Строение сварочной дуги.

Дуга прямого действия постоянного тока, горящая между металлическим электродом (катодом) и свариваемым металлом (анодом), имеет несколько ясно различимых областей (рис. 5). Электропроводный газовый канал, соединяющий электроды, имеет форму усеченного конуса или цилиндра. Его свойства на различных расстояниях от электродов не одинаковы. Тонкие слои газа, примыкающие к электродам, имеют сравнительно низкую температуру. В зависимости от полярности электрода, к которому они примыкают, эти слои называются катодной (2) и анодной (4) областями дуги. Протяженность катодной области l_к определяется длиной свободного пробега нейтральных атомов и составляет примерно 10^-5 см. Протяженность анодной области l_а, определяется длиной свободного пробега электрона и составляет примерно 10^-3 см. Между приэлектродными областями располагается наиболее протяженная, высокотемпературная область разряда — столб дуги (3).

На поверхности катода и анода образуются пятна, называемые, соответственно катодное (1) и анодное (5) пятно, являющиеся основаниями столба дуги, через которые проходит весь сварочный ток. Электродные пятна выделяются яркостью свечения при сравнительно невысокой их температуре

(2600 – 3200 С). Температура в столбе дуги достигает 6000 – 8000 С. Напряжение, приложенное к дуге U_д, распределяется между ее областями неравномерно. Значительная часть его приходится на приэлектродные области, что указывает на высокую напряженность электрического поля в них. Так, в катодной области падение напряжения составляет 8–14 В, а напряженность поля достигает величины порядка 10⁶ В/см. В анодной области эти параметры оцениваются значениями, соответственно 2–6 В и 10⁴ В/см. Поэтому процессы, протекающие в приэлектродных областях, играют первостепенную роль в механизме преобразования электрической энергии источников питания в тепловую и передачи ее электродам.

Общая длина сварочной дуги 1_д, равна сумме длин всех трех ее областей:

(l_д = 1_к + 1_с + 1_а) и для реальных условий составляет 2–6 мм.

Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается из суммы падений напряжений в отдельных областях дуги ( U_д = U_к + U_с + U_а ) и находится в пределах от 20 до 40 В, Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины описывается уравнением U_д = a + b , где а – сумма падений напряжений в катодной и анодной областях, В; – длина столба дуги, мм; b — удельное падение напряжения в дуге, отнесенное к 1 мм длины столба дуги, В/мм.

Поиск по сайту: