Svařovací oblouk

Úvod

V létě často vidíme na obloze blesky, což je jev výboje plynu. Plynné prostředí mezi dvěma elektrodami se nazývá jev silného a trvalého obloukového výboje. Vysoká teplota (až do teploty 6000 °C) a světelný obloukový výboj. Lidské chápání tohoto jevu a používá se v průmyslové výrobě. Může být použit pro ohřev obloukového řezacího oblouku, drážkování uhlíkovým obloukem a výrobu obloukové oceli; světelné osvětlení s energií oblouku (např. světlomet) Promítání filmu pomocí obloukové lampy nebo podobně.

obloukové svařování vytváří

excitované atomy plynu, ionizace a vyzařování elektronů

neutrální plyn původně elektricky nevodivý, aby se vytvořil obloukový proud plynem, je nutné, aby se molekuly plynu (nebo atomy) staly ionizovanými elektrony a kladnými ionty. Dále, aby se udržoval oblouk hořící oblouk, vyžadovala katodová emise elektronů kontinuálně, která musí nepřetržitě dodávat elektrickou energii do oblouku, aby doplnila spotřebovanou energii. Ionizace plynu a oblouk emise elektronů jsou nejzákladnější fyzikální jevy.

1. Excitace a ionizace atomů plynu

získaná, pokud přídavná energie atomů plynu a elektronů může přeskočit z nižší energetické hladiny na vyšší energetickou hladinu na jinou, to když je atom ve „excitovaném“ stavu. Atomová energie potřebná pro skok "excitovaný" energetický stav se nazývá excitace. Ionizované atomy plynu jsou vázány elektrony zcela mimo jádro, vznikají ionty a volné elektrony. Energie potřebná ke vzniku kladných iontů se nazývá atomy ionizační energie.

ve svařovacím oblouku má ionizace způsobená zdrojem energie následující tři formy:

(1) nárazová ionizace. Odkazuje na elektrické pole při ionizaci dochází po urychlených nabitých částicích (elektrony, ionty) a neutrálních (atomy) srážce.

(2) tepelná ionizace. Prostředky při vysokých teplotách s vysokou kinetickou energií atomů plynu (nebo molekul) se navzájem srážejí v důsledku ionizace.

(3) fotoionizace. Odkazuje na atomy plynu (nebo molekuly) absorbující produkované fotony ionizační energie.

při generování atomů plynu se budou srážet ionizované částice s opačnými náboji, kladné ionty a elektrony do bodu v přírodě, tj. generování a jevů. Když se složená rychlost a rychlost rovná ionizaci, bude mít ionizace tendenci být relativně stabilním rovnovážným stavem. Obecně platí, že čím větší je počet nabitých částic v prostoru oblouku, tím je oblouk stabilnější, zatímco nabité částice a jevy sníží počet nabitých částic, čímž se sníží stabilita oblouku.

2. Vyzařování elektronů

na povrchu katody atomy nebo molekuly, přijmout vnější energii k uvolnění volných elektronů se nazývá jev elektronové emise. Emise elektronů je pro udržení stabilního oblouku a hoření oblouku velmi důležitým faktorem. Podle jejich různých zdrojů energie je lze rozdělit na tepelnou emisi, fotoemisi, těžké částice emitované z emitoru srážející se pod silným elektrickým polem a podobně.

(1) emise tepla. Po zahřátí pevného nebo kapalného povrchu předmětu má část kinetické energie elektronu pracovní funkci větší než únik do prostoru na vnějším povrchu jev tepelné emise. Tepelná emise hraje důležitou roli ve svařovacím oblouku, zvyšuje se s rostoucí teplotou.

(2) fotoemise. Povrch pevného nebo kapalného materiálu přijímá světelné paprsky za účelem uvolnění energie volných elektronů při jevu známém jako fotoemise. Pro různé oxidy kovů a pouze tehdy, když je vlnová délka světelného paprsku menší než limit vlnové délky, může emitovat své elektrony, aby se vytvořila fotoemise.

(3) emise nárazu těžkých částic. Velké energeticky těžké částice (např. kladné) narážejí na katodu a způsobují únik elektronů, známý jako emise dopadu těžkých částic. Těžké částice, čím větší energie, tím intenzivnější emise elektronů.

(4) vyzařované vlivem silného elektrického pole. Když je povrch pevné nebo kapalné látky, ačkoli teplota není vysoká, ale přítomnost silného elektrického pole a velký potenciálový rozdíl se vytváří blízko povrchu katody, aby bylo více elektronů, jsou emitovány, což se nazývá vlastní -emise pod silným elektrickým polem, označovaná jako samoemisivní. Čím silnější je elektrické pole, tím je větší proudová hustota emitovaných elektronů. Protože emise hraje důležitou roli ve svařovacím oblouku, zejména u bezkontaktního oblouku, což je více zřejmé.

