Hitsauskaari

Johdanto

Kesällä näemme usein taivaalla salamoita, mikä on kaasupurkausilmiö. Kahden elektrodin välistä kaasumaista väliainetta, voimakasta ja kestävää kaaripurkausilmiötä kutsutaan. Korkea lämpötila (6000 asteen lämpötilaan asti] C) ja valokaaren purkaus. Ihmisen ymmärrystä tästä ilmiöstä, ja sitä käytetään teollisessa tuotannossa. Sitä voidaan käyttää kaarileikkauskaaren lämmittämiseen, hiilikaaritalttaukseen ja kaariteräksen valmistukseen; kaarienergian valaistusvalo (esim. ajovalo) Filmin näyttö kaarilampulla tai vastaavalla.

kaarihitsaus tuottaa

viritetyt kaasuatomit, ionisaatio ja elektroneja emittoivat

neutraali kaasu alun perin sähköä johtamaton, kaarivirran muodostamiseksi kaasun läpi on välttämätöntä, että kaasumolekyyleistä (tai atomeista) tulee ionisoituneita elektroneja ja positiivisia ioneja. Lisäksi kaaren palavan kaaren ylläpitämiseksi vaadittiin jatkuvaa katodielektroniemissiota, jonka on jatkuvasti syötettävä sähköenergiaa kaarelle kulutetun energian täydentämiseksi. Kaasun ionisaatio ja elektronien emissiokaari ovat fysikaalisia perusilmiöitä.

1. Kaasuatomien viritys ja ionisaatio

saadaan, jos kaasuatomien ja elektronien lisäenergia voi hypätä alemmalta energiatasolta korkeammalle energiatasolle toiselle, tämä kun atomi on "virittyneessä" tilassa. Hyppäämiseen tarvittavaa atomienergiaa "virittyneen" energiatilaan kutsutaan viritykseksi. Ionisoituneet kaasuatomit sitovat elektroneja kokonaan ulos ytimestä, jolloin muodostuu ioneja ja vapaita elektroneja. Muodostuvien positiivisten ionien tarvitsemaa energiaa kutsutaan ionisaatioenergia-atomeiksi.

hitsauskaaressa energialähteen aiheuttama ionisaatio on kolmessa muodossa:

(1) iskuionisaatio. Viittaa sähkökenttään ionisaatio tapahtuu kiihdytettyjen varautuneiden hiukkasten (elektronien, ionien) ja neutraalin (atomit) törmäyksen jälkeen.

(2) lämpöionisaatio. Keinot korkeissa lämpötiloissa, joilla on korkea kineettinen energia, kaasuatomit (tai -molekyylit) törmäävät toisiinsa ionisaation vuoksi.

(3) fotoionisaatio. Viittaa kaasuatomiin (tai molekyyleihin), jotka absorboivat tuotettuja ionisaatioenergiaa.

samalla kun kaasuatomeja syntyy, ionisoidut hiukkaset, joilla on vastakkaiset varaukset, törmäävät toisiinsa, positiiviset ionit ja elektronit pisteytyvät luonnossa, eli synty ja ilmiöt. Kun yhdistelmänopeus ja nopeus on yhtä suuri kuin ionisaatio, ionisaatiolla on taipumus olla suhteellisen stabiili tasapainotustila. Yleisesti ottaen mitä suurempi määrä kaaritilan varautuneita hiukkasia on, sitä vakaampi kaari, kun taas varautuneet hiukkaset ja ilmiöt vähentävät varautuneiden hiukkasten määrää, mikä heikentää kaaren stabiilisuutta.

2. Elektroneja lähettävä

katodin pinnalla olevien atomien tai molekyylien ulkoisen energian vastaanottamista vapaiden elektronien vapauttamiseksi kutsutaan elektroniemission ilmiöksi. Elektronipäästö on vakaan kaaren ylläpitäminen ja valokaaren palaminen erittäin tärkeä tekijä. Eri energialähteiden mukaan se voidaan jakaa lämpöemissioon, fotoemissioniin, emitteristä lähteviin raskaisiin hiukkasiin törmäyksessä voimakkaan sähkökentän alaisena ja vastaaviin.

(1) lämpöpäästö. Kun esineen kiinteä tai nestemäinen pinta on lämmitetty, osa elektronin liike-energiasta on työfunktiota suurempi kuin pakeneminen ulkopinnan tilaan lämpöemissioilmiöön viitataan. Lämpöemissiolla on tärkeä rooli hitsauskaaressa, se lisääntyy lämpötilan noustessa.

