Образование сварочной дуги

Образование сварочной дуги.

Сварочная дуга является концентрированным источником тепла, необходимым для

расплавления основного и присадочного металла.

Расстояние между электродом и металлом заполнено нейтральными атомами воздуха. Воздух при нормальных условиях не проводит электрический ток. Проводимость любого материала зависит от количества находящихся в нем свободных частиц — электронов и ионов. Электроны, положительные и отрицательные ионы в газах возникают при воздействии на них тепла, электрического поля, ультрафиолетовых лучей и т. д. Процесс образования электронов и ионов называется ионизацией. Прохождение электрического тока через газы называется электрическим газовым разрядом.

Рис. 1

При соприкосновении торца электрода с металлом происходит короткое замыкание. Торец электрода сильно нагревается за счет теплоты, которая выделяется при прохождении электрического тока через контакт, имеющий большое сопротивление. В момент отрыва электрода с его торца начинают отрываться электроны (это явление называется термоэлектронной эмиссией). Электроны, двигаясь со скоростью света к противоположному полюсу через воздушный промежуток (рис. 1), сталкиваются с атомами воздуха и разбивают их на положительные и отрицательные ионы. При этом выделяется большое количество тепла и лучистой энергии — ультрафиолетовых лучей. Температура дуги достигает 6000—8000°С. Образовавшиеся положительные и отрицательные частицы двигаются к противоположным полюсам. Часть положительных ионов достигает катодного пятна, а другая часть не достигает и, присоединяя к себе электроны, становится атомами (процесс образования нейтральных атомов называется рекомбинацией).

Таким образом, воздушный промежуток между торцом электрода и металлом заполняется заряженными частицами и начинает проводить сварочный ток, т. е. образуется дуга. Процесс возникновения дуги длится всего доли секунды.

Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд в ионизированной газовой среде, образованной между электродом и изделием (или между двумя электродами).

Необходимыми условиями для устойчивого горения дуги являются:

1. Наличие источника питания дуги, который позволяет быстро нагреть катод до температуры, необходимой для выхода электронов. Для этого источник питания должен иметь напряжение, необходимое для зажигания дуги 60—80 В (напряжение холостого хода).

2. Наличие необходимой степени ионизации в промежутке между электродом и металлом. Для повышения степени ионизации в состав покрытия электрода вводят легкоионизирующиеся вещества, например натрий, кальций.

Дуга, горящая без обрывов, называется стабильной. Стабильность горения дуги зависит от ряда причин: от длины дуги, рода тока, напряжения холостого хода, состава обмазки и т. д.

Закрепляющий материал.

I. Ответьте на вопросы.

1. Какие условия необходимы для зажигания дуги?

2. Что происходит в воздушном промежутке между электродом и металлом после касания электрода о металл?

3. Почему дуга имеет такую высокую температуру?

4. Какая дуга называется стабильной?

5. От чего зависит стабильность горения дуги?

6. Как повысить степень ионизации дугового промежутка?

7. Чему равна температура дуги?

8. Подумайте, можно ли возбудить дугу, не касаясь концом электрода о металл? Если да, то каким образом?

9. Зачем в обмазку электрода добавляют натрий?

II. Вставьте пропущенные слова в текст:

Сварочной дугой называется мощный _______________электрический __________ в _________ газовой среде, образованной между... и изделием (или двумя электродами).

III. Опишите процесс образования дуги, начиная с момента касания электрода о металл.