|
Основные сведения о сварочной дуге
Категория:
Сварочная дуга Основные сведения о сварочной дуге
Далее: Способы зажигания дуги Сварочной дугой называется длительный электрический разряд между двумя электродами в ионизированной смеси газов и паров, характеризующийся высокой плотностью тока и малым напряжением. Под электрическим разрядом понимают прохождение тока через газовую среду. Существует несколько форм или видов электрического разряда: дуговой, тлеющий, искровой, молния и др. Один разряд отличается от другого длительностью, напряжением, силой тока и др. В зависимости от схемы подвода сварочного тока, рода тока и других признаков различают следующие виды сварочных дуг:
Рис. 12. Схемы сварочных дуг:
а — прямого действия, б — косвенного действия, в— прямого действия двумя электродами при трехфазном токе, г — сжатая дуга
Условия горения сварочной дуги. В обычных условиях газы не проводят электрического тока. Для образования и поддержания горения дуги необходимо иметь в пространстве между электродами электрически заряженные частицы (положительные и отрицательные ионы и электроны). Ионы в газовом промежутке между электродами образуются в результате потери или присоединения к атомам электронов, а электроны испускаются сильно нагретым катодом. Процесс образования электрически заряженных частиц в междуэлектродном пространстве называется ионизацией, а энергия, затраченная на отрыв электрона от атома, следовательно, и на образование положительного иона,— работой ионизации. Эта работа выражается в электрон-вольтах (эВ) и называется потенциалом ионизации. Для отрыва электрона от атома требуется сообщить ему значительную скорость. Энергия, затраченная на сообщение электрону этой скорости, носит название потенциала возбуждения и измеряется в эВ. Величины потенциалов ионизации и возбуждения зависят от природы атома и колеблются от 3,9 до 24,5 эВ. Наименьшими потенциалами ионизации обладают щелочноземельные металлы (калий, кальций) и их соединения. Элементы, обладающие малыми потенциалами ионизации и возбуждения, вводят в состав электродных покрытий, так как они способствуют устойчивому горению дуги. Это первое условие устойчивого горения дуги. Второе условие — напряжение холостого хода источника питания должно быть больше напряжения дуги. Третье условие горения дуги — поддержание постоянной температуры нагрева катода. Эта температура зависит от материала катода, состава газового промежутка между электродами, диаметра электрода и температуры окружающей среды. Строение сварочной дуги. Сварочная дуга состоит из катодной области, столба дуги и анодной области.
Рис. 2. Схема строения сварочной дуги:
1 — катодная область, 2 — столб дуги, 3 — анодная область
Рис. 3. Падения напряжения в дуге:
U Uс и Ua —падения напряжений в катодной области, в столбе дуги и анодной области. Uд —напряжение дуги, Кп и оп —диаметр катодного и анодного пятен: 1 и 2 — высота при-электродных областей, 3 и 4 — высота катодной и анодной областей
Катодная область распространяется на участок электродного материала и на приэлектродную часть дуги. На торце электрода при бомбардировке его положительными ионами образуется катодное пятно, с которого присходит при этом дополнительный выход электронов, кроме образовавшихся при ионизации в междуэлектродном пространстве. Электроны, выходящие с поверхности электрода, называются первичными. Выход первичных электронов объясняется несколькими факторами: термической эмиссией (испусканием) электронов, автоэлектронной эмиссией и ионизацией на катоде. Термическая эмиссия электронов заключается в нагреве поверхности электрода до высокой температуры, при которой связь электрона с ядром атома ослабевает и под влиянием электростатического притяжения он отрывается с поверхности катода и с большой скоростью устремляется к аноду. С увеличением температуры нагрева электрода число вырываемых электронов увеличивается. Автоэлектронная эмиссия состоит в том, что под влиянием высокой напряженности электрического поля с катода вырываются первичные электроны и летят к аноду. С увеличением разности потенциалов между электродами выход с катода первичных электронов возрастает. Ионизация на катоде происходит в результате соударений с электронами положительных ионов, которые образуются при ионизации в столбе дуги и летят к катоду. Ионизация также происходит в результате излучения (так называемая фотоионизация). В столбе дуги происходит образование вторичных электронов, а также положительных ионов. Электроны устремляются к аноду, поддерживая ионизацию в анодной области. Положительные ионы движутся к катоду, выбивают из него электроны; при этом часть положительных ионов, соединяясь с электронами, образует нейтральные атомы. Процесс образования нейтральных атомов называется рекомбинацией. Вследствие рекомбинации уравновешиваются процессы исчезновения и образования заряженных частиц в дуге и степень ионизации нагретого газа остается неизменной. Анодная область дуги состоит из анодного пятна и приэлек-тродной части. Анодное пятно подвергается бомбардировке потоком электронов, перемещающихся от катода, и электронов, образовавшихся при ионизации в столбе дуги. В результате бомбардировки анода возникают ионы. От сильной бомбардировки анодная область всегда имеет форму вогнутой сферы (чаши), которая называется кратером. Особенности сварочной дуги. Сварочная дуга по сравнению с другими электрическими разрядами имеет следующие особенности: Обычно величина эффективного ионизационного потенциала близка по величине к наименьшему ионизационному потенциалу одного из компонентов, участвующих в смеси дугового газа. Особенно сильно возрастает температура столба дуги при его сжатии. 4. Возможность получения различных статических вольтамперных характеристик. Статической вольт-амперной характеристикой дуги называют зависимость падения напряжения в дуге от силы тока при постоянной длине дуги (установившемся горении). Дуга, применяющаяся в сварочной технике, может иметь падающую, жесткую и возрастающую характеристики в зависимости от условий сварки. Падающая характеристика — с увеличением тока напряжение уменьшается, жесткая характеристика — увеличение тока не изменяет напряжения дуги, возрастающая характеристика — увеличение сварочного тока приводит к возрастанию напряжения дуги. Падающий участок характерен для маломощной дуги, при сварочном токе менее 50 А и плотности тока на электроде 10—12 А/мм2. Жесткая характеристика соответствует сварочным токам 50—1000 А и плотностям тока на электроде от 12 до 80 А/мм2. Возрастающая характеристика дуги наблюдается при сварке тонкой сварочной проволокой с плотностями тока на электроде более 80 А/мм2. Нагрев изделия и эффективный коэффициент полезного действия дуги. Количество тепла, вводимое дугой в свариваемое изделие в единицу времени, называют эффективной тепловой мощностью дуги qu. Она включает в себя тепло, непосредственно выделяющееся на катодном или анодном пятне на изделии; тепло, поступающее с каплями электродного металла, покрытия или флюса; тепло, вводимое в изделие из столба дуги.
Рис. 4. Статические вольт-амперные характеристики дуги:
1 — падающая, 2 — жесткая, 3 — возрастающая
Реклама:Читать далее:Способы зажигания дугиСтатьи по теме:Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
Контакты: Сергей Королёв © 2007-2009 Pereosnastka.ru - информационный сайт о металло- и деревообработке. |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|