Электрическая дуга - мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере
газов и паров металла, покрытий, флюса.
В обычных условиях воздух, как и все газы, обладает весьма слабой электропроводностью.
Это объясняется малой концентрацией свободных электронов и ионов. Поэтому для того, чтобы
вызвать в воздухе или в газе мощный электрический ток, то есть электрическую дугу,
необходимо ионизировать воздушный промежуток (или другую газовую среду) между
электродами.
Ионизация может происходить в результате электронной эмиссии. При этом имеющиеся в
металле в большом количестве свободные электроны, обладая достаточной кинетической
энергией, переходят в газовую среду межэлектродного пространства и способствуют его
ионизации за счёт столкновения быстродвижущихся электронов с молекулами газов и других
элементов, находящихся в межэлектродном пространстве.
Некоторую роль в создании потока электронов может играть и "бомбардировка" катода
положительными ионами, достигающими электрода с достаточным запасом энергии.
При высоких температурах значительная часть молекул газа обладает достаточной
энергией для того, чтобы при столкновениях могла произойти их ионизация; кроме того, с
повышением температуры увеличивается общее число столкновений между молекулами газа.
Количество заряженных частиц в межэлектродном пространстве может быть увеличено,
путём введения в зону горения дуги веществ, обладающих низким потенциалом ионизации. К
таким веществам относят: калий, натрий, барий, литий, алюминий и др.
Таким образом, электропроводность воздушного промежутка между электродами, а отсюда
и устойчивость горения дуги, обеспечиваются эмиссией катода и объёмной ионизацией газов в
зоне дуги, благодаря которым в дуге перемещаются мощные потоки заряженных частиц.
Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает три этапа: короткое замыкание
электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3 - 6 мм и возникновение устойчивого
дугового разряда.
При сварке неплавящимся электродом возможно зажигание дуги с помощью
высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающего его
первоначальную ионизацию. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник
высокочастотного переменного тока высокого напряжения - осциллятор.
Столб дуги, расположенный между катодной и анодной зонами, состоит из раскалённых и
ионизированных частиц. Температура в этой зоне достигает 6000 - 7000 0С в зависимости от
плотности тока при ручной дуговой сварке покрытыми электродами; при сварке же
вольфрамовыми электродами в среде аргона средняя температура в центре столба достигает
15000 0С, а в гелии - 20000 0С.
При питании дуги постоянным током наибольшее количество теплоты выделяется в зоне
анода. Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряженными
частицами, чем катод, а при столкновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля
общего количества теплоты.
Разная температура катодной и анодной зон и разное количество теплоты, выделяющейся
в этих зонах, используется при решении технологических задач. При сварке деталей, требующих
большого подвода теплоты для подогрева кромок, применяют прямую полярность. При сварке
тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева
(высокоуглеродистые, нержавеющие, жаропрочные и др.), применяют сварку током обратной
полярности. При этом не только обеспечивается меньший нагрев свариваемой заготовки, но
и ускоряется процесс расплавления электродного материала.
| Автобиография | Работа магистра | Ссылки по теме | Отчет | Индивидуальное задание |