電流；
K——係數，K = μ/ 4π ── （μ——介質磁導率）。
導體中心軸處的徑向壓力（P0）為：
I2
P0 =K I2/ πR2 。KJI （3）
式中 P0——導體中心軸處的徑向壓力；
J——電流密度。
因為在流體中各方向的壓力相同，所以由於徑向壓力的產生也將產生軸向壓力且大小相等，軸向壓力的合力為：
K
F =K/2 I2 （4）
式中 F——軸向壓力的合力；
I——電流。
在焊接電弧中，F將同時作用於焊絲和工件上。
實際上焊接電弧不是圓柱體，而是斷面直徑變化的圓錐狀的氣體導體。由於焊絲直徑限制了電弧的擴充套件，而在工件上電弧可以擴散得比較寬，也就是從焊絲端頭到工件形成錐狀。由式（3）可知，直徑不同將引起壓力差，從而產生由焊絲指向工件的推力FP，其數值可由下式表示：
Rb
FP =KI21n（──）（5）
Ra
式中 FP——電弧指向工件的推力；
I——電流；
Rb、Ra——錐形電弧柱的下底面半徑和上底面半徑。
圓錐狀電弧中任意點A的壓力可由下式決定：
式中的引數含義如圖8所示。
從式（6）可知，A點的電磁壓力與電流的平方成正比，與l2成反比，且與θ、ψ角有關。這種由電磁力引起的壓力稱為電磁靜壓力。其特點是靠近焊絲處和電弧中心壓力大些，而相反靠近母材和電弧邊緣處壓力減弱。
2）等離子流力
焊接電弧呈錐形，如圖9所示靠近電極（焊絲）一端的電弧斷面積比靠近工件一端的小，所以電極端電弧的電磁收縮力比工件端的大，從電極A到工件B形成一定的壓力差，在該壓力差的作用下，形成軸向推力FP在電極附近電弧中的氣體離子將向工件方向流動。
