ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Природа сварочной дуги из "Сварочное дело Сварка и резка металлов Изд2 " Электрическая дуга представляет собой один из видов электрических разрядов в газах, при котором наблюдается прохождение электрического тока через газовый промежуток под воздействием электрического поля. Прохождение электрического тока через газ возможно только при наличии в нем заряженных частиц — электронов и ионов. Возникновение заряженных частиц в дуговом промежутке обусловливается эмиссией (испусканием) электронов с поверхности отрицательного электрода (катода) и ионизацией находящихся в промежутке газов и паров. Электрическую дугу, используемую для сварки металлов, называют сварочной дугой. В отличие от обычной дуги сварочная дуга представляет собой электрический дуговой разряд в ионизированной смеси не только газов, но и паров металла и компонентов, входящих в состав электродных покрытий, флюсов и т.д. [c.24] Если ионизированный воздушный промежуток находится в электрическом поле, то подвижные газовые ионы приходят в движение и создают электрический ток. Однако при ионизации наступает динамическое равновесие, заключающееся в том, что в каждую единицу времени восстанавливается столько же молекул из ионов (молизация, рекомбинация), сколько распадается. Таким образом, как только прекращается действие ионизирующих факторов, исчезает электропроводность и ток прекращается. [c.24] Дуга является частью электрической сварочной цепи. При сварке на постоянном токе электрод, подсоединенный к положительному полюсу источника питания дуги, называют анодом, а к отрицательному — катодом. Если сварку ведут на переменном токе, то каждый из электродов является попеременно анодом или катодом. Промежуток между электродами называют областью дугового разряда, или дуговым промежутком] длину дугового промежутка — длиной дуги. Дуга, горящая между электродом и объектом сварки, является дугой прямого действия. Такую дугу принято называть свободной дугой в отличие от сжатой, поперечное сечение которой принудительно уменьшено за счет сопла горелки, потока газа и электромагнитного поля. [c.24] Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом также начинается с короткого замыкания. Из-за шероховатости поверхностей касание электрода с основным металлом происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющейся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродов . При быстром разведении электродов расплавленные перемычкй растягиваются и сужаются, вследствие чего плотность тока в них доходит в момент разрыва до такой величины, что обращает их в пар. При высокой температуре паров металла ионизация промежутка столь значительна, что при сравнительно небольшой разности потенциалов между концами электродов возникает дуговой разряд. Разряд поддерживается далее как стационарная устойчивая дуга в том случае, если сохраняются факторы, поддерживающие ионизацию дугового промежутка. [c.25] По длине дугового промежутка можно выделить три области (рис. 2.1) катодную, анодную и находящийся между ними столб дуги. Катодная область включает в себя нагретую поверхность катода, называемую катодным пятном, и часть дугового промежутка, примыкающую к ней. Протяженность катодной области мала, но она характеризуется повышенной напряженностью и протекающим в ней процессом эмиссии электронов, являющимся необходимым условием существования дугового разряда. [c.25] Температура катодного пятна на стальных электродах достигает 2400... 2700°С. [c.25] В катодном пятне выделяется до 38% общей теплоты дуги. Основным физическим процессом в этой области является разгон электронов. [c.25] Падение напряжения в катодной области составляет 10...20 В. [c.25] Столб дуги, расположенный между катодной и анодной областями, имеет наибольшую протяженность в дуговом промежутке. Основным процессом здесь является ионизация, или образование заряженных частиц газа. Этот процесс происходит в результате соударения электронов и нейтральных частиц газа. При достаточной энергии соударения частицы газа теряют электроны и образуют положительные ионы. Такую ионизацию называют ионизацией соударением. Соударение может произойти и без ионизации, тогда энергия соударения вьщеляется в виде теплоты и идет на повышение температуры дугового столба. Образующиеся в столбе дуги заряженные частицы движутся к электродам электроны — к аноду, ионы — к катоду. Часть положительных ионов достигает катодного пятна, другая их часть не достигает катода и, присоединяя к себе отрицательно заряженные электроны, образует нейтральные атомы. Такой процесс нейтрализации частиц называют рекомбинацией. В столбе дуги при всех условиях горения наблюдается устойчивое равновесие между процессами ионизации и рекомбинации. В целом столб дуги нейтрален, так как в каждом его сечении одновременно находятся равные количества противоположно заряженных частиц. Температура столба дуги достигает 6000... 8000°С и более — в зависимости от плотности сварочного тока. Падение напряжения в столбе изменяется в пределах 10...50 В/см, зависит от состава газовой среды и уменьшается с введением в нее легкоио-низующихся компонентов. К ним относятся щелочные и щелочноземельные металлы (Са, На, К и др.). [c.26] Значения и,., 4 Е практически зависят лишь от материала электродов и состава среды дугового промежутка и при их неизменности остаются постоянными при разных условиях сварки. В связи с малой протяженностью катодной и анодной областей можно считать практически 1 /д, где /д —длина дуги. Тогда справедливо выражение 11 = а + /д, где а - + и , Ь = Е. Отсюда следует, что напряжение дуги прямым образом зависит от ее длины. [c.26] Дугу называют короткой, если длина ее составляет 2...4 мм. Длина нормальной дуги составляет 4...6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют длинной. [c.27] Вернуться к основной статье