Arc temperature

1. アーク温度
Arc Temperature
最近、アーク温度という言葉がしばしば使用されています。例えば、溶接
ようせつ
アークか
ら出る光が肉眼に及ぼす影響について調べるとき、アーク光の強度がアーク温度によるた
め、それに着目されます。また、最近労働衛生面
さいきんろうどうえいせいめん
より注目を集めているヒュームの研 究
けんきゅう
で
は、その発生量をて低減させる目的で、アーク温度に関した実験が行われます。そこで、こ
こではアーク温度について簡単に説明します。
ช่วงนี้คำว่ำ Arc Temperature มักจะถูกนำมำใช้บ่อยๆ ตัวอย่ำงเช่นในตอนที่มีกำรตรวจสอบเกี่ยวกับแสงสว่ำง
ที่ออกมำจำก Arc Welding ว่ำมีผลกระทบต่อตำเปล่ำหรือไม่นั้น มันก็จะถูกเพ่งเล็งในทันทีเนื่องจำกควำมเข้มข้นของ
Arc Light นั้นจะขึ้นอยู่กับ Arc Temperature นอกจำกนี้ปัจจุบันในกำรวิจัยเกี่ยวกับ Fume ที่เป็นที่จับตำมองในแง่
ของสุขอนำมัยในกำรทำงำนก็ยังได้มีกำรทดลองเกี่ยวกับ Arc Temperature โดยมีจุดมุ่งหมำยในกำรลดกำรเกิด Arc
Light ด้วย ดังนั้นในที่นี้จึงจะขออธิบำยคร่ำวๆ เรื่องของ Arc Temperature
アークとは何か
まず、アーク温度に触れる前に、「アークとは何か」について考えて見ます。例え
ば、２本のタングステン電極の間に電圧をかけて、電極を一度接触させた後引離すと、この
間に電弧（アーク）が発生します。この電弧は高温のため低比重になっており、その浮力の
ために上方に浮かび上がろうとします。従って水平電極間に点ぜられたアークでは、電極間
に弧を描きます。アークという語はここに由来しています。
อำร์คคืออะไร
ก่อนที่จะไปพูดถึงเรื่อง Arc Temperature มำลองคิดก่อนว่ำ "Arc คืออะไร" อย่ำงเช่น เมื่อให้ควำมดันไฟฟ้ ำไป
ที่ระหว่ำง Tungsten Electrode (ขั้วทังสเตน) 2 แท่ง ทำให้ขั้วสัมผัสกัน 1 ครั้งจำกนั้นจึงดึงออก ในตอนนี้จะเกิด Arc ขึ้น
เนื่องจำกอุณหภูมิสูงจึงทำให้ตัว Electronic Arc มีควำมถ่วงจำเพำะต่ำ ด้วยแรงลอยตัวของมันมันจึงพยำยำมที่จะลอย
ขึ้นไปข้ำงบน ดังนั้น Arc ถูกทำให้เกิดขึ้นระหว่ำงขั้วไฟฟ้ ำที่อยู่แนวนอนนั้นจึงไปเป็นตัวที่ไปวำดเส้นโค้งให้ระหว่ำงขั้วไฟฟ้ ำ
ซึ่งคำว่ำ Arc นั้นจริงๆแล้วก็มำจำกปรำกฎกำรณ์ตรงนี้นั่นเอง
このアークの成分は、酸素、窒素などの周囲ガス分子（ほとんどは、アークが高温
であるため、原子状に解離しています）ですが、溶接アークの場合には、それらに鉄等の溶
接材料を構成している物質の原子（または分子）が加わります。そしてこれらの成分はアー
ク柱においては電気の良導体ではないのでアークが発生して電流が流れるためには、気体粒
子（分子または原子）一部は、陽イオンと原子とに電解されているはずです。そして、電極
間にかかる電圧のため、陽イオンは陰極の方へ移動して電流を形成するわけです。ですから
『アークは電極材料等に含有されている物質の中性粒子（分子または原子）、陽イオン及び
電子で構成されているということになります。』
ส่วนประกอบของ Arc นั้น จริงๆแล้วก็คือโมเลกุลของแก๊สรอบตัวเช่น ออกซิเจน, ไนโตรเจนเป็นต้น (ส่วนใหญ่
เนื่องจำกว่ำ Arc มีอุณหภูมิสูงจึงแตกตัวออกเป็นรูปแบบของอะตอม) แต่ในกรณีของ Arc welding นั้นจะมีอะตอม (หรือ
โมเลกุล) ของวัตถุที่มีโครงสร้ำงจำกวัตถุดิบในกำรเชื่อมเช่นเหล็กเข้ำไปด้วย และเนื่องจำกว่ำส่วนประกอบเหล่ำนี้นั้นไม่ใช่

