Возбуждение дуги - Страница 14

Способы дуговой сварки - Возбуждение дуги

Подробности

При обычных условиях, когда газы состоят из нейтральных частиц, они не проводят электрический ток, являются изоляторами. Однако если в газовой среде окажутся носители электрических зарядов электроны и ионы, изоляционные свойства нарушаются и газы становятся проводниками электрического тока. Процесс образования в газовой среде электрически заряженных частиц называется ионизацией, а газ, содержащий такие частицы, ионизированным. Различают три вида ионизации в газах: соударением, облучением (фотоионизация) и нагревом (термическая ионизация). Суть ионизации независимо от ее вида заключается в том, что за счет энергии, полученной нейтральным атомом газа тем или иным образом, этот атом теряет электрон и становится положительно заряженным ионом. Количество энергии, которое необходимо затратить для отрыва электрона от ядра атома, называют энергией ионизации; ее измеряют в электронвольтах. Эта энергия численно равна потенциалу ионизации, который измеряется в вольтах и характеризует величину напряженности внешнего электрического поля, при которой электрон приобретает энергию, равную энергии ионизации. Потенциал $ ионизации зависит от строения атома и различен для различных химических элементов. Чем меньше потенциал ионизации, тем легче оторвать электрон от атома. Ионизация при развитии дугового разряда сопровождается процессом эмиссии (испускания) электронов. Различают термоэлектронную эмиссию - испускание электронов с раскаленной поверхности катода, автоэлектронную эмиссию выход электронов с поверхности катода под действием внешнего электрического поля и эмиссию электронов в результате ударов положительных ионов, которые под действием электрического поля устремляются к катоду и передают его атомам энергию, достаточную для отрыва электрона. Оба процесса: эмиссия электронов и ионизация газа - лежат в основе » возбуждения, развития и устойчивого существования дугового разряда. Условия зажигания и горения дуги зависят от рода и полярности тока, химического состава электродов, состава и длины газового промежутка. Зажигание и горение дуги протекают лучше на постоянном токе. Однако независимо от рода тока напряжение зажигания дуги больше по величине, чем напряжение ее горения. При сварке плавящимся электродом возбуждение и горение дуги в основном проходят в парах металла, легко ионизируемых при высокой температуре. При сварке неплавящимся электродом в защитных газах горение дуги в большей мере поддерживается ионизацией защитного газа (аргона, гелия, их смеси, углекислого газа). В практике сварочных работ используют два основных способа возбуждения дуги: способ короткого замыкания и способ высоковольтного высокочастотного разряда. Способ короткого замыкания используют в основном при сварке плавящимся электродом. В момент касания электродом поверхности основного металла происходит замыкание электрической цепи вторичного контура источника питания дуги и в этой цепи возникает электрический ток. Из-за шероховатости поверхностей электрода и основного металла короткое замыкание происходит по отдельным выступам, плотность тока в которых оказывается достаточной для почти мгновенного расплавления выступающих участков. Между электродом и свариваемым изделием образуется жидкая перемычка расплава. При отводе электрода перемычка растягивается, сечение ее уменьшается, сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл этой перемычки нагреется до температуры кипения, она разрушается, образуя легко ионизируемые пары металла, в которых и развивается дуговой разряд. Процесс возникновения и развития дуги длится доли секунды. При сварке неплавящимся электродом процесс возбуждения дуги коротким замыканием аналогичен рассмотренному с той лишь разницей, что жидкая перемычка образуется за счет плавления только свариваемого металла. Вместо основного металла электрод можно замыкать на графитовую подкладку, тогда дуга возбудится в результате термоионизации и термоэлектронной эмиссии с мгновенно разогреваемого конца электрода. При втором способе возбуждения дуговой разряд развивается из искрового. Для создания искрового разряда используют специальное устройство - осциллятор, который представляет собой генератор высоковольтного (U = 2000...4000 В) высокочастотного (/ = 250 кГц) электрического разряда. Осциллятор подключают или параллельно газовому промежутку между электродом и изделием, или последовательно с этим промежутком. Напряженность электрического поля, создаваемого осциллятором между электродом и изделием, выше потенциала ионизации газа, что ведет к электрическому пробою газового промежутка. Создается ионизированный канал малого сечения, в котором развивается высокочастотный искровой разряд. Он обеспечивает развитие дугового разряда под действием электрического поля источника питания дуги и термических процессов при возрастании тока сварки. Поскольку работающий осциллятор - это мощный источник радиопомех, то после возбуждения дуги его отключают. Устойчивое (без перерыва) горение дуги легче достигается при ее питании постоянным током. При переменном токе устойчивость дуги может быть нарушена в момент перехода тока через нуль, т.е. при смене его полярности (направления). В этот момент температура газового промежутка и электрода уменьшается, что ведет к уменьшению степени ионизации газа, происходит его деионизация. При активной на грузке момент перехода тока через нуль совпадает с моментом перехода через нуль и напряжения на дуговом промежутке, что усугубляет процесс деионизации. Дуга в этих условиях может погаснуть и вновь не возбудиться. Один из путей, позволяющих облегчить условия повторных возбуждений дуги, - создание сдвига фаз между током дуги и напряжением за счет включения в сварочную цепь индуктивного сопротивления, например дросселя. В этом случае моменты перехода через нуль тока и напряжения не совпадают, в тот момент, когда ток дуги равен нулю, между электродом и свариваемым металлом действует напряжение, поддерживающее ионизацию газа на уровне, достаточном для подержания дуги при смене полярности тока. Индуктивное сопротивление, включенное в сварочную цепь, способствует не только повышению устойчивости горения дуги, но и ее стабильности, т.е. уменьшает колебания силы тока, возникающего по различного рода причинам. Поэтому в настоящее время некоторые сва) рочные источники питания дуги постоянным током (выпрямители) изготавливают с включением в сварочную цепь индуктивности. Это особенно необходимо, если производить полуавтоматическую сварку в углекислом газе: чем больше диаметр сварочной проволоки и сила тока, тем большая величина индуктивности должна быть в сварочной цепи.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER