Характеристика плавящихся дуг

Ме-дуги характеризуются:

1. низкой температурой катода близкой к температуре кипения металла;

2. интенсивным испарением;

3. высокой плотностью тока А/см²;

4. блужданием и неустойчивостью катодного пятна;

5. катодным падением В;

6. температура столба дуги К;

7. наиболее вероятен механизм появления электронов – автоэлектронная эмиссия;

8. В – не зависит от ме.

W дуги характеризуется:

1) К;

2) А/см²;

3. дуги без катодного пятна;

4. катодное падение газ. среды;

5. К;

6. термоэлектронная эмиссия;

7. не больше 3…4В.

Магнитогидродинамика сварочной среды

На проводник длиной с током , находящегося в магнитном поле, действует сила Лоренца

,

где - магнитная индукция.

,

- магнитная постоянная.

Для неферромагнитных масс

.

Применительно к газовому разряду вектор элементарной силы , действующий на каждую частицу с зарядом , движущегося со скоростью

.

На единицу объема

.

Сила , действующая на частицу, будет перпендикулярна плоскости и . Эта сила не производит работы, но меняет направление скорости частицы. Поэтому в постоянном магнитном поле действует постоянное центростремительное ускорение . Эта сила заставляет двигаться частицу по Ларморовскому радиусу и если энергия частицы (ЭВ), то

.

Если есть ион с атомным весом , то

.

для протона.

.

Магнитное поле столба дуги

Собственный магнитный поток столба дуги, силовые явления которого концентрически охватывают столб, могут быть определены по правилу Буравчика, стабилизируя дугу в следствие Пинч-эффекта.

Пинч-эффект – это электромагнитное сжимающее давление, оно прямо пропорционально сечению электрода

,

- радиус электрода.

,

, [А²/см²].

Действие Пинч-эффекта должно уравновешиваться изнутри термическим давлением плазмы .

.

Магнитное поле сварочного контура

Сварочный контур – это сварочная цепь электрод – изделие – дуга – провода.

Явление отклонения дуги в ту или иную сторону называется магнитным дутьем.

Меры борьбы:

1. изменение места токоподвода;

2. изменение угла наклона электрода;

3. применение ферромагнитной массы;

4. наложение внешнего продольного магнитного поля;

5. применение переменного тока.

Дуга смещается в сторону наименьшей плотности магнито-силовых линий

Чем больше угол наклона электрода, тем сильнее дуга выдувается в сторону, противоположную наклона электрода.

При сварке дугой переменного тока создается система замкнутых вихревых токов. Вихревые токи создают свою магнитодвижущую силу, сдвинутую почти на 180⁰ по фазе по отношению к сварочному току. Результирующий магнитный поток контура оказывается значительно меньшим, чем при постоянном токе.

Дуга переменного тока

Она имеет свои особенности. Каждый полупериод, т.е. 0,01с при , электрический ток меняет свое направление, а напряжение полярность. Плавящийся электрод попеременно становится то катодом, то анодом. При прохождении напряжения через ноль, дуга гаснет и возбуждается вновь. В связи с нарушением температуры состояния торцев электрода и газа в дуговом промежутке для возбуждения дуги требуется , так как снижение температуры в дуговом промежутке уменьшает степень ионизации и электропроводность.

Повторное возбуждение дуги облегчается остаточной термоэлектронной эмиссией или ионизацией.

Условия возникновения активного катодного пятна на массивном изделии из-за интенсивного теплоотвода менее благоприятно, чем на катоде. Поэтому зажигание дуги в полупериоде, когда катод находится на изделии, более затруднено, чем когда катод находится на торце электрода.

.

При синусоидальном изменении напряжения между электродами, необходимая величина достигается за некоторый промежуток времени , в течение которого в межэлектродном пространстве ток не течет, т.е. дуга гаснет . Время в перерыве горения дуги тем больше, чем меньше время существования остаточной термоэмиссии с электродов, чем быстрее происходит распад плазмы, чем длиннее дуга и хуже динамические свойства источника питания.