2. ตัวนำไฟฟ้ ำที่ดีในขอบเขต Arc ดังนั้นเพื่อที่จะให้ไฟฟ้ ำไหลได้นั้น ส่วนหนึ่งของอนุภำคแก๊ส (โมเลกุลหรืออะตอม) จะต้อง
ถูกแยกทำงไฟฟ้ ำเป็นไอออนบวกกับโมเลกุล และเนื่องจำกมีควำมดันไฟฟ้ ำที่ระหว่ำงขั้วไฟฟ้ ำ ไอออนบวกจึงเคลื่อนที่ไป
ทำงขั้วลบเกิดเป็นกระแสไฟฟ้ ำนั่นเอง เพรำะฉะนั้น “Arc เกิดจากโครงสร้างที่จับตัวกันของอนุภาค (โมเลกุลหรือ
อะตอม) ที่มีคุณสมบัติเป็นกลาง, ไอออนบวก, อิเล็คตรอนของวัตถุที่มีวัตถุดิบของขั้วไฟฟ้ ารวมอยู่”
なお、アークが光ってみえるのは、分子（または原子、陽イオン）中の電子のエネ
ルギー状態がアークの高温により変化するとき、そのエネルギーの変化量に対応して発生す
る種々の波長をもった線スペクトルの発光によっています。この他、電子が陽イオンと再結
合するときに発生する連続スペクトルもありますが、その量は大気中のアークの場合には少
ないと考えられています。
กำรที่มองเห็น Arc ออกมำเป็นแสงนั้นก็คือ เส้นสเป็คตรัมที่มีควำมยำวแตกต่ำงกันออกไปที่เกิดจำกปริมำณ
พลังงำนที่เปลี่ยนแปลงในตอนที่พลังงำนของอิเล็คตรอนที่อยู่ในโมเลกุล (หรืออะตอม, ไอออนบวก) นั้นเปลี่ยนแปลงไป
ตำมอุณหภูมิที่สูงของ Arc จริงๆ แล้วนอกจำกนี้ก็มีเส้นสเป็คตรัมต่อเนื่องที่เกิดขึ้นในตอนที่เกิดกำรรวมตัวระหว่ำง
อิเล็คตรอนกับไอออนบวกด้วยแต่ถ้ำดูปริมำณแล้วมักจะไม่ค่อยเกิดขึ้นในกรณีกำร Arc ในอำกำศ
アーク温度
物理学的にいうと、気体粒子は高速度に運動していて、その速度（C）は温度（T）
と一定の関係があるとされています（単原子気体の場合には、１/２ｍC２＝３/２ｋT（ｍ：
質量、ｋ：ボルツマン定数）で表されます）。言い換えるならば、温度は、気体粒子の運動
エネルギーを集団的に観察したものであるといえます。ゆえに、『アーク温度とは、アーク
を構成する中性粒子（分子または原子）、陽イオンおよび電子の運動エネルギーを意味して
います。』アークの場合、電界により電子及び陽イオンが加速され、それらが中性粒子と激
しく衝突しているので、アーク全体の運動エネルギーは、一般の気体よりかなり大きくなっ
ています。ですから、アークは高温となっており、それを利用して溶接が可能になるわけで
す。
อุณหภูมิ Arc
ถ้ำพูดตำมหลักฟิสิกก็คือ อนุภำคก๊ำซนั้นเคลื่อนที่ที่ควำมเร็วสูง ให้ควำมเร็วนั้น (c) กับอุณหภูมิ (T) มี
ควำมสัมพันธ์กันแบบคงที่ (ในกรณีอะตอมเดี่ยวของก๊ำซนั้นจะถูกแสดงด้วย ½ mC2 = 3/2 kT (m:มวลสำร, k:ค่ำคงที่
โบลทซ์มันน์) ) กล่ำวคืออุณหภูมิเป็นตัวที่สังเกตพลังงำนจลน์ของอนุภำคก๊ำซเป็นกลุ่ม ดังนั้น "อุณหภูมิ Arc จึงหมำยถึง
อนุภำค (โมเลกุลหรืออะตอม) ที่มีคุณสมบัติเป็นกลำง, ไอออนบวก รวมทั้งอิเล็คตรอนของพลังงำนจลน์ที่ทำให้ Arc จับตัว
เป็นโครงสร้ำง" กรณีของ Arc เนื่องจำกว่ำอิเล็คตรอนและไอออนบวกถูกเพิ่มควำมเร็วโดยสนำมประจุไฟฟ้ ำ ทำให้มีเกิด
กำรชนกับอนุภำคบวกอย่ำงแรง ดังนั้นพลังงำนจลน์ของ Arc ทั้งหมดจึงมำกกว่ำพลังงำนจลน์ของก๊ำซธรรมดำ Arc จึงมี
