Чем переносится электрический заряд в сварочной дуге

Чем переносится электрический заряд в сварочной дуге

Перенос — электрический заряд

Частицами, осуществляющими перенос электрических зарядов в сварочной дуге, являются электроны, положительно и отрицательно наряженные ионы. [31]

Электрическая работа по переносу электрического заряда из одной точки в другую равна разности потенциалов между данными точками. [32]

Последнее связано с переносом электрических зарядов через границу раздела электрод — раствор и образованием ионного двойного слоя, аналогичного двойному ионному слою на границе электрохимически активного металла в растворе его ионов. Следует заметить, что сама платина, будучи инертным металлом, не принимает участия в установлении электродного равновесия. Положение этого равновесия определяют два фактора: парциальное давление газообразного водорода, насыщающего раствор, и активность ионов водорода в растворе. [33]

Трибоэлектричество связано с переносом электрического заряда и возникает при соприкосновении двух различных материалов, причем этот эффект сильно увеличивается при их трении друг о друга. Частицы пыли притягиваются к отформованным изделиям, инородные частицы попадают в наносимый полимерный слой, полимерная стружка прилипает к отливкам, с которых срезаются литники, пленки обвиваются вокруг роликов и прилипают к приводным ремням и направляющим пластинам. Волокно при формовании накапливает заряд, препятствующий его дальнейшей переработке на стадиях вытяжки и прядения. Когда накопленный заряд достигает больших значений, он может разряжаться на близлежащие предметы с образованием искры, вызывая пожары, или ударять при прикосновении. [35]

Последнее связано с переносом электрических зарядов через границу раздела электрод — раствор и образованием ионного двойного слоя, аналогичного двойному ионному слою на границе электрохимически активного металла в растворе его ионов. Следует заметить, что сама платина, будучи инертным металлом, не принимает участия в установлении электродного равновесия. Положение этого равновесия определяют два фактора: парциальное давление газообразного водорода, насыщающего раствор, и активность ионов водорода в растворе. [36]

В отличие от металлов перенос электрического заряда в растворах электролитов связан с переносом вещества самого электролита и выделением этого вещества на электродах. [37]

Ток проводимости равен скорости переноса электрического заряда q через выделенную площадку: / dqldt. В любой электрической цепи существует ток проводимости, но могут отсутствовать токи смещения. [38]

Посторонний электролит участвует в переносе электрических зарядов , и миграционный ток, обусловленный движением растворяющихся катионов, становится меньше. [39]

Собственно полимерная цепь в переносе электрических зарядов не участвует. Поэтому электропроводность полимеров в значительной степени зависит от присутствия изкомолекулярных примесей, которые могут служить источником возникновения ионов. Влияние химического строения полимеров сказывается на подвижности ионов лишь косвенно. [40]

Собственно полимерная цепь в переносе электрических зарядов не участвует. Поэтому электропроводность полимеров в значительной степени зависит от присутствия низ-комолекулярцых примесей, которые могут служить источником ионов. Влияние химического строения полимеров сказывается на подвижности ионов лишь косвенно. [41]

Иногда через границу раздела фаз перенос электрических зарядов вообще невозможен. Несмотря на это, образование двойного слоя и межфазной разности потенциалов наблюдается и в этом случае. [43]

При протекании электрохимических процессов происходит перенос электрических зарядов через границу металл-коррозионная среда. В связи с этим скорости окисления металла или восстановление окислителя удобно представлять в единицах силы тока. [44]

Фарадеем В отличие от металлов перенос электрического заряда в растворах электролитов связан с переносом вещества самого электролита и выделением этого вещества на электродах. [45]

Электрические заряды в сварочной дуге переносятся заряженными частицами – электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами. Процесс, при котором в газе образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а такой газ – ионизированным. Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом. Из-за шероховатости поверхности электродов касание при коротком замыкании происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющейся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, сечение ее уменьшается, электрическое сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл перемычки достигает температуры кипения, пары металла легко ионизируются и возникает дуга. Возникновение дуги длится доли секунды.

Читайте также:  Классное тесто для пельменей

Дуга, горящая между электродом и изделием на воздухе, называется свободной. Свободная дуга (рис. 13) состоит из трех зон: катодной с катодным пятном, служащим для эмиссии (выхода) электронов; анодной с анодным пятном, бомбардирующимся электронным потоком, и столба дуги, который занимает промежуточное положение между катодной и анодной зонами.