(2) valosäteily. Kiinteän tai nestemäisen materiaalin pinta vastaanottaa valonsäteitä vapauttamaan vapaiden elektronien energiaa ilmiössä, joka tunnetaan nimellä fotoemission. Eri metallioksideille ja vain silloin, kun valonsäteen aallonpituus pienempi kuin aallonpituusraja voi lähettää niistä elektroneja, tuottaa fotoemission.

(3) raskaiden hiukkasten törmäyspäästöt. Suuren energian raskaat hiukkaset (esim. positiiviset) osuvat katodiin aiheuttaen elektronien karkaamisen, joka tunnetaan raskaiden hiukkasten iskuemissiona. Raskaat hiukkaset mitä suurempi energia, sitä voimakkaampi elektronien emissio.

(4) voimakkaan sähkökentän vaikutuksesta. Kun kiinteän tai nestemäisen aineen pinta, vaikka lämpötila ei ole korkea, mutta voimakkaan sähkökentän läsnäolo ja suuri potentiaaliero muodostuu katodin pinnan lähelle, jotta elektroneja emittoituu enemmän, jota kutsutaan itsestään. -emissio voimakkaan sähkökentän alaisena, jota kutsutaan itseemissiiviseksi. Mitä voimakkaampi sähkökenttä on, sitä suurempi emittoituneiden elektronien virrantiheys muodostuu. Koska emissiolla on tärkeä rooli hitsauskaaressa, erityisesti kosketuksettomassa kaaressa, mikä on selvempää.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kaarihitsaus on eräänlainen kaasupurkaus, ja hitsauskaaren ylläpito muodostuu sähkökentässä, lämpö, valo, hiukkasten kineettinen energiavaikutus, kaasuatomit ovat jatkuvasti virittyneitä, ionisoituneita ja elektronien tuloksia päästö. Samalla syntyy negatiivisten ionien, positiivisten ionien ja elektronien yhdistelmä. Pilottikaarihitsauksen teholähde on ilmeisesti pääasiassa lämpö-, valo- ja sähkökenttä ja niistä syntyvä kineettinen energia, ja tämä kenttä on kaaren tuottaman tehon tuottamaa tyhjäkäyntijännitettä.

hitsauskaaren syttyminen

elektrodin ja jännitteen välinen hitsaus vastaa niiden ollessa kosketuksissa toisiinsa, kun kaarihitsauksen virtalähde on oikosulussa. Koska kosketusresistanssi on suuri, suuri oikosulkuvirta, syntyy suuri määrä Joule-lämpöä, jolloin sula metalli tasaantuu ja höyrystyy, mikä aiheuttaa voimakkaan elektronipäästön ja kaasun ionisoitumisen. Tässä tapauksessa vetolangan ja hitsauksen väliin ja sitten pieni etäisyys, jotta syöttöjännitteen vuoksi tällä etäisyydellä muodostuu vahva sähkökenttä, mutta myös elektronien emission edistämiseksi. Samaan aikaan ionisoitu kaasu kiihtyy, varautuneita hiukkasia sähkökentässä, napojen suunnattua liikettä. Hitsausvirtalähde jatkuvaa sähkötehoa, uusia lisättyjä jatkuvasti ladattuja hiukkasia, jotka muodostavat jatkuvan valokaaren palamisen.

hitsauskaaren fyysinen perusta

(a) ja kaaren sähkökentän voimakkuusjakauma

on kaasupurkausilmiön kaari, se on molempien läpi varautunut hiukkanen elektrodit johtavan tilan prosessikaasun välillä.

kaaressa on kolme osaa: katodialue, anodialue ja kaaripylvään alue.

(b) luodaan varautuneiden hiukkasten kaari

1, ionisoitu kaasu

ulkoisen energian vaikutuksesta, jolloin neutraalit kaasumolekyylit tai -atomit erottuvat elektroneiksi ja positiivisiksi ioneiksi prosessissa, joka tunnetaan nimellä kaasuionisaatio.

, joka on oleellisesti neutraali kaasuhiukkaset imevät riittävästi energiaa, elektronit ytimen kahleista muuttuvat vapaiden elektronien ja positiivisten ionien prosessiksi.

ionisoituvat lajit:

(1) pois lämpösähköstä tuottavan ionisoituneena

Kuumennetut kaasuhiukkaset tunnetaan termisenä ionisaatiovaikutuksena. Sen luonne on hiukkasten voimakas lämpöliike, syntyy ionisaatiotörmäys.

(2) kentän ionisaatio

nopeuttaa varautuneita hiukkasia sähkökentässä, ja jossa neutraalit hiukkaset synnyttivät joustamatonta törmäysionisaatiota.

