Запалювання зварювальної дуги

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.

Запалювання зварювальної дуги
Запалювання зварювальної дуги

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.

Схожі статті