1. Введение

Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов

Состояние вещества характеризуется взаимосвязью молекул и атомов. Различие свойств твёрдого, жидкого и газообразного состояния определяются различием средних расстояний между молекулами.

В твёрдом и жидком они очень малы (малая сжимаемость этих веществ), это состояние называется «конденсированным». В газах это расстояние велико, поэтому они могут легко сжиматься под действием внешнего давления. Этим же и объясняется различие в электропроводности конденсированного состояния (металлов) и газов.

В конденсированных веществах крайние электроны легко теряют связь с ядрами своих атомов и свободно перемещаются по веществу. Такие свободные электроны, называемые электронами проводимости, и являются носителями тока в проводнике.

В газах электроны притягиваются только к своим ядрам, поэтому при обычных условиях газы ток не проводят.

В электрической дуге (плазме) газ ионизирован, благодаря чему он, сохраняя способность сжиматься, приобретает электропроводность вещества, находящегося в конденсированном состоянии. Это и есть четвёртое агрегатное состояние вещества – плазма. В целом же плазма электрически нейтральна, так как сумма зарядов в любой части объёма равна нулю.

Сварочной дугой называют длительный разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твёрдыми или жидкими проводниками (электродами), который является концентрированным источником теплоты, используемым для плавления металла при сварке.

Электрические заряды в дуге переносятся электрически заряженными частицами – электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами.

Электроном называется материальная частица, обладающая отрицательным зарядом электричества. Масса электрона составляет –

m = 9,1.10^-28 г.

Положительным ионом называется атом или молекула потерявшая один или несколько электронов.

Отрицательным ионом называют частицу, присоединившую к себе избыточный электрон.

Особенности и условия горения сварочной дуги.

Как уже известно, из предыдущего материала, сварочная дуга представляет собой длительный разряд в газовой среде между находящимися под напряжением электродами. Процесс, при котором происходит образование положительных и отрицательных ионов называется ионизацией, а такой газ – ионизированным. Возникновение дуги длится доли секунды. Дуга , горящая между электродом и изделием называется свободной. Свободная дуга состоит из трёх зон: катодной с катодным пятном, служащим для эмиссии (выхода) электронов; анодной с анодным пятном, бомбардирующимся электродным потоком; и столба дуги, который занимает промежуточное положение между анодной и катодной зонами. Температура в зоне столба дуги достигает 6000 – 7000 ⁰С в зависимости от плотности тока (см. рис.).

Рис. 1. Схема строения свободной дуги:

1 – электрод; 2 – катодная зона; 3 – столб дуги; 4 - анодная зона; 5 – изделие;

l_д – длина дуги (расстояние от торца электрода до поверхности св. ванны).