Ein Lichtbogen (engl. arc) ist eine selbstständig brennende elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden oder zwischen Elektrode und Werkstück, charakterisiert durch hohe Stromdichten, geringe Spannungen und eine stark ionisierte Gasphase (Plasma). Lichtbögen sind zentrale Werkzeuge der Werkstofftechnik, insbesondere in Schweiß-, Schneid- und Beschichtungsprozessen.

Physikalisch beruht der Lichtbogen auf Feldemission, thermischer Emission und Stoßionisation. Die resultierende Plasma-Säule weist Temperaturen von typischerweise 5.000–20.000 K auf und ermöglicht das Schmelzen, Verdampfen oder thermische Modifizieren nahezu aller technischen Werkstoffe. Wesentliche Zonen sind Kathoden- und Anodenfall sowie die eigentliche Plasmasäule, deren Eigenschaften Strom, Spannung, Gaszusammensetzung und Drucksensitivität bestimmen.

In der Werkstofftechnik werden Lichtbogenprozesse vor allem im Schweißen (z. B. GMAW/MAG/MIG, GTAW/WIG, SMAW/Lichtbogenhandschweißen), beim Lichtbogenschneiden und in Lichtbogen-Spritzverfahren eingesetzt. Die Stabilität des Lichtbogens, sein Tropfenübergangsverhalten und die resultierende Wärmeeinbringung beeinflussen Mikrostruktur, Gefügeumwandlung, Eigenspannungen und damit die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs.

Mehrere Lichtbögen (arcs) können gleichzeitig eingesetzt werden, etwa in Tandem- oder Mehrdraht-Verfahren, um Abschmelzleistung und Einbrand gezielt zu steuern. Moderne Entwicklungen umfassen pulsende, eng fokussierte und im Magnetfeld beeinflusste Lichtbögen zur gezielten Steuerung von Nahtgeometrie, Verdünnung, Porenbildung und Spritzeranteil. Ein tiefes Verständnis der Lichtbogenphysik ist damit für die qualitätsgesicherte Auslegung wärmebasierter Fügetechniken essentiell.