Stručně řečeno, obloukové svařování je forma výboje plynu a udržování svařovacího oblouku vzniká v elektrickém poli, teple, světle, působením kinetické energie částic, atomy plynu jsou neustále excitovány, ionizovány a výsledky elektronu emise. Současně vzniká složenina záporných iontů, kladných iontů a elektronů. Je zřejmé, že zdrojem energie pro svařování pilotním obloukem je hlavně teplo, světlo a elektrické pole a z nich generovaná kinetická energie, a toto pole je napětí naprázdno dodávané energií generovanou obloukem.

zapálení svařovacího oblouku

svařenec mezi elektrodou a napětím, když jsou ve vzájemném kontaktu, odpovídá zkratovanému zdroji proudu pro obloukové svařování. Protože bod kontaktního odporu je velký, velký zkratový proud, vzniká velké množství Jouleova tepla, takže roztavený kov se vyrovnává a odpařuje, což způsobuje silnou emisi elektronů a ionizaci plynu. V tomto případě mezi tažným drátem a svařencem a pak malou vzdálenost, aby se v důsledku napájecího napětí v této vzdálenosti vytvořilo silné elektrické pole, ale také se podpořila emise elektronů. Mezitím je ionizovaný plyn urychlován, nabité částice v elektrickém poli, směrový pohyb pólů. Svařovací zdroj dodává konstantní elektrickou energii, nově přidané kontinuálně nabité částice, pro vytvoření nepřetržitého hoření oblouku.

fyzikální podstata svařovacího oblouku

(a) a rozložení intenzity elektrického pole oblouku

je oblouk jevu plynového výboje, je to nabitá částice skrz obě elektrody vodivý prostor mezi procesním plynem.

oblouk má tři složky: oblast katody, oblast anody, oblast sloupce oblouku.

(b) generování oblouku nabitých částic

1, ionizovaný plyn

působením vnější energie, takže molekuly nebo atomy neutrálního plynu se rozdělí na elektrony a kladné ionty v procesu známém jako ionizace plynu.

což je v podstatě neutrální plyn, částice absorbují dostatečnou energii, elektrony z okovů jádra se stávají procesem volných elektronů a kladných iontů.

ionizovatelné druhy:

(1) daleko od termoelektrického generátoru ionizovaného

zahřáté částice plynu jsou známé jako tepelný ionizační efekt. Jeho povahou je intenzivní tepelný pohyb částic, vznikající ionizační kolize.

(2) ionizace pole

k urychlení nabitých částic v elektrickém poli, přičemž neutrální částice generovaly nepružnou srážkovou ionizaci.

Stupeň ionizace:

stupeň ionizace: nazývá se poměr jednotkového objemu k celkovému počtu částic před lázní ionizovaný plyn stupeň ionizace. Ionizace

(3) fotoionizace

částice neutrálního plynu působením světelného záření vznikajícího tzv. fotoionizace.

2, elektronová emisní katoda

(1) emise elektronů: volné elektrony na katodě aplikovanou energií z procesu známého jako povrchový únik elektrony emitující katody. Velikost jeho přenosové schopnosti představuje pracovní funkce Aw.

(2) katodový bod

světlý povrch katodové oblasti se nazývá katodová skvrna.

s katodovou skvrnou "čištění katody" ("katoda rozbitá") důvod efektu: protože pracovní funkce je nižší než u čistého oxidu kovu, protože oxidová katodová skvrna se přesune na místo, odstranění oxidu.

(3) typ emitující elektrony

1) emise tepla

část povrchu katody tepelně indukované kinetické energie elektronů generovaných elektrony dosahuje nebo překračuje pracovní funkci emitoru.

k ohřevu tepelné emisní katody jako hlavní formy emise.

2) emise z pole

povrch katody je vystaven elektrické energii, když intenzita elektrického pole dosáhne určité úrovně povrchu emitujícího elektrony katody pro emise elektronů.

V poli studené katody emise hlavně ve formě emise.

3) vyzařování světla

jako katodový povrch volnými elektrony energie optického záření unikají do určité míry emise kovového povrchu.

4) kolize emitujících částic

k získání povrchové energie volných elektronů při pohybu oblouku vysokorychlostní srážkou kladných iontů únik katodový katodový povrchový jev.

(c) vymizení nabitých částic

1, difúze

migrace nabitých částic z vysoké hustoty do středové části s nízkou hustotou obklopující jev.

2, kompozit

kladné a záporné částice se spojují do jevu obvodového oblouku neutrálních částic.

3, tvorba záporných iontů

neutrální částice adsorbovaly část elektronů za vzniku záporných iontů.

