ТЕОРИЯ сварочных процессов

W-дуга в гелии

По теплофизическим свойствам гелий существенно отличается

от аргона. Он имеет более высокий потенциал ионизации (24,6

вместо 15,7 эВ у аргона) и в 10-15 раз большую теплопроводность

при температурах плазмы. Кроме того, он легче аргона примерно в

10 раз. Достаточно высокая для существования дуги ионизация 17 -3

аргона при (я, - 10 см ) происходит примерно при температуре 16 000 К, в то время как для гелия - при 25 000 К. Все эти особен­ности существенно влияют на свойства W-дуги в гелии. Например, Добавление к аргону гелия постепенно превращает конусную дугу в сферическую (рис. 2.55, а). Пинч-эффект в гелиевой плазме практически не имеет места до весьма больших плотностей тока, так как значительная теплопроводность гелия дает низкий темпе­ратурный градиент по радиусу сечения столба дуги и весьма высо­кое внутреннее давление р = пкТ.

Аг 100 Аг 85 Аг 75 Аг 50 Аг 25 Аг 15

Не 0 Не 15 Не 25 Не 50 Не 75 Не 85

а

0 20 40 60 80 100 -> Не

100 80 60 40 20 0 <-Аг

Состав смеси, % б

Рис. 2.55. Изменение формы плазменного столба W-дуги (а) и напряженности электрического поля (б) в зависимости от соста­ва смеси аргона и гелия (ток 100 А)

100 200 300 Iд, А

Рис. 2.56. Вольт-амперные харак­теристики W-дуги в среде Не, Ne, Аг, Кг, Хе (анод титановый)

Высокая средняя электриче­ская напряженность Е в плазме гелия, достигающая 2 В/мм про­тив 0,8... 1,2 В/мм в плазме аргона, обусловливает высокое напряже­ние на дуге (рис. 2.55, б). Вольт- амперные характеристики W-ду - ги в гелии и других инертных газах (аргоне, неоне, криптоне, ксеноне) приведены на рис. 2.56. Скачок вольт-амперной характе­ристики для гелия при 150 А свя­зан, видимо, с переходом от дуги в парах титанового анода к дуге в ионизированном гелии.

Уникальность W-дуг среди газовых разрядов обусловлена тем, что они могут гореть при напряжениях меньших, чем потенциал ионизации проводящего газа. Низкое напряжение ни в коем случае не обусловлено наличием в столбе металлических паров от элек­тродов. W-дуга может гореть при t/д « 9...11 В, например в пото­ке аргона, имеющем потенциал ионизации 15,7 В и минимальный потенциал возбуждения 11,5 В. В столбе дуги спектроскопиче­скими исследованиями не обнаруживается каких-либо металличе­ских паров. Очевидно, в этом случае благодаря высокой темпера­туре происходит интенсивная термоионизация.

Выше было показано, что при малых мощностях значительная доля энергии (до 40 %) может выделяться на катоде и лишь от 20 до 30 % - на аноде. Это связано с тем, что температура катода низ­ка и на эмиссию требуется большая затрата мощности источника. С увеличением тока доля катодной теплоты уменьшается обычно до 25 % и даже до 8... 12 %, а доля анодной теплоты достигает от 80 до 85 % общей мощности дуги.

Расход W-электрода при сварке на постоянном токе прямой по­лярности может значительно увеличиться при слишком большом токе или при подключении его на обратную полярность, а также при недостаточной защите электрода инертным газом или возбуждении дуги касанием. Допускаемые плотности тока для W-электродов

самые высокие на постоянном токе прямой полярности (от 20 до

2

30 А/мм ), примерно в 2 раза ниже на переменном токе и еще ниже (в 3-8 раз) - при сварке на постоянном токе обратной полярности.

Для электродов в гелии допустима меньшая плотность тока, так как температура гелиевой плазмы выше, чем плазмы аргона, и теплопередача на катод больше. С увеличением диаметра W-элект­родов допустимая плотность тока уменьшается обратно пропор­ционально.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.