СЛАЙД 21 Запалювання (збудження) дуги можливо наступними способами:
1.- розвиток електродів після короткого замикання між електродами або електрода і зварюється деталлю (ручна дугова зварка);
2.- додатковим імпульсом струму високої напруги і високої частоти (зварювання плавляться).
3.-розплавленням (перегоранням) кінця електродного дроту в момент короткого замикання (механізораванная і автоматичне зварювання).
При досить великому струмі при зіткненні електродів в проміжку між кінцями електродів виділяється велика кількість тепла. Струм між електродами проходить через дрібні нерівності на торцях і розігріває їх до розплавлення. При швидкому розведенні електродів розплавлені містки розтягуються і звужуються, внаслідок чого щільність струму в них доходить до такої величини, що звертає їх у пар. При високій температурі парів металу, іонізація проміжку виходить настільки значна, що порівняно невеликої різниці потенціалів між кінцями електродів виникає дуговий розряд. У всіх цих випадках в просторі між електродами з'являються електрично заряджені частинки (електрони і іони), які при наявності відповідного напруги (електрорушійної сили) між електродами починають, впорядковано рухатися до електродів, тобто відбувається запалювання дуги. Час формування дугового розряду близько 10 -6 секунди.
Складові частини дугового розряду
СЛАЙД 23 Для освіти і тримання горіння дуги необхідно мати в просторі між електродами електрично заряджені частинки - електрони, позитивні і негативні іони. Процес утворення іонів і електронів називається іонізацією, а газ, що містить електрони і іони, іонізованим. Іонізація дугового проміжку відбувається під час запалювання дуги і безперервно підтримується в процесі її го-ренію.
СЛАЙД 24 Встановлено, що дугові (міжелектродні) простір можна поділити на три області (ділянки): катодний область, стовп дуги і анодний область. У цих областях утворюється суміш нейтральних атомів, позитивно і негативно заряджених іонів і електронів, звана плазмою.
Мал. 4 Схема зварювальної дуги і падіння напруги в ній:
1 - електрод; 2 - виріб; 3 - анодна пляма; 4 - анодна область дуги; 5 - стовп дуги; 6 - катодна область дуги; 7 - катодна пляма
Ступінь іонізації газу збільшується зі збільшенням температури і зменшенням тиску і ефективного потенціалу іонізації газу.
Для зниження потенціалу іонізації суміші газів і підвищення стабільності горіння дуги, стає достатнім введення в межелектродное простір невеликої добавки компонента з низьким потенціалом іонізації.
СЛАЙД 26 На поверхні анода і катода утворюються електродні плями, що представляють собою підстави стовпа дуги, через які проходить весь зварювальний струм. Електродні плями виділяються яр-кісткою світіння. Загальна довжина зварювальної дуги Lд дорівнює сумі довжин всіх трьох областей: Lд = Lк + Lс + Lа, де Lд- загальна довжина зварювальної дуги; Lк- довжина катодного області, рівна приблизно 10 -5 см; Lc- довжина стовпа дуги; La - довжина анодної області, рівна приблизно 10 -3 - 10 -4 см.
СЛАЙД 28 Існує термоелектронна і автоелектронна емісії. Термоелектронна емісії є переважаючою при гарячому (неплавким) катоді і має місце тоді, коли кінетична енергія, що знаходяться на поверхні катода електронів буде більше роботи виходу.
Ця енергія пропорційна температурі поверхні катода.
Автоелектродная емісія є переважаючою при холодному (плавкими) катоді і має місце, коли на катоді діє електричне поле великої протяжності, достатньою для того, щоб електрон з відносно низькою кінетичної енергією міг пройти крізь потенційний бар'єр. У цьому випадку проявляється так званий тунельний ефект Шотткі. Електрони, емітовані катодом, під дією електричного поля катодного області прискорюються і виходять в стовп дуги, стикаються там з атомами газів і парів різних матеріалів і іонізують їх. У катодному просторі переміщаються два види зарядів: електрони (від катода в сторону стовпа дуги) і позитивно заряджені електрони (від стовпа дуги до катода). Падаючи на катод, ці іони віддають йому свою енергію і тим самим підтримують високу температуру катодного п'ятака і, отже, його здатність емітувати електрони.
Частина дугового простору, що знаходиться між анодною і катодного областями, називається стовпом дуги. Він являє собою сильно іонізований газ, що знаходиться при сильно відносно високою (5000 К) температурі. Такий газ називається холодної плазмою. У холодних плазмах процеси відбуваються тільки в зовнішніх електронних оболонках томів. Ядерні процеси в них відсутні.
СЛАЙД 29 Іонізація газу в стовпі дуги відбувається за рахунок наступних процесів: фотоионизации, зіткненням і теплової іонізації.
Фотоіонізація відбувається під впливом енергії фотонів випускаються збудженими атомами. Теплова іонізація обумовлена сильним збудженням атомів при підвищенні температури газу. Електрони під впливом теплових коливань атомів зриваються зі своїх орбіталей.
Іонізація зіткненням можлива при зіткненні частинок (атомів, електронів та іонів) в стовпі дуги.
Анод НЕ емітує позитивно заряджених іонів. Тому анодний струм є чисто електронним. Піддається ударам електронів, температуру анод має велику температуру нагрівання, ніж катод. Протяжність анодної області становить 10 -4 см.