Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
?астолько сильно нагрето, что становится способным к электронной эмиссии при приложении напряжения в 6070В. Для возникновения сварочной дуги как газового разряда необходимо наличие заряженных частиц, направленное движение которых и будет электрическим током. Явлением, обеспечивающим появление этих частиц, является ионизация.
При сварке плавящимся электродом обычно используют дугу размыкания, а при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом высокочастотный вспомогательный разряд от осциллятора. Импульс высокого напряжения получают обычно с помощью конденсатора. Угольную дугу возбуждают чаще всего, используя третий электрод.
1.3.1.2 Строение сварочной дуги и ее вольтамперная характеристика
В самостоятельном разряде, начиная с токов выше нескольких микроампер, наблюдается неравномерное распределение электрического поля в межэлектродном пространстве, состоящем из трех зон (рис. 5): катодной 1, анодной 2 и столба разряда 3. На электродах часто наблюдаются пятна анодное А и катодное К. Скачки потенциала Uк и Ua обусловлены скоплениями пространственного заряда (рис. 6) и повышенным сопротивлением этих зон по сравнению со столбом. В длинной дуге можно отчетливо различить три указанные выше области, причем основные свойства столба мало зависят от процессов в катодной и анодной зонах. В связи с этим, в дальнейшем отдельно рассмотрены явления в столбе дуги и в пограничных областях катодной и анодной. Для коротких дуг, где влияние процессов, происходящих у одного электрода, простирается до второго электрода, подразделение дуги на отдельные части, очевидно, становится бесполезным. В газовом промежутке между двумя электродами заряженные частицы могут возникнуть во всех трех зонах, но главным образом они появляются в результате процессов эмиссии на катоде и объемной ионизации в столбе дуги. В связи с ограниченностью эмиссии электронов столб дуги (как и любой проводник) вдали от катода сохраняет по отношению к нему положительный потенциал, поэтому часто его называют положительным столбом. В то же время не следует забывать, что плазма столба обычно квазинейтральна.
Для газового разряда сопротивление не является постоянным (Rconst), так как число заряженных частиц в нем зависит от интенсивности ионизации и, в частности, от тока. Поэтому электрический ток в газах не подчиняется закону Ома и вольтамперная характеристика разряда для газов является обычно нелинейной.
В зависимости от плотности тока вольтамперная характеристика дуги может становиться падающей, пологой и возрастающей (рис. 7). В I области при малых токах (примерно до 100А) и свободной дуге с увеличением тока Iд интенсивно возрастает число заряженных частиц главным образом вследствие разогрева и роста эмиссии катода, а следовательно, и соответствующего ей роста объемной ионизации в столбе дуги. Сопротивление столба дуги уменьшается, и падает нужное для поддержания разряда напряжение (Uд); характеристика дуги является падающей.
Во II области при дальнейшем росте тока и ограниченном сечении электродов столб дуги несколько сжимается, и объем газа, участвующего в переносе зарядов, уменьшается. Это приводит к меньшей скорости роста числа заряженных частиц. Напряжение дуги становится мало зависящим от тока, а характеристика пологой. Первые две области токов охватывают дуги с так называемым отрицательным электрическим сопротивлением. Падающая и пологая характеристики типичны для дуги при ручной дуговой (ДР) и газоэлектрической (ГЭ) сварке, а также вообще для сварки при малых плотностях тока, в том числе и дугой под флюсом (ДФ).
Сварка на высоких плотностях тока и плазменно-дуговые процессы соответствуют III области режимов дуги. Они характеризуются сильным сжатием столба дуги, а вольтамперная кривая здесь возрастающая, что указывает на увеличение энергии, расходуемой внутри дуги.
В сильноточных сжатых дугах ионизация газа в столбе может достигать значений, близких к 100%, а термоэмиссионная способность катода исчерпана. В этом случае увеличение тока практически уже не может изменить числа заряженных частиц в дуге. Ее сопротивление становится положительным и почти постоянным: R=const. Высокоионизированная сжатая плазма по своим свойствам близка к металлическому проводнику. Закон Ома вновь становится справедливым в его обычном виде.
1.3.1.3 Элементарные процессы в плазме дуги. Ионизация и деионизационные процессы в дуге
После возбуждения разряда ионизация в газе может происходить в основном двумя путями: взаимным соударением частиц и поглощением квантов энергии (фотоионизация).
Одновременно идут процессы деионизации, т. е. образование нейтральных частиц при взаимодействии ионов и электронов.
Электрическое поле дуги напряженностью Е сообщает за 1 с энергию jE электронам и ионам в 1м3 столба. Электроны в связи с подвижностью воспринимают наибольшую часть этой энергии и в результате соударений передают ее атомам и ионам. Возможны два рода соударений упругие и неупругие:
Электрон, который близко подходит к атому, отталкивается электронным облаком, но нарушает, в свою очередь, расположение облака. Окончательный результат зависит от скорости электрона (его энергии и направления движения).
1)медленный электрон легко отражается, а атомное электронное облако претерпевает лишь незначительное возмущение; это так называемое упругое соударение. Классически его можно представить как столкновение двух идеально упругих шаров, обменивающихся кин