ТЕОРИЯ сварочных процессов

Измерения в приэлектродных областях

Изучение явлений в катодной и анодной областях, особенно в дугах высокого давления, к которым относятся почти все сварочные дуги, за исключением вакуумной, связано с определенными трудно­стями. Получение сведений о плотностях тока ja и /к на электродах, об отношениях je / j) на катоде, о значениях UK и £/а, о напряженно­сти электрического поля зон dK, da, о температурах электронов и давлениях газа вблизи них осложняется тем, что исследуемые об­ласти характеризуются высокой температурой и малыми размерами. Существует два основных метода измерения UK и Ua: сближение электродов до соприкосновения и зондовый метод.

При сближении электродов разность потенциалов между ними перед непосредственным соприкосновением приблизительно рав­на сумме UK + £/а. Однако при тесном сближении электродов столб дуги может смещаться в сторону и длина дуги /д становится боль­ше зазора между электродами. Напряжение £/а при /д < 0,2 мм может вновь возрастать или понижаться, поэтому при снятии по­казаний приборов для построения кривой иЛ = и(1ц) и экстрапо­лировании ее на /д = 0 надо это учитывать. Кроме того, UK и (Уа во многих случаях существенно зависят от /д. Выделение значений UK и Ua из показаний приборов, регистрирующих сумму анодного и катодного падения потенциала £/к + а, также вызывает большие трудности.

При высоких температурах плазмы, характерных для свароч­ных дуг, можно использовать зондовый метод измерения UK и t/a. Зонды, например вращающиеся, перемещают с большой скоро­стью, чтобы они не успели расплавиться. Потенциал зонда регист­рируют с помощью электронного осциллографа. Точно измерить разность потенциалов между холодным зондом и горячей плазмой достаточно сложно, поэтому нельзя определить UK и £/а с точно­стью до 1 В.

Затруднено также измерение протяженности переходных зон. По теоретическим соображениям считают, что в атмосферных дугах

_з

с холодным металлическим катодом зона dK ~ АЄу т. е. 10 мм и ме­нее. В термоэлектронных дугах значение dK больше и его оце­нивают примерно по расстоянию темнового пространства у катода.

Плотность тока j обычно определяют либо по ширине канала вблизи электрода, либо по следам, оставленным дугой на электро­дах. В первом случае зона свечения обычно имеет меньшие попе­речные размеры, чем сам токопроводящий канал, но не ясно, как распределен ток по сечению. Во втором случае при замерах j по площади следа не учитываются эмиссионная пятнистость и блуждание пятна и т. д.

Пока не существует прямых методов определения отношения плотностей электронного и ионного токов je! j). Измерение тем­пературы электродов по их излучению затруднено тем, что источ­ником излучения может быть не поверхность электрода, а светя­щийся слой плазмы вблизи него. Бомбардировка поверхности катода положительными ионами приводит к такому быстрому распылению материала и размыванию границы катод - газ, что такие понятия*; как температура поверхности и работа выхода электронов, стаяовяїся неопределенными.