Файл: Фролов В.В. Источники тепла при сварке плавлением.pdf

циал газовой смеси и температуру дугогого разряда. В первом приближении можно считать, что температура дугового про­ межутка прямо пропорциональна эффективному потенциалу иозации.

К. К. Хренов предложил уравнение:

По расчетам автора для дуги под слоем флюса коэффициент

нем также влияют процессы диссоциации молекул. Так, нап­ ример, расход на диссоциацию водяных паров в дуге под во­

дой вызывает повышение напряжения на электродах, завися­

щее от глубины погружения при постоянной силе тока.

Рис. 7. Зависимость расхода энергии на ионизацию от эффек­

тивного потенциала ионизации газовых смесей.

3. ЗОНЫ ДУГОВОГО РАЗРЯДА И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

ние металла. Анодная зона имеет большую протяженность и также создает некоторое падение потенциала за счет плавле­

ния металла и большой теплоотдачи в изделие. Зона дугового промежутка, самая большая по протяженности, также создает падение потенциала за счет работы на перемещение заряжен­ ных частиц (сопротивление), работы на излучение в окружаю­ щую среду, работы ионизации и диссоциации газов в луговом

промежутке. Схема прохождения электрического тока через

дуговой промежуток представлена на рис; 9.

Электрический ток является результатом перемещения элек­ трически заряженных частиц в дуге, и в силу своей подвижно­ сти электроны в газе переносят большую долю электрического

заряда. Обозначим долю электронного тока /, а ионного тока (J—f}. Доли ионного и электронного тока изменяются в раз­ личных местах дугового разряда. Доля электронного тока долж­ на иметь наибольшее значение на аноде, а доля ионного токана катоде.

Энергетический баланс дугового разряда очень сложен и в настоящее время составить его точно не представляется воз­ можным. Однако схему статей прихода и расхода энергии от­ дельных зон дугового разряда можно показать для дуги пря­ мой полярности.

а) Схема энергетического баланса на катоде

Расход энергии:

а) На создание эмиссии электронов.

Каждый электрон уносит с собой работу выхода и некоторый

запас кинетической энергии

Мощность, отнесенная к 1а сварочного тока представляет собой падение потенциала:

21

Рис. 8. Схема дугового разряда

Рис. 9. Прохождение электрического тока через дуговой промежуток

АН—теплосодержание расплавленного электродного метал­ ла (кал/г).

Подставляя числовые значения, получим:

П р и х о I э н е р г и и :

а) Работа тока, проходящего через электрод. Эта статья

ги, то в уравнении, выражающем закон Стефана-Больцмана,

можно пренебречь температурой катода

23

©— телесный угол, определяемый сечением катода (рис. 10). Данный расчет является приближенным, причем его точ­ ность повышается, если он ведется для излучения в замкнутом

,т. к. температура дуги и ее протяженность лишь косвенно за­ висят от силы тока.

Рис. 10. Телесный угол для определения теплоты излучения дуги

Таким образом, общее падение потенциала на катоде будет

составлять:

^катода — U3M ~Ь Пплавл UH0H0B UT0Ka ^излучения

б) Схема электрического баланса в столбе дуги

Расход энергии в столбе дуги прямо пропорционален его объему, заключенному между электродами, и, следовательно, будет определяться его протяженностью. Потеря энергии на излучение определяется поверхностью дугового разряда и также будет возрастать с увеличением длины дугового про­ межутка.

Работа перемещения в столбе дуги заряженных частиц ио­

нов и электронов (сопротивление) прямо пропорциональна

длине дуги.

Высокая подвижность частиц в ионизированном газе вырав­ нивает изменение потенциала и делает его постоянным по

длине дугового столба.

24

Падение потенциала в столбе дуги: .

где в — падение потенциала в мм; L — длина дуги в мм.

Величина в зависит от состава дуговой атмосферы, как это показал в своей диссертаций Г. И. Лесков [3].

Введение в дуговой промежуток легко ионизирующихся веществ с высокой упругостью насыщенного пара или лету­ честью повышает значение величины в, указывая на увеличе­ ние поглощения энергии процессами ионизации. Например, при возбуждении дуги в парах Ba(AO3)2 величина в составила 3,3—

плавленного металла, нагретого значительно выше темпера­ туры плавления во время прохождения его через дуговой про­ межуток

,ще К — коэффициент, определяемый теплосодержанием метал­

ла, поступающего в сварочную ванну;

25