Электрическая дуга, ее строение и способы возбуждения

Вопрос № 21

Электрическая сварочная дуга – это мощный стабильный электрический дуговой разряд. Она характеризуется небольшой длиной от 1 до 10 мм, напряжением от 10 до 100 В и силой тока от 1 до 400 А.

Когда «-» на электроде, а «+» на изделии - такое подключение называется прямой полярностью.

Когда «+» на электроде, а «-» на изделии – обратная полярность. При обратной полярности подключения катод и анод, а также их зоны и активные пятна меняются местами.

При сварке на переменном токе с частотой 50 Гц через каждую сотую долю секунды электрический ток меняет направление, а напряжение меняет полярность.

Основные физико – химические процессы в сварочной дуге.

Возбуждение дуги при ручной сварке осуществляется прикосновением электрода к свариваемому изделию и после короткого замыкания отводом его на величину длины дуги или искровым разрядом от асциллятора при автоматической сварке под флюсом. Нагрев электрода при коротком замыкании вызывает термоэлектронную эмиссию и электрод – катод испускает электроды, которые разгоняются в межэлектронном пространстве под действием электрического поля в направлении анода.

Столкновение разогнавшихся в электрическом поле электронов с молекулами воздуха приводит к их деионизации – т.е. распаду на нейтральные атомы. Столкновение быстрого с нейтральным атомом приводит к выбиванию электрона из атома. При этом быстрый , потеряв кинетическую энергию, отскакивает как биллиардный шар. Потеряв 1, атом превращается в положительный ион, этот процесс называется ионизацией дуги. Ионизированный газ называется плазмой. Положительный ион, ускоряясь, летит к катоду и, сталкиваясьс медленным , захватывает его, превращаясь снова в нейтральный атом. Этот процесс называется деионизацией. - процесс деионизации. - положительный ион, -медленный электрон, -нейтральный атом, Ф – фотон. Процесс деионизации идет с выделением тепла виде излучаемых фотонов.

Для питания дуги применяют источники постоянного и переменного тока, имеющие специальную внешнюю вольт – амперную характеристику, которая может быть падающей, жесткой, возрастающей и идеализированной. Внешней называют зависимость напряжения от тока на выходных клеммах его электрической цепи.

Источники тока с падающей характеристикой необходимы для облегчения зажигания дуги за счет повышения напряжения холостого хода и ограничения напряжения короткого замыкания, чтобы не перегреть подводящую электрическую цепь и электрод, с которого может окрошиться покрытие.

Лучше всего приведенным требованиям удовлетворяют источники с идеализированной характеристикой. Для устойчивого горения дуги при высоких плотностях тока применяют источник тока м жесткой или даже возрастающей характеристикой при сварке плавящимся электродом.