Закономерности влияния отрицательных ионов на параметры дуги рассмотрены в следующем параграфе.

7. Отрицательные ионы в дуге

Предположение о влиянии отрицательных ионов на дуговой разряд впервые высказано в работе 12091. При исследовании действия различных веществ на устойчивость дугового разряда, оцениваемую по разрывной длине дуги, установлено, что соединения ряда легкоиони-зируемых элементов, особенно галоиды, дестабилизируют дугу. Для объяснения этого явления высказано предположение о вероятном образовании отрицательных ионов путем присоединения свободного электрона к электроотрицательному атому или группе атомов. К- К- Хренов отмечал, что обогащение плазмы разряда тяжелыми отрицательными ионами при соответственном уменьшении количества свободных электронов должно резко уменьшить электропроводность плазмы, так как подвижность тяжелых отрицательных ионов во много раз меньше подвижности свободных элетронов. Для поддержания необходимого тока напряженность электрического поля в столбе должна повыситься. Кроме того, наличие тяжелых малоподвижных отрицательных ионов должно увеличить вероятность рекомбинации ионов с образованием нейтральных молекул. Обе причины — уменьшение подвижности и усиление процессов рекомбинации — ухудшают условия существования дуги и уменьшают ее устойчивость. Для оценки вероятности образования отрицательных ионов в работе 12091 применен термодинамический подход: из факта, что процесс является экзотермическим (например, при образовании отрицательного иона хлора освобождается энергия 89 000 кал/(г X X моль), или 3,85 эВ), логично заключить, что отрицательные ионы хлора образуются самопроизвольно. Приведенное объяснение, как отметил сам автор [2091, требовало экспериментальной проверки и уточнения.

Предложенный в работе [209] механизм влияния электроотрицательных элементов на дуговой разряд критикуется

А. Г. Мазелем [104]. Его точка зрения сводится к тому, что стабильность дуги постоянного тока определяется не ионизацией столба, а эмиссионной способностью катода дуги. Поэтому образование отрицательных ионов в плазме столба не может оказывать существенного влияния на разряд, а действие электроотрицательных элементов проявляется через эмиссионные свойства катода. Для подтверждения своей точки зрения А. Г. Ма-зель приводит следующие соображения. Если ионизация столба оказывает решающее влияние на устойчивость саморегулируемой сварочной дуги, то источник тока должен в столбе затрачивать основную часть своей энергии. В действительности в столбе расходуется менее 30 % энергии источника тока, а основная: доля ее расходуется в приэлектродных областях дуги.

Эту точку зрения подтверждает одна из ранних работ Г. М. Тиходеева [197], на которую ссылается А. Г. Мазель. В ней установлено, что явление «блуждания дуги» при сварке на прямой полярности связано с повышенным содержанием кремния в проволоке (0,21—0,24 %). Анализ неметаллических включений в таких проволоках показал, что их количество доходит до 0,06 % и они состоят в основном из 5Ю2 и А1203. На основании этого Г. М. Тиходеев предположил, что А1203 и 5Ю2 отрицательно влияют на устойчивость дуги, ухудшая эмиссию электронов с катода. Измерения плотности тока термоэлектронной эмиссии с платиновой проволоки, покрытой оксидами различных элементов, показали, что А1203 и 5Ю2, ухудшавшие устойчивость дуги, одновременно уменьшали эмиссию электронов с катода. Таким образом, как утверждает А. Г. Мазель, точка зрения Г. М. Тиходеева, считавшего, что стабильность горящей дуги постоянного тока определяется не ионизацией столба, а эмиссионной способностью катода, правильно отражает физическую природу явлений, протекающих в различных зонах дуги, поэтому парам галоидов нельзя приписывать деионизирую-щее действие на плазму непрерывно горящей дуги.

Для подтверждения этого предположе-