อุณหภูมิสูง เป็นเหตุผลทำให้สำมำรถเชื่อมโดยใช้ Arc ได้
ここで、問題となるのは、中性粒子、陽イオン及び電子の運動エネルギーすなわち
温度に差があるかどうかということです。一般的に考えますと、電子は電源からの電気的エ
ネルギーを受けて、最初に加速されて運動エネルギーに変換されるので、この温度が最も高
いと考えられます。しかし、大気中のアークでは粒子密度が大きいため、中性粒子、陽イオ
ン及び電子の衝突はお互いに盛んで、これらの運動エネルギーはほぼ同じになっており、そ

3. のエネルギーに比較して電子が電界から得るエネルギーが小さいこともあって、これら三者
の温度は等しいと考えられています。すなわち『大気中のアークでは。中性粒子、陽イオン
及び電子の間で熱的平衡状態が成り立っているわけです。』
ปัญหำก็คือ ควำมแตกต่ำงของพลังงำนจลน์ของอนุภำคที่มีคุณสมบัติเป็นกลำง, ไอออนบวกรวมทั้งอิเล็คตรอน
กล่ำวคือควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิเกิดขึ้นนั้นเอง เมื่อลองคิดตำมหลักกำรทั่วไปอิเล็คตรอนนั้นจะรับพลังงำนไฟฟ้ ำมำ
จำกแหล่งกำเนิดไฟฟ้ ำ และถูกเพิ่มควำมเร็วในตอนแรก จำกนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงำนจลน์ ซึ่งอุณหภูมิตรงนี้ถือว่ำเป็น
อุณหภูมิที่สูงที่สุด แต่ที่ Arc ในอำกำศนั้นเนื่องจำกว่ำควำมหนำแน่นของอนุภำคมีขนำดใหญ่ ทั้งอนุภำคที่มีคุณสมบัติเป็น
กลำง, ไอออนบวก และอิเล็คตรอนต่ำงฝ่ำยต่ำงชนกันอย่ำงเต็มที่ ส่วนใหญ่พลังงำนจลน์ของพวกนี้จะมีขนำดเท่ำๆ กัน
เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงำนพวกนั้นแล้วบำงครั้งก็ยังมีที่พลังงำนที่อิเล็คตรอนได้รับจำกแหล่งกำเนิดไฟฟ้ ำนั้นเล็กกว่ำ
อุณหภูมิของสำมอย่ำงนี้จะถือว่ำเท่ำกัน กล่ำวคือ "ที่ Arc ในอำกำศนั้นมีรวมตัวกันเป็นสภำพสมดุลทำงเทอร์โมไดนำมิกส์
โดยอนุภำคที่มีคุณสมบัติเป็นกลำง, ไอออนบวก และอิเล็คตรอน"
アーク温度の測定例
アーク温度は、表 1に示すように種々の方法で測定されており、5000～30000K であ
るといわれています。そして、分光
ぶんこう
学的手法を採用して TIG アーク（W―水冷 Cu）の温度
を測定した結果を図１に示します（神鋼測定）。このグラフに示すように、TIG アークの温
度は約 15000K で、それは電流に比例してまた電圧に半比例して増減しますが、アルゴンり
流量の影響をあまり受けません。また被覆アーク溶接棒のアーク温度については、従来
Suits が、アーク中の音波の伝ぱ速度の測定により、約 6000K であると報告しています。ま
た、被覆アーク溶接棒のアーク温度測定により蛍石及び有機物の増加はアーク温度を上げ、
石灰石の増加はアーク温度を下げるという結果を得ています。まとめると、『溶接アークの
温度は約 5000～30000K で、それは溶接条件および溶接材料の変化に応じて変わるというこ
とができます。
ตัวอย่ำงกำรวัดอุณหภูมิ Aｒｃ
อุณหภูมิ Arcนั้นได้ถูกวัดด้วยวิธีกำรต่ำงๆตำมตำรำง 1 มีประมำณ มีประมำณ 5000-30000K ผลจำกกำรวัด
อุณหภูมิของ TIG Arc (W-Cooling water Cu)โดยใช้วิธีกำรแยกแสงสเป็คตรัมได้แสดงไว้ในรูป 1 (กำรวัดแบบ
Shinkou) ตำมที่แสดงในกรำฟ อุณหภูมิ Arc ของ ธณฌ จะอยู่ที่ประมำณ 15000 k ซี่งมันเพิ่มขึ้นโดยแปรผันตรงกับ
