[CNC] Energie budget Lichtbogenschweißen

[Paul Hayden]

Leute, ich habe ein essentielles Problem mit der Theorie des
Lichtbogenschweißens!

(Das hier ist für Schweißer und Theoretiker, den Anderen: Sorry for the
spam!)

Damit Elektronen ein Metall verlassen, muss die Austrittsarbeit
investiert werden, ca. 5eV bei Metallen.
Ich habe die Temperatur des Lichtbogens, die Energie investiert: ca.
0.3eV bei 3000°, sind wir mal Gnädig und sagen 0.5eV.
Das geht sich alleine so nicht aus. Ich habe mal das hier ausgegraben:
https://canteach.candu.org/Content%20Library/20053426.pdf
(Phsyik des Schweißens, würde ich allgemein sehr empfehlen!)
die beschreiben da den Arc so, dass knapp vor der Kathode bzw. knapp vor
der Anode die meiste Spannung abfällt. Physikalisch würde ich
interpretieren, dass dort Ionen bzw. Elektronen fast frei beschleunigt
werden, und mit dieser Energie ins Material einschlagen. Heißt,
einschlagende Ionen setzen investieren nochmal Energie, nämlich U*q.
Sind wir mal großzügig und behaupten, 60% der Spannung fallen direkt vor
der Kathode ab. (realistischer sind 20-50%) Damit lässt sich diese
Formel aus dem pdf gut nachvollziehen:
Q = I*(V - phi - 3 k T / (2e) )
Wobei Q der Wärmefluss, I der Strom, phi die 5eV austrittsarbeit sind
und V die 60% angelegte Spannung.
Soweit, so gut. Wenn man jetzt aber mit 5V schweißt, hat man plötzlich
negativen Wärmefluss. Also die Kathode müsste gekühlt werden. Das ...
stimmt halt nicht.
(Man kann das auch umformen auf die Gleichgewichtstemperaturn: 3 k T/(2
e) = V-Q, also auch negativ)

Mir fehlt eine Energiequelle. Oder ihr arbeitet alle mit tunnelnden
Elektronen, was bei >10A Nobelpreisverdächtig wäre! ;)

mfg
 Paul