Ionisaatioaste:

ionisaatioaste: hiukkasten kokonaismäärän yksikkötilavuuden suhdetta ennen kylpyä ionisoidun kaasun ionisaatioasteeksi kutsutaan ionisaatioasteeksi. Ionisaatio

(3) fotoionisaatio

neutraalikaasuhiukkaset syntyy valosäteilyn vaikutuksesta, jota kutsutaan fotoionisaatioksi.

2, elektronien emission katodi

(1) elektroniemissio: katodissa olevat vapaat elektronit käytetyn energian vaikutuksesta prosessista, joka tunnetaan elektroneja emittoivan katodin pinnan karkaamisena. Sen lähetyskyvyn kokoa edustaa työfunktio Aw.

(2) katodipiste

Katodialueen kirkasta pintaa kutsutaan katodipisteeksi.

jossa katodipiste "katodipuhdistus" ("katodi rikki") vaikutus syy: koska työ toimii alhaisempi kuin puhdas metallioksidi, koska oksidi katodi paikalla siirtyy paikkaan, oksidin poisto.

(3) tyyppinen elektroneja emittoiva

1) lämpöpäästö

Termisesti indusoituneiden elektronien kineettisen energian elektronien katodin pintaosa saavuttaa tai ylittää emitterin työfunktion.

lämpöemissiokatodin lämmittämiseksi pääemission muotona.

2) kenttäpäästöt

katodin pinta altistetaan sähkölle, kun sähkökentän voimakkuus saavuttaa tietyn tason, elektronien emissiokatodin elektroneja emittoiva pinta.

Kylmäkatodikentässä emissio pääasiassa emission muodossa.

3) valoa säteilevä

katodin pinnalla vapaat elektronit optisen säteilyn energiaa paeta jossain määrin metallipinnan päästöjä.

4) säteilevien hiukkasten törmäys

saada vapaan elektronin pintaenergia valokaaren liikkeessä nopea positiivisten ionien törmäys katodi katodipinnan ilmiö.

(c) varautuneiden hiukkasten katoaminen

1, diffuusio

Varautuneiden hiukkasten siirtyminen suurelta tiheydeltä ilmiötä ympäröivään matalatiheyksiseen keskusosaan.

2, yhdistelmä

positiiviset ja negatiiviset hiukkaset yhdistyvät kehäkaaren ilmiöön neutraaleiksi hiukkasiksi.

3, negatiivisten ionien muodostuminen

neutraalit hiukkaset adsorboivat osan elektroneista muodostaen negatiivisia ioneja.

(d) vahingoittaa hitsauskaari

kaarihitsaus on pääasiassa ultravioletti-, näkyvän valon ja ultraviolettivalon koostumusta, se voi vahingoittaa ihoa, mikä johtaa kuorimiseen, palamiseen, on tarpeen vahvistaa säteilysuojakaarihitsausta, paljastunutta osaa ja vältä ihokosketusta hitsauskaaren kanssa.

johtava ominaisuus

johtavuusominaisuudet (a) kaaripylvään alueen

kaaripylväs, joka sisältää suuren määrän elektroneja, positiivisesti varautuneita ioneja ja neutraaleja hiukkasia kaasumaiset hiukkaset aggregoituneena, tämän sähköisesti neutraalin tilan ulkopuolella viitataan kaariplasmaan.

minimijännite Periaate: kaaripylväs stabiilissa palamisessa, kun on olemassa omat minimaaliset energiankulutusominaisuudet, eli vakiovirta- ja kaariympäristöolosuhteissa vakaa palava kaari valitsee automaattisesti tietyn johtavan poikkileikkauksen, jotta kaari energiankulutus on minimoitu. Kun kaaren pituus on myös vakioarvo, eli sähkökentän voimakkuuden koko edustaa kaaren lämmöntuotannon suuruutta, ja siksi sähkökentän energiankulutuksen alin intensiteetti on minimissä, eli kaaren pituus kiinteä minimijännitehäviö, joka on minimijännitteen periaate.

johtavat ominaisuudet (b) katodialue

toimii: positiivisen ionivirran kaaripylvään lähettämä vastaanotto; tarjotakseen halutut kaarenjohtavuuselektronivirrat kaaripylvään alueelle.

joka lähettää pääasiassa muodossa:

1, lämpöä säteilevä

2, kenttäpäästöt

1, anodipiste

anodin pinnalla näkyy kirkkaan valon säteilyalue, jota kutsutaan anodipisteeksi.

anodipisteet löytävät automaattisesti suhteellisen alhaisen sulamispisteen välttääkseen puhtaan metallioksidipinnan, metallipinnan kävelemisen.

2, anodialueen johtava muