нормальную, полярность дуги; присоединение электрода к положительному, а металла — к отрицательному полюсу дает обратную полярность. Изменение полярности влияет на распределение тепла и перенос электродного металла в дуге. На практике применяют и прямую и обратную полярности, сообразуясь с тонкостями технологии сварки. Электроды для дуги прямого действия могут быть плавящимися и неплавящимися. Плавящийся электрод расплавляется дугой, его металл переходит в сварочную ванну и идет на образование сварного шва. Неплавящийся электрод или не плавится совсем, например уголь или графит, или плавится очень медленно и незначительно и практически в образовании шва не участвует.

При косвенном действии дуги основной металл не включается в сварочную цепь и не является электродом дуги. Дуга же обычно

Рис. 29. Схемы прямого и косвенного действия дуги.

образуется между двумя неплавящимися электродами. В дуге прямого действия металл подвергается бомбардировке заряженными частицами и передача тепла от дуги к металлу весьма интенсивна. В дуге косвенного действия металл нагревается хвостом ее пламени. Нагрев в этом случае менее интенсивен и мало отличается от нагрева газовым пламенем. Дугой косвенного действия можно сваривать неэлектропроводные материалы, например стекло, керамику.

Сварочная дуга может быть открытой — свободно горящей в газовой атмосфере — и закрытой, т. е. погруженной во флюс. Часто применяют защитную газовую атмосферу из инертных газов аргона и гелия или из активных газов, среди которых особенно важен ■ углекислый газ, или двуокись углерода СО,. Столб дуги окружен ореолом, температура газа в котором значительно ниже, чем в столбе. Частью дуги являются электроды — катод и анод в дуге постоянного тока. На концах электродов наблюдаются более яркие участки — опорные пятна примыкания столба к электроду, а в них часто выделяются особо яркие активные электродные пятна, соответственно — катодное и анодное.

Формы дуговых разрядов разнообразны. Зависят они от давления газа, которое может меняться от нуля (вакуума) до очень высоких значений (до 1000 ат), когда дуга еще сохраняет все свои характерные особенности. Горение дуги в техническом вакууме, т. Р- при

очень низком давления газа, вполне возможно. В дуге непрерывно и весьма интенсивно испаряются электроды, давая пары материала электродов и различные газы, создающие в приэлектродных областях газовую атмосферу, достаточную для существования дуги несмотря на непрерывную работу вакуумных насосов. Катод дуги постоянно эмитирует электроны. В результате и в вакууме дуга может гореть достаточно устойчиво, что очень важно для будущих сварочных работ в космическом пространстве.

Представляет интерес возбуждение, или зажигание, дуги. Про стейший и наиболее распространенный способ зажигания дуги — контактный: дуговой промежуток на мгновение замыкают прикосно вением электрода к основному металлу, при отдергивании электрода контакт размыкается и дуга загораегся. Если контактное зажигание осуществить трудно, применяют другие способы, чаще всего — наложение на дуговой промежуток вспомогательного тока частотой I 20 кгц и достаточно высокого напряжения в несколько киловольт. Происходит пробой дугового промежутка, проскакивающий искровой разряд ионизирует газ и переходит в дуговой. Рассмотрим более подробно отдельные части дугового разряда. Столб дуги — основная и важнейшая часть ее. В нем протекают основные процессы и проходит весь ток разряда. Объем столба заполнен ионизированным газом.

Степень и формы ионизации могут быть различны. Будем пред полагать простейший и наиболее распространенный случай — однократную ионизацию, когда при каждом акте возникает один свободный электрон и один однократно заряженный положительный ион. При этом, как правило, сохраняется квазинейтральность газа: в любой момент времени в любом не слишком малом объеме алгебраическая сумма зарядов свободных заряженных частиц равна нулю. Такой достаточно ионизированный и квазинейтральный газ получил название плазмы.

Какую степень ионизации считать достаточной, чтобы признать газ плазмой,— понятие условное. Нельзя, например, признать плазмой комнатный воздух, хотя он и ионизирован в некоторой, очень слабой, степени. Иногда считают, что степень ионизации плазмы должна быть не менее Ю-3, т. е. 0,1 %.

В плазме присутствуют электрически нейтральные частицы (молекулы и атомы), возбужденные частицы, электрически заряженные частицы (электроны и ионы), фотоны, кванты электромагнитной энергии. Наличие в плазме электрически заряженных частиц придает ей настолько необычные свойства, что ее принимают за особое, четвертое, или плазменное, состояние вещества — наряду с твердым, жидким и газообразным состояниями. В земных условиях мы сравнительно редко сталкиваемся с плазмой, и может показаться, что плазменное состояние — это редкое состояние вещества, встречающееся лишь при особых, необычайных обстоятельствах. Но это неверно. На самом деле Вселенная, в которой мы живем, на 99,9% состоит из плазмы: из нее состоят звезды, туманности и межзвездный газ,

65