означает, что ионизированы все атомы. В этой области уравнение становится мало применимым, так как увеличивается возможность многократной ионизации: вслед за отрывом первого электрона от атома могут быть оторваны второй, третий и г. д.

Для более точного определения небольших степеней ионизации, обычных в сварочных дугах, на рис. 32 мы приводим начальные части кривых ионизации, вычисленных по уравнению Сага. Для самостоятельных вычислений приводим также первые потенциалы ионизации и, некоторых атомов и молекул:

Как видим из уравнения Сага, степень ионизации определяется потенциалом ионизации газа и температурой. Оказывает на нее влияние и давление газа: степень ионизации обратно пропорциональна корню квадратному из давления. Поэтому при очень малых давлениях плазма может существовать и при низких температурах, пример чего мы видим в ионизации межпланетного газа. В сварочных дугах чаще всего имеются небольшие степени ионизации — не свыше нескольких процентов. Тогда в левой части уравнения (111.15) можно пренебречь величиной х2 по сравнению с единицей и написать

*« = 1 . 2,4 • 10-4сгТ? ехр (— Щ ,(III. 16)

х = 1,55 • \0г*ар~ ^Т^ ехр (— Щ,(111.17)

х = 1,55 , Ю-*ар~ Техр (- ^—£).(III. 18)

Приведенное уравнение Сага относится к одному газу. Такой случай мы имеем при сварке вольфрамовым электродом в атмосфере аргона. Более обычная сварка — ручная дуговая плавящимся стальным электродом с покрытием — представляет значительно более сложный случай, когда в атмосфере дуги есть пары железа и материалов покрытия электродов, а также кислород и азот, проникшие из окружающего воздуха. При нагревании подобной смеси ионизируются все ее компоненты.

Можно представить условную степень ионизации смеси доопределяемую как отношение числа ионизированных атомов в компонентах

смеси к общему числу атомов в смеси. А за эффективный потенциал ионизации смеси и0 принять потенциал однородного газа, дающего то же количество заряженных частиц, что образуется в смеси.

В. В. Фролов дал для вычисления 110 следующую формулу:

^ = -ш,п XI *т ехр ( - ^) ■ (Ш-19)

где V, = ~- = ~ — концентрация компонента в смеси.

На рис. 33 показано изменение эффективного потенциала иош зации смеси паров калия (сЛк = 4,32) и железа (1/^? = 7,83\ Видно, что содержание в смеси 5% (атомных) калия уже значительно снижает эффективный потенциал ионизации ее. Отсюда следует важный вывод: для снижения потенциала ионизации смеси и облегчения горения Дуги достаточно небольшой добавки компонента с низким потенциалом ионизации.

Электрическая дуга представляет собой сложную систему, зависящую от многих факторов и способную к автоматическому саморегулированию, основы которого определяются уравнением Сага. Широко распространено мнение, что саморегулирование стремится осуществить разряд при минимальной напряженности электрического поля (принцип Штеенбека).

Для обычной сварочной дуги с плавящимся электродом основная потеря энергии идет за счет излучения в окружающую среду, примерно пропорционального четвертой степени температуры столба дуги оТ*, т. е. столб дуги излучает энергию, как черное тело. Поэтому температура столба—одна из важнейших характеристик дуги. Очень важны способы измерения температуры дуги. Для предварительного, ориентировочного определения температуры дуги предложены различные эмпирические формулы. Например, для ручной дуговой сварки плавящимся стальным электродом К- К- Хренов предложил формулу

Рис. 33. Изменение эффективного потенциала ионизации для смеси паров К и Ре.

Тя = 800 1/с,

где £/, — потенциал ионизации газа дуги.

Излучения дуги. Дуга — мощный источник электромагнитных излучений.

Основную массу излучений создает столб дуги. Стремительно движущиеся и соударяющиеся частицы его плазмы создают непрерывное