Рис. 13. Схема строения свободной дуги: 1 – электрод; 2-катодная зона; 3-столб дуги; 4-анодная зона; 5 – изделие; /д – длина дуги (расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны)

Температура в зоне столба дуги при сварке достигает 6 000-7 000 °С в зависимости от плотности сварочного тока. Сварочные дуги классифицируются:

по применяемым электродам – дуга с плавящимся электродом и с неплавящимся электродом;

по степени сжатия дуги – свободная и сжатая дуга;

по схеме подвода сварочного тока – дуга прямого и косвенного действия;

по роду тока – дуга переменного тока (однофазная и трехфазная) и дуга постоянного тока;

по полярности постоянного тока – дуга на прямой полярности и дуга на обратной полярности;

по виду статической вольтамперной характеристики – дуга с падающей, жесткой и возрастающей характеристикой (рис. 14).

Дугу называют "короткой", если длина ее составляет 2-4 мм. Длина "нормальной" дуги 4-6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют "длинной".

Рис. 14. Статическая вольт-амперная характеристика дуги в общем виде

Контрольные вопросы:

1. Назовите три основных состояния вещества и в чем их различие.

2. Почему газы в обычных условиях не проводят электрический ток?

3. Что называют сварочной дугой?

4. Чем переносятся электрические заряды в сварочной дуге?

5. Расскажите о зажигании дуги.

6. Расскажите о строении свободной дуги.

7. Расскажите о классификации сварочных дуг.

8. Какие дуги называются "короткими", "нормальными" и "длинными"?

2. Условия зажигания и устойчивого горения дуги

Сварочная дуга должна иметь определенные технологические условия, обеспечивающие ее быстрое зажигание, устойчивое горение, малую чувствительность к изменениям ее длины в определенных пределах, быстрое повторное зажигание (возбуждение) после обрыва, необходимое проплавление основного металла.

Условия зажигания и устойчивого горения дуги зависят от таких факторов, как состав обмазки при сварке штучными электродами, род тока (постоянный или переменный), прямая или обратная полярность при сварке на постоянном токе, диаметр электрода, температура окружающей среды.

Для зажигания дуги требуется напряжение большее по величине, чем напряжение для горения дуги. Напряжение, подводимое от источника питания к электродам при разомкнутой сварочной цепи, является напряжением холостого хода. При сварке на постоянном токе напряжение холостого хода не превышает 90 В, а на переменном токе – 80 В. В момент горения дуги напряжение, подаваемое от источника питания, значительно снижается и достигает величины, необходимой для устойчивого горения дуги. В процессе горения дуги ток и напряжение находятся в определенной зависимости.

Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи, при условии постоянной длины дуги, называют статической вольтамперной характеристикой дуги, которая графически представлена на рис. 14.

В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается, так как при повышении силы тока увеличивается поперечное сечение столба дуги и его проводимость. Вольт-амперная характеристика будет падающей и дуга горит неустойчиво. В области 2 (100-1 000 А) при увеличении тока напряжение сохраняет постоянную величину, так как поперечное сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Вольт-амперная характеристика будет жесткой, дуга горит устойчиво, и обеспечивается нормальный процесс сварки. В области 3 (свыше 1 000 А) увеличение тока вызывает возрастание напряжения, так как увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна из-за ограниченного поперечного сечения электрода, при этом вольт-амперная характеристика будет возрастающей. Дуга с возрастающей вольт-амперной характеристикой используется при сварке под флюсом и в защитных газах.

Читайте также:  Сколько стоит продуть батареи

Рис. 15. Вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали: кривые (а, б); при автоматической сварке под флюсом: кривые (в, г); кривая (д): вольт-амперная характеристика источника питания; точка 1 – точка устойчивого горения дуги

Для примера на рис. 15 приведена вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке штучным электродом низкоуглеродистой стали и автоматической сварке под флюсом при высоких плотностях тока.

Таким образом, первым условием зажигания и горения дуги является наличие электрического источника питания дуги достаточной мощности, позволяющего быстро нагревать катод до высокой температуры при возбуждении дуги.

Более полная стабилизация горения дуги достигается также при достаточной степени ионизации столба дуги, поэтому вторым условием для зажигания и горения дуги является наличие ионизации столба дуги за счет введения в состав покрытия штучных электродов или в состав флюсов таких элементов, как калий, натрий, барий, литий, алюминий, кальций и др. Эти элементы обладают низким потенциалом ионизации и в момент зажигания дуги способствуют быстрому ее возникновению.

Третьим условием устойчивости горения дуги при сварке на переменном токе является наличие в сварочной цепи дросселя (повышенной индуктивности). Это объясняется тем, что в сварочной цепи переменного тока, имеющей только омическое сопротивление, в процессе горения дуги образуются обрывы (100 обрывов дуги в секунду при промышленной частоте переменного тока 50 Гц). При включении дросселя в сварочную цепь переменного тока происходит сдвиг фаз между напряжением источника питания и током, горение дуги относительно стабилизируется.

При сварке на постоянном токе зажигание и горение дуги протекают несколько лучше, чем при сварке на переменном токе.

В сварочную цепь постоянного тока также включают дроссели для улучшения стабильности горения дуги.

