2015-04-01
2582
 |
Электрическое сопротивление газового разряда не является постоянным, так как число заряженных в нем частиц зависит от интенсивности ионизации и, в частности от тока. Поэтому электрический ток в газах не подчиняется закону Ома и вольтамперная характеристика разряда является нелинейной. В зависимости от плотности тока вольтамперная характеристика может становится падающей, пологой и возрастающей. Электрические свойства дуги выражаются вольт – амперными характеристиками, приведенными на рис. 4.
На вольтамперной характеристике выделяют три участка. Каждый участок характеризует определенные особенности различных способов сварки. В зависимости от плотности тока на электроде вольтамперная характеристика дуги может становиться падающей, пологой и возрастающей. В I области при малых токах (примерно до 80 А) и свободной дуге с увеличением тока Id интенсивно возрастает число заряженных частиц главным образом вследствие разогрева и роста эмиссии катода и соответствующего ей роста объемной ионизации в столбе дуги. Сопротивление в столбе дуги уменьшается и падает нужное для поддержания разряда напряжение Ud; характеристика дуги является падающей.
|
|
|
Участок I до 50-80, А. Падающая характеристика. Дуга малоустойчивая и имеет ограниченное применение. Применяется для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.
Во II области при дальнейшем росте тока и ограниченном сечении электродов столб дуги сжимается, и объем газа, участвующего в переносе зарядов, уменьшается. Это приводит к меньшей скорости роста числа заряженных частиц и относительному снижению объемной ионизации. Напряжение дуги становится мало зависящим от тока, а характеристика – пологой.
Участок II свыше 80 до 800, А. Прямолинейная характеристика, имеет наибольшее применение. Напряжение на дуге мало зависит от изменения силы тока, сварка на этом участке имеет устойчивый характер. Для токов в диапазоне 80-200, А применяется для ручных дуговых способов. Для диапазона 180-800,А применяется преимущественно для автоматических и механизированных процессов сварки при высоких плотностях тока на электроде.
Сварка на высоких плотностях тока и плазменно-дуговые процессы соответствуют III области режимов дуги. Они характеризуются сильным сжатием столба дуги, а вольтамперная здесь – возрастающая, что указывает на увеличение энергии, расходуемой внутри дуги. В этом случае увеличение тока практически не может изменить числа заряженных частиц в дуге. Ее сопротивление становится почти постоянным: R=const. Высоко ионизированная сжатая плазма по своим свойствам проводимости близка к металлическому проводнику, Закон Ома вновь становится справедливым в его обычном виде.
|
|
|
Участок III свыше 1000, А. Возрастающая характеристика. Применяется преимущественно для автоматических, механизированных и плазменных процессов сварки при высоких плотностях тока на электроде.
Падающая и пологая характеристики типичны для дуги при ручной дуговой (РД) и газоэлектрической (РГЭ) сварке, а также при сварке на малых плотностях тока дуговой под флюсом (ДФ). Для видов сварки с высокими плотностями тока (МГЭ, ДФ, П) применяется возрастающая вольтамперная характеристика дуги.
Установлено, что градиент падения напряжения в столбе дуги, начиная с участка II постоянен, и при дуговой сварке электродами из низкоуглеродистой стали колеблется в пределах 20 – 40 В/см. Падение напряжения в столбе дуги пропорционально его длине ld:
 |
где a – сумма падений напряжения в прикатодной и прианодной области; b – падение напряжения на единицу длины столба дуги; lд – длина столба дуги, мм.
Как видно из на рис. 4, при уменьшении длины столба дуги (ld1 > ld2) напряжение на дуге снижается пропорционально l д.
Энергия, необходимая для поддержания постоянства дугового промежутка поступает от источника питания дуги. Температура столба дуги по его сечению неодинакова. Наибольшую температуру имеет центральная часть столба дуги Увеличение плотности тока приводит к увеличению температуры столба дуги. Так, при сварке под флюсом переменным током 450 А при диаметре электрода 5 мм температура столба дуги составляет 6000 К, а при диаметре электрода 2 мм – 7800 К. (К = о С+273,15)
