Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
но усиливается, если анод содержит легко испаряющиеся примеси, особенно примеси щелочных металлов. Возможна также эмиссия отрицательных ионов с металлов, покрытых электропроводными слоями металлов или полупроводниками типа оксидов. Если накаленный эмиттер находится в парах какого-либо металла, то атомы падают на поверхность эмиттера, ненадолго адсорбируются ею и затем испаряются вновь. Часть из них испаряется в виде ионов. Такое явление получило название поверхностной ионизации. В сварочных дугах ионный ток обычно невелик, однако при сварке легко испаряющихся материалов, например латуни, из которой интенсивно выгорает цинк, он может оказаться значительным.
1.3.1.6.3 Краткая характеристика приэлектродных зон
В переходных (приэлектродных) областях сварочных дуг отмечаются резкие изменения электрических, термических и других свойств по длине дугового разряда. Здесь существует переход от металлического проводника, в котором ток переносится исключительно электронами, к газообразному, в котором имеется как электронная, так и ионная проводимость. В дуговом разряде при высоких давлениях газа также существует переход от холодного электрода к весьма горячей плазме. При низких давлениях, наоборот, от сравнительно горячего электрода к холодному газу.
В устойчивом дуговом разряде температура электродов часто приближается к точке кипения электродного материала, и его пары могут добавляться к газовой среде. Поэтому вблизи электродов дуга будет гореть в смеси газов и паров, а давление здесь может быть значительно выше, чем в столбе.
Можно предполагать, что в большинстве случаев эмиссионный ток электронов с поверхности сварочных катодов будет складываться из собственно термоэлектронов, Шоттки-электронов, туннельных электронов и из вторичных электронов. В Ме-дугах при большой напряженности поля и низкой температуре плавления металла могут преобладать туннельные электроны, причем сильное поле вероятно также при наличии флюсовых диэлектрических пленок на катоде.
За исключением специальных случаев (например, угольная дуга), анод не эмитирует положительных ионов. Поэтому анодный ток чисто электронный. Вблизи анода сказывается избыток отрицательного пространственного заряда и появляется анодное падение потенциала Ua. Его значение определяется, в основном, энергией, потребляемой для образования положительных ионов в анодной области. В большинстве случаев Uа<Uк и для Ме-дуг Ua составляет 23В, Uк - примерно 1020В
Обычно в анодной области дуги выделение энергии значительно больше, чем в катодной (в 22,7 раза). Это учитывается технологами при выборе полярности электрода и изделия.
Таким образом, рассмотрение приэлектродных областей дуги показало, что катодная область, служащая источником электронов, определяет свойства дуги. Исходя из вида катодов, сварочные дуги целесообразно разделить на:
1)металлические (Me-дуги) в парах с плавящимися холодными катодами;
2)дуги в газах с неплавящимися термокатодами (например, вольфрамовая W-дуга).
Обычные Me-дуги характеризуются следующими, общими для них всех, признаками:
1)сравнительно низкой (менее 30004000К) температурой катода, близкой к температуре кипения электродного металла, и его интенсивным испарением;
2)высокой плотностью тока в пятне дуги (j100 А/мм2)
3)блужданием и неустойчивостью пятна на жидком металле электрода;
4)катодным падением напряжения, соразмеримым с потенциалом ионизации металлов (1020В); анодным падением напряжения, мало зависящим от материала электродов (23В);
5)температурой столба дуги около 5000К
6)наиболее вероятным механизмом появления электронов в катодной зоне при плотности тока j=104105 А/мм2 можно считать автоэлектронную эмиссию.
1.3.1.7 Элементы магнитогидродинамики сварочной дуги
1.3.1.7.1 Электромагнитные силы в дуге
Так как всякое перемещение заряженных частиц сопровождается появлением магнитных полей, то существуют они и в сварочной дуге. На проводник длиной l с током I, находящийся в магнитном поле, действует сила Лоренца F, направление которой можно определить для тока от плюса к минусу по правилу Ампера (левой руки):
F = BIl
где магнитная индукция B=?H. При ?=1 для неферромагнитной среды:
F = HIl
где Н напряженность магнитного поля.
Применительно к газовому разряду вектор элементарной силы , действующей на каждую частицу зарядом q, движущуюся со скоростью , будет определяться векторным произведением:
F = (q/c)[ ]
или на единицу объема:
F = (1/c)[]
где с скорость света. Сила перпендикулярна плоскости векторов и . Она не производит работы, но меняет направление скорости частицы. При этом в однородном магнитном поле (H = const) действуют постоянное центростремительное ускорение v2/r и сила mv2/r = (1/c)qvH.
Так как в столбе дуги могут быть два тока электронный и ионный, то сила будет направлена по-разному для каждой частицы при одинаковом направлении их скоростей. Но дрейфовые скорости электронов ve и ионов vi противоположны, и сила F для любой частицы оказывается направленной к центру дуги (рис. 11). Собственный магнитный поток столба дуги Фст , силовые линии которого концентрически охватывают столб и могут быть определены по правилу буравчика, стабилизируют дугу вследствие пинч-эффекта электромагнитного сжимающего давления. Распре