ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технология электродуговой сварки из "Справочник молодого сварщика " Электрический разряд в газе есть электрический ток, проходящий через газовую среду благодаря наличию свободных электронов, а также положительных и отрицательных ионов. Газы в нормальных условиях не проводят электрического тока. Это объясняется тем, что в обычных условиях газы состоят из нейтральных молекул и атомов, которые не являются носителями зарядов. Г азы электропроводны в том случае, если имеют в своем составе электроны, положительные и отрицательные ионы. Положительные ионы несут избыточный положительный заряд и образуются при потере нейтральным атомом или молекулой одного или нескольких электронов. Отрицательные ионы несут избыточный отрицательный заряд и образуются, если атом или молекула присоединяют к своей валентной оболочке один или несколько электронов. [c.136] Электроны, положительные и отрицательные ионы в газах возникают от воздействия на газ электрического поля, тепла, от прохождения через газ ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Процесс прохождения электрического тока через газ называется электрическим газовым разрядом. Процесс, при котором из нейтральных атомов и молекул образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а газ называется ионизированным. [c.136] В электрическорл газовом разряде различают ионизацию соударением, тепловую, фотоионизацию и ионизацию электрическим полем. Ионизация соударением заключается в том, что вышедшие с поверхности отрицательного полюса (катода) электроны движутся со скоростью света к аноду. При движении электроны соударяются о молекулы и атомы газа, образуя положительные и отрицательные ионы. Образовавшиеся положительные ионы движутся к катоду, а отрицательные — к аноду. [c.137] Фотоионизация заключается в том, что при воздействии на газовый промежуток световой энергии атомы и молекулы газа, поглощая кванты света, образуют электрически заряженные частицы — электроны и ионы. [c.137] Ионизация электрическим полем заключается в том, что электрическое поле, создаваемое сварочной дугой, действует на заряженные частицы газа и ускоряет их движение. [c.137] Электронная эмиссия подразделяется на автоэлект-ронную, термоэлектронную и фотоэлектронную. Термоэлектронная эмиссия — это процесс выхода электронов с поверхности металла благодаря высокой температуре. Чем выше температура металла, тем больше будет работа выхода электронов, тем больше число вырываемых электронов. [c.137] При автоэлектронной эмиссии извлечение электронов из металла происходит при помощи внешнего электрического поля. [c.137] Фотоэлектронная эмиссия заключается в том, что лучистая энергия, действующая на поверхности катода, сообщает электронам необходимую энергию для их выхода. [c.137] При соприкосновении торца электрода с изделием происходит короткое-замыкание. Так как торец электрода имеет неровную поверхность, замыкание происходит в отдельных точках торца электрода. В этих точках плотность тока достигает больших величин, за счет чего выделяется большое количество тепла, и металл мгновенно расплавляется. Расплавившийся металл в этом случае является проводником электрического тока между электродом и изделием. По мере отвода электрода от изделия зона расплавленного металла растягивается, а сечение ее уменьшается. При значительном отводе электрода от изделия жидкий мостик разрывается, и происходит вскипание металла. В этот момент разрядный промежуток заполняется нагретыми парами металла, электродного покрытия, и возникает сварочная дуга. Процесс возникновения дуги длится доли секунды. В момент разрыва жидкого мостика напряжение резко падает, а плотность тока увеличивается. [c.138] Увеличение тока и понижение напряжения происходят до определенного предела, затем дуговой разряд приобретает устойчивое состояние, и начинается горение дуги. [c.138] Сварочная дуга имеет три основные зоны катодную, столб дуги и анодную. Катодная зона является источником первичных электронов. [c.138] Поверхность электрода, из которой выделяются электроны, называется катодным пятном. Катод нагревается до температуры 2500—3000°С. [c.138] Анодная зона начинается у торца положительного электрода, в котором выделяется небольшой участок, называемый анодным пятном. Электроны, пришедшие на анодную поверхность, отдают металлу всю кинетическую энергию, поэтому температура анода всегда выше, чем катода анод накаляется до температуры 2500—4000°С. [c.138] Столб дуги располагается между катодной и анодной зонами. Температура столба дуги достигает 6000— 7000°С в завнсимости от плотности сварочного тока. [c.138] При питании дуги постоянным током наибольшее количество тепла выделяется в зоне анода (42—43%). В катодной зоне выделяется 36—38 % тепла. Остальное тепло (20—21%) выделяется в столбе дуги. [c.139] При сварке металлическим электродом температура в катодной зоне достигает около 2400°С, в анодной зоне — около 2600°С, в столбе дуги — около 6000°С. [c.139] При сварке на прямой полярности плюс (анод) подсоединяют к детали, а минус (катод) — к электроду. Если необходимо, чтобы на детали выделялось меньшее количество тепла, например при сварке тонколистовых конструкций, а такл е сталей, не допускающих перегрева (нержавеющие, высокоуглеродистые), то применяют сварку на обратной полярности. В этом случае минус (катод) присоединяют к свариваемой детали, а плюс (анод) —к электроду. При этом не только обеспечивается меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного металла за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода тепла. [c.139] Устойчивость горения сварочной дуги, питаемой переменным током, ниже, чем дуги, питаемой постоянным током. Это можно объяснить тем, что в процессе перехода тока через нуль и при перемене полярности в начале и а конце каждого полупериода дуга угасает. Однако переменный ток кроме экономических преимуществ (простота и меньшая стоимость оборудования) имеет и технологические преимущества. [c.139] При сварке на переменном токе полностью отсутствует магнитное дутье, которое значительно затрудняет сварку на большом постоянном токе. [c.139] Вокруг дуги образуются магнитные поля, отклоняющие ее. Это явление известно под названием магнитного дутья. [c.139] Вернуться к основной статье