Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
ых процессов и термодинамики плазмы показал следующее:
1)в сварочных дугах имеются три характерные зоны катодная, анодная и столб дуги;
2)столб сварочных дуг при атмосферном давлении представляет собой плазму с локальным термическим равновесием, квазинейтральностью и свойствами идеального газа. В столбе вакуумных сварочных дуг термическое равновесие может не наблюдаться, т.е. Те>(Тi=Тд);
3)с помощью физики элементарных процессов в плазме определяют потенциал ионизации газов Ui, эффективное сечение взаимодействия атомов с электронами (по Рамзауэру) Qe и отношение квантовых весов а2. С использованием термодинамических соотношений определяют эффективный потенциал ионизации U0, температуру плазмы столба Т, напряженность поля Е и плотность тока j в нем.
Приближенные формулы позволяют оценивать значения параметров столба сварочной дуги и влияние отдельных факторов процесса.
1.3.1.6 Приэлектродные области дугового разряда
1.3.1.6.1 Эмиссионные процессы в катодной зоне. Виды электронной эмиссии
Приэлектродные области электрического разряда катодная и анодная представляют собой переходные зоны между твердыми (или жидкими) поверхностями электродов и плазмой разряда. В катодной области сварочных дуг, как предполагается, в основном, протекают эмиссионные процессы.
Известны следующие виды эмиссии электронов твердыми телами:
1)термоэлектронная;
2)автоэлектронная (или электростатическая);
3)фотоэлектронная (или внешний фотоэффект);
4)вторичная, возникающая при бомбардировке твердого тела тяжелыми частицами (атомами, ионами) или потоком первичных электронов.
5)экзоэлектронная эмиссия. Она возникает на поверхностях, обработанных с введением энергии извне (при резании и т. п.).
В сварочных дугах превалируют процессы термо- и автоэлектронной эмиссии.
Явление термоэлектронной эмиссии заключается в испускании всеми металлами при достаточно высоких температурах электроны, число которых быстро возрастает с повышением температуры. Механизм этого явления заключается в следующем: электроны проводимости свободно перемещаются по всему объему металла, но не могут выходить за его пределы. Этому препятствует электрическое поле, действующее в узкой зоне, которую называют поверхностным потенциальным барьером или просто барьером; форма и высота его могут быть определены при вычислении работы, необходимой для удаления электрона из металла работы выхода. Наличие внешнего электрического поля снижает значение этой работы (эффект Шоттки). Сообщение электронам энергии (при сварке это термоэнергия, выделяющаяся при прохождении электрического тока через площадь контакта при коротком замыкании), приводит к эмиссии электронов.
Явление автоэлектронной эмиссии основано на туннельных переходах электронной эмиссии с заострений и шероховатостей металлической поверхности под действием внешнего электростатического поля. Объясняются эти переходы волновой природой электронов.
Фотоэлектронная эмиссия является следствием повышения энергии электронов в результате поглощения ими квантов внешнего излучения (света). При этом энергия отдельных электронов оказывается настолько большой, что некоторые из них преодолевают поверхностный барьер и оказываются эмитированными. Явление это носит название внешнего фотоэффекта. В обычных сварочных дугах фотоэмиссия мало поддается количественному расчету и играет незначительную роль в балансе энергии.
1.3.1.6.2 Физические явления в приэлектродных областях
Поверхности сварочных электродов обычно покрыты твердыми и жидкими оксидами, пленками шлака и т. д., которые сильно влияют на работу выхода. Некоторые покрытия, например торий, лантан, барий на вольфраме, заметно улучшают эмиссионные свойства. Другие, наоборот, адсорбируясь на поверхности металлического катода, резко снижают эмиссию (например, кислород). Увеличение эмиссии объясняется созданием у поверхности эмиттера дипольного слоя, обращенного положительным зарядами наружу. Возникающее при этом электростатическое поле способствует увеличению Шоттки-электронов и туннельных электронов.
Эмиссионные свойства поверхности всякого катода (термо-, авто- и фотоэлектронного) неодинаковы. На ней существуют участки с различной работой выхода электронов. Различие плотности тока в отдельных участка катода, особенно при низких температурах, доходит до такой степени, что практически весь эмиссионный ток течет только через участки с наименьшей работой выхода. Это явление, заметное и у чистых металлов, но особенно резко выраженное у пленочных катодов, называют эмиссионной пятнистостью.
Обнаружено, что относительный коэффициент вторичной эмиссии ?вт с окисленной поверхности алюминия, обработанной парами цезия, т.е. с поверхности металла, покрытой тонкой, плохо проводящей пленкой, иногда достигает огромных значений (?вт = 1001000). Это же наблюдается при создании положительного заряда на пленке любым другим способом, в том числе осаждением положительных ионов газа, что весьма возможно для условий сварочной дуги в парах металлов. При толщине пленки порядка 1мкм среднее значение напряженности поля достигает в ней 106107В/см, что может обеспечивать появление Шоттки-электронов и возникновение электростатической эмиссии.
С анода, изготовленного из очень чистого и слабо испаряющегося металла, происходит небольшая эмиссия положительных ионов. Она значитель