(d) poškozuje svařovací oblouk

obloukové svařování je převážně ultrafialové, viditelné světlo a ultrafialové světlo, může způsobit poškození kůže, což má za následek odlupování, jev pálení, je nutné posílit obloukové svařování s ochranou proti záření, exponovanou část a zamezte kontaktu pokožky se svařovacím obloukem.

vodivá vlastnost

svařovací oblouk

vodivé vlastnosti (a) oblasti sloupce oblouku

sloupec oblouku obsahující velké množství elektronů, kladně nabité ionty a neutrální částice částice v plynném stavu agregované dohromady, mimo tento elektricky neutrální stav se odkazuje na plazma oblouku.

minimální napětí Princip: sloupec oblouku při stabilním spalování, když je vytvořena vlastní charakteristika minimální spotřeby energie, tj. při konstantním proudu a okolních podmínkách oblouku, stabilní hořící oblouk automaticky zvolí určitý vodivý průřez, takže oblouk spotřeba energie je minimalizována. Když je délka oblouku zároveň konstantní hodnotou, tj. velikost intenzity elektrického pole představuje velikost produkce obloukového tepla, a proto je nejnižší intenzita spotřeby energie elektrického pole na minimu, tj. délka oblouku pevný minimální úbytek napětí, který je principem minimálního napětí.

vodivé vlastnosti (b) oblast katody

působí: příjem přenášený proudem kladného iontu oblouku; pro poskytnutí požadovaných proudů elektronů pro vedení oblouku do oblasti sloupce oblouku.

který vysílá hlavně ve tvaru:

1, vyzařování tepla

2, emise z pole

1, anodové místo

na povrchu anody lze vidět oblast emise jasného světla, označovanou jako anodová skvrna.

anodové body automaticky najdou relativně nízký bod tání, aby se vyhnuly čistému povrchu z oxidu kovu, kovovému povrchu.

2, vodivá forma anodové oblasti

(1) Ionizace pole

(2) Tepelná ionizace

charakteristiky procesu svařování obloukem

(a) tepelné charakteristiky oblouku

1, sloupec oblouku generujícího teplo

nízká proudová hustota, vysoká teplota, energie hlavně srážkou částic, tepelné ztráty.

2, oblast katody generujícího teplo

vysoká proudová hustota, nízká teplota, energie se používá k ohřevu a ztrátě tepelného záření na katodě v oblasti katody, lze také použít k ohřevu nebo svařování kusů výplně.

3, oblast tepelné anody

vysoká proudová hustota, nízká teplota, energie se používá hlavně k ohřevu a ztrátu anody lze využít i k ohřevu přídavného materiálu nebo svařence.

(ii) mechanické vlastnosti oblouku

síla oblouku a průnik ovlivňují přenos kapek, lázeň se míchala a svar se rozstřikuje, takže svařování obloukovou silou má přímý dopad na kvalitu svaru .

1 a působící síla oblouku

(1) elektromagnetická síla sevření

Příčina: přitažlivost generovaná mezi proudovou linií oblouku.

v důsledku různých průměrů elektrod má oblouk obrácený kuželovitý tvar. Axiální axiální oblouk průřez oblouku nerovnoměrně rozložený, osa sloupce oblouku na maximum, postupně směrem ven klesá, síla se odráží v přítlačném svařovacím členu tvořeném lázní, tzv. elektromagnetickým statickým tlakem.

účinky: konkávní roztavená lázeň; míchání roztavené lázně za účelem zjemnění zrna; podpora odstraňování plynných nečistot a strusky; podpora přenosu kapiček; omezení prodlužovací oblouk, oblouk přímý, koncentrace energie.

(2) síla plazmového paprsku

axiální statický tlak solenoidem poháněný vysokoteplotní vzduch v blízkosti elektrod (plazmový proud) Délka směrem ke svařenci, svarová lázeň tvorba přídavného tlaku, tlak proudu plazmatu se nazývá síla (elektromagnetický dynamický tlak).

efekty: proud plazmy může zvýšit sílu přímého oblouku; podpora přenosu kapiček; zvýšit penetraci a promíchávání tvořené svarovou lázní.

(3) bodová síla

když se skvrna vytvoří na elektrodě, protože tlak v místě reakcí nabitých částic narazí nebo se kov odpaří, když se objeví skvrny, nazývané skvrny nebo síla tlakového bodu.

směr skvrny a síla je vždy proti směru přenosu kapky, proto vždy brání přenosu kapky, rozstřiku.

Obecně platí, že katodová bodová síla než anodová bodová síla.

hlavní faktory

2, síla oblouku

(1) svařovací proud a napětí oblouku

(2) průměr drátu

( 3) polarita elektrod

(4) plynné médium