กระแสไฟฟ้ ำและแปรผันแบบผกผันกับควำมดันไฟฟ้ ำ แต่จะไม่ค่อยได้รับอิทธิพลจำกปริมำณกำรไหลของอำร์กอน
นอกจำกนี้อุณหภูมิ Arc ของแท่งหุ้มเชื่อม Arc นั้น จริงๆ Suits ได้รำยงำนว่ำจำกกำรวัดควำมเร็วของกำรกระจำยของ
คลื่นเสียงใร Arc มีค่ำ 6000k นอกจำกนี้ยังมีผลจำกกำรวัดอุณหภูมิ Arc ของแท่งหุ้มเชื่อม Arc ว่ำกำรเพิ่ใขึ้นของ
ฟลูออไรด์รวมทั้งสำรอินทรีย์จะไปเพิ่มอุณหภูมิ Arc ส่วนกำรเพิ่มขึ้นของหินปูนจะไปลดอุณหภูมิ Arc ด้วย สรุปคือ
"อุณหภูมิของกำรเชื่อม Arc อยู่ที่ประมำณ 5000~30000K ซึ่งมันสำมำรถเปลี่ยนไปตำมกำรเปลี่ยนแปลงชองเงื่อนไขกำร
เชื่อมและวัสดุที่ใช้ในกำรเชื่อม
ตำรำง 1 อุณหภูมิตรงกลำงขอบเขตค่ำ Arc

4. ผู้วัด เงื่อนไข วิธีวัด อุณหภูมิ （K）
Ornstein คำร์บอน ในบรรยำกำศ C N 6500+-300
Engel. Steenbeck เหล็กรีดเย็น ในบรรยำกำศ กำรดูดกลืนรังสีx 5000+-400
Johnson. Tawde ไฮโดรเจน ทังสเตน ประสิทธิภำพดอปเบิ้ล 4900-6300
Suits เหล็กรีดเย็น ในบรรยำกำศ
ทุกชนิด
ควำมเร็วเสียง 4100+-300
4050-6440
Larenz ละอองน้ำ กำรกระจำยของสเป็คตรัม 34000
Busz. Finkelnburg อำร์กอน W-Cu เหมือนข้ำงบน 30000
ศัพท์สำคัญ
Vocabulary Meaning
Japanese Thai English
アーク光 Arc Light
アーク温度 Arc Temperature
アーク溶接 Arc Welding
狙
ねら
い位置
い ち
ตำแหน่งที่ต้องกำร, ตำแหน่ง
เป้ ำหมำย
角度
か く ど
をつける ある角度に曲げる
(งอไปที่ระดับองศำหนึ่ง)
ปรับควำมกว้ำงของมุม
送 給
そうきゅう
Feed
肉厚
にくあつ
ものの厚さ
(ควำมหนำของสิ่งนั้นๆ)
電弧
で ん こ
Electric Arc
解離
か い り
分子が分解して原子，原
子団，他の分子，イオン
などを生じること。熱，
กำรที่โมเลกุลแตกตัวเกิดเป็น
นิวเคลียส, กลุ่มของนิวเคลียส,
อิออน อื่นๆ เกิดโดยอิทธิพลของ
dissociation
รูป 1 อิทธิพลของเงื่อนไบกำรเชื่อมที่
มีผลกระทบกับอุณหภูมิ Arc(TIG)
กระแสไฟฟ้ ำกำรเชื่อม (A)
(a) ควำมสัมพันธ์ของอุณหภูมิ Arc
กับกำรแสกำรเชื่อม
ควำมดันไฟฟ้ ำในกำรเชื่อม
(b) ควำมสัมพันธ์ระหว่ำงอุณหภูมิ
กำรเชื่อมกับควำมดันไฟฟ้ ำในกำร
เชื่อม
ประมำณกำรไหลของอำร์กอน
(l/mm)
(c) ควำมสัมพันธ์ระหว่ำงอุณหภูมิ
กำรเชื่อมกับประมำณกำรไหลของ

5. 電気，光などのエネルギ
ーの影響で起る。
พลังงำนของควำมร้อน, ไฟฟ้ ำ,
แสง อื่นๆ
原子 อะตอม
分子 โมเลกุล
粒子 อำนุภำค
線スペクトル เส้นสเป็คตรัม
熱的平衡
ねつてきへいこう
สมดุลทำงเทอร์โมไดนำมิกส์ thermodynamic equilibrium
電界 สนำมประจุไฟฟ้ ำ
電子 อิเล็คตรอน
蛍 石
ほたるいし
ฟลูออไรด์
石灰石
せっかいせき
หินปูน
分光
ぶんこう
กำรแยกแสงผ่ำนสเป็คตรัม
被覆
ひ ふ く
กำรห่อหุ้ม
伝播 กำรกระจำย