Однако полная стабилизация горения дуги достигается в точке пересечения вольт-амперных характеристик дуги и источника питания. Эта точка будет определять устойчивое горение дуги (см. рис. 15).

Для улучшения возбуждения дуги применяют специальные высокочастотные устройства – осцилляторы, а для обеспечения надежного повторного возбуждения дуги применяют специальные генераторы импульсов высокого напряжения (стабилизаторы).

Зажигание и устойчивое горение дуги при любом роде тока зависит от динамической характеристики источника питания дуги. Источник питания должен поддерживать горение дуги при наличии возмущений в виде изменения напряжения в сети и обеспечивать регулирование сварочного процесса в зависимости от состояния поверхности свариваемого изделия и скорости подачи сварочной проволоки.

Технические особенности горения дуги на постоянном или переменном токе выражаются в том, что дуга, как гибкий газовый проводник, может отклоняться от нормального положения под воздействием магнитных полей, создаваемых вокруг дуги и в свариваемом изделии. Магнитные поля воздействуют на движущиеся заряженные частицы столба дуги и тем самым воздействуют на всю дугу. Такое явление принято называть магнитным дутьем. Магнитные поля оказывают отклоняющее воздействие на дугу при неравномерном и несимметричном расположении поля относительно дуги, особенно при сварке на постоянном токе. На рис. 16 показано влияние места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги.

Состояние любого вещества характеризуется взаимосвязью молекул и атомов. Различают три основных состояния: твердое, жидкое и газообразное. В каждом случае расстояние между молекулами будет различным. В твердом и жидком состояниях расстояния между молекулами очень малы, этим объясняется малая сжимаемость этих веществ и общее их название – «конденсированное состояние». В газах расстояние между молекулами значительно больше, поэтому они могут сравнительно легко сжиматься под воздействием внешнего давления. Этим объясняется различие в электропроводности газов и веществ, находящихся в конденсированном состоянии. В твердых и жидких веществах крайние электроны, далеко отстоящие от ядра своих атомов, легко теряют связь с ядром и свободно перемещаются по веществу. Такие свободные электроны называются электронами проводимости и являются носителями тока в проводнике. В газах электроны притягиваются только к своим ядрам, поэтому при обычных условиях газы ток не проводят, но в электрической дуге газы ионизируются и приобретают электропроводность.
Сварочной дугой называют разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твердыми или жидкими проводниками (электродами), который является концентрированным источником теплоты и используется для расплавления металла при сварке.
Электрические заряды в сварочной дуге переносятся заряженными частицами – электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами. Процесс, при котором в газе образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а такой газ – ионизированным. Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом. Из-за шероховатости поверхности электродов касание при коротком замыкании происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющейся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, сечение ее уменьшается, электрическое сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл перемычки достигает температуры кипения, пары металла легко ионизируются и возникает дуга. Возникновение дуги длится доли секунды.
Дуга, горящая между электродом и изделием на воздухе, называется свободной. Свободная дуга (рис. 13) состоит из трех зон: катодной с катодным пятном, служащим для эмиссии (выхода) электронов; анодной с анодным пятном, бомбардирующимся электронным потоком, и столба дуги, который занимает промежуточное положение между катодной и анодной зонами.

Читайте также:  Как подключить бойлер к душу

Рис. 13. Схема строения свободной дуги: 1 – электрод; 2—катодная зона; 3—столб дуги; 4—анодная зона; 5 – изделие; /д – длина дуги (расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны)
Температура в зоне столба дуги при сварке достигает 6 000—7 000 °С в зависимости от плотности сварочного тока. Сварочные дуги классифицируются:
по применяемым электродам – дуга с плавящимся электродом и с неплавящимся электродом;
по степени сжатия дуги – свободная и сжатая дуга;
по схеме подвода сварочного тока – дуга прямого и косвенного действия;
по роду тока – дуга переменного тока (однофазная и трехфазная) и дуга постоянного тока;
по полярности постоянного тока – дуга на прямой полярности и дуга на обратной полярности;
по виду статической вольтамперной характеристики – дуга с падающей, жесткой и возрастающей характеристикой (рис. 14).
Дугу называют «короткой», если длина ее составляет 2—4 мм. Длина «нормальной» дуги 4—6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют «длинной».

Рис. 14. Статическая вольт-амперная характеристика дуги в общем виде
Контрольные вопросы:
1. Назовите три основных состояния вещества и в чем их различие.
2. Почему газы в обычных условиях не проводят электрический ток?
3. Что называют сварочной дугой?
4. Чем переносятся электрические заряды в сварочной дуге?
5. Расскажите о зажигании дуги.
6. Расскажите о строении свободной дуги.
7. Расскажите о классификации сварочных дуг.
8. Какие дуги называются «короткими», «нормальными» и «длинными»?

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector