Технология металлов и материаловедение
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 252 253 254 255 256 257 258... 398 399 400
|
|
|
|
талла, частично — рассеивается излучением в пространство. Чем больше заглубление дуги в свариваемый металл, тем меньше потери на излучение столба и выше к. п. д. дуги. ОсЕювным фактором, определяющим все параметры столба дуги, является потенциал ионизации дугового газа. Потенциал ионизации Ui — это энергия, необходимая для полного удаления электрона нз атома (или молекулы) газа и превращения его в положительно заряженный ион. С ростом потенциала ионизации значительно возрастают температура столба, напряженность поля и плотность тока в нем. Так, при токе 200 А температура столба, напряженность поля и плотность тока в нем равны соответственно 3460 К; 0,8 В/мм и 3 А/мм^, когда дуга горит в парах калия (?7,= = 4,33 эВ) и 6320 К; 2,8 В/мм и 18 А/мм^ — в парах железа (t/,= — 7,83 эВ). Чем меньше іютенциал ионизации дугового газа, тем легче зажигается и устойчивее горит дуга. Введение в газовый столб нескольких процентов веществ с низким іютенциалом ионизации существенно снижает эффективный гютенциал ионизации газовой смеси, т. е. потенциал ионизации условного однородіюго газа, который при данной температуре ионизируется в такой же степени, как заданная смесь газов. Так, добавка к парам железа (u; = 7,83 эВ) всего 1 % паров калия (Ui = 4,33 эВ) при 5800 К снижает потенциал ионизации до 6,35 В. Соответственно существенно увеличивается диаметр, уменьшаются температура и напряженность столба дуги. Поэтому для повышения устойчивости горения дуги в сварочные материалы (электроды, проволоки и др.) часто вводят элементы с малым потенциалом ионизации. Это, прежде всего, щелочные и щелочноземельные металлы. Мощность нагрева катода бомбардировкой положительными ионами равна /ик, где — падение напряжении в катодной об-ласги. Но катодная область испускает электроны в столб дуги. Па переходэлектронов в столб дуги, независимо от механизма эьшс-сни (термоэлектронная или автоэлеетронная) затрачивается і)абота выхода Uo, а при силе тока дуги / — мощность /"вТаким образом, мощность тепловыделения на катоде P, = I{u„-uJ.(2) Мощность нагрева анода бомбардировкой э. тектроиами н отрицательными ионами равна Іи^, где Ua — падение напряжения в анодной области. Кроме того, когда электроны пересекают границу газ—металл, нх энергия уменьшается на значение работы выхода кого])ая также передается аноду в виде тепла. Таким образом суммарная мощность тепловыделения на аноде Ра = ПіІа+'^г).(3 Мощность, выделяющаяся в катодном и анодном пятнах, расхс дуется в основном на нагрев металла. Но подвод мощности к еди' нице поверхности пятен столь велнк, что она не может быть полностью отведена теплопроводностью и лучеиспусканием даже при /О 8 6 4 2 ^ '4 5 6 7 l/:,S Рис. 3.9. Завнснность катодного l/jj и анодного l/g напряжений от потенциала ионнзадиа нагреве электродов до максимально возможной температуры — до кипения. Поэтому часть подводимой мощности расходуется иа испарение электродов. Интенсивность испарения тем больше, чел" мощнее дуга и больше плотность тока в активных пятнах, т. е. чем больше потенциал ионизации дугового газа. Из уравнентш (2) и (3) следует, что чем больше катодное и анодное падение напряжения, тем интенсивнее идет плавление. Изменения потенциала ионизации дугового газа почти не сказываются на анодном падении напряжения, но катодное падение напряжения с ростом потенциала ионизации газа быстро растет (рис. 319). Поэтому элементы с малым потенциа ц g [/ д лом ионизации должны вводиться в "'^ дугу в минимально необходимых ко^2 личествах, так как снижение потенциала ионизации сопровождается уменьшением скорости плавления катода. К понижению катодного напряжения приводит и повышение температуры кипения материала катода: с ростом температуры кипения уменьшается разность температур столба дуги и катодного пятна, вследствие этого уменьшается и тепловой поток от столба.-отенциала ионнзацш дуги В сторону катода, а значит, и мощ-' ность, выделяющаяся в катодной области прн установившемся процессе. Так, при прочих равных условиях напряжение у вольфрамового катода составляет 8—9, а у алюминиевого 17—18 В (температуры кипения 5900 и 2327 "С, соответственно). Падение напряжения в катодной и анодной областях заметно зависит от теплопроводности газа в них. Чем больше теплопроводность газа, тем больше тепловой поток от столба к электродным пятнам, и, соответственно, тем больше падение напряжения в приэлектродных областях. Теплопроводность гелия, например, существенно выше, чем аргона. Поэтому при горении дуги в среде гелия катодное и анодное напряжения больше, чем в среде аргона, соответственно, больше тепловыделение в катодной и анодной областях и больше проплавляющая способность дуги. Общее тепловыделение на аноде сварочной дуги обычно больше, чем на катоде, но иногда бывает и наоборот. Так, в дуге между стальными анодом и катодом, горящей в воздухе, и^ = 4,2 В; "к = 14 В (рис. 319), и^ = 4,36 В. Поэтому согласно выражениям (2) и (3) каждый ампер тока передает мощность аноду (4,2 -j-+ 4,36)-1 = 8,56 Вт и катоду (14 — 4,36)-1 = 9,64 Вт. Установлено, что около 2 Вт/А и на аноде, и на катоде затрачивается на испарение металла, а остальная мощность обеспечивает расплавление и нагрев до 2933 К около 11,5 г/А-ч стали на аноде и 14,5 г/А-ч на катоде. Введение в дуговой газ 1 % калия приведет к снижению потенциала іюнизации дугового газа с 7,83 до 6,35 В, 510 511
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 252 253 254 255 256 257 258... 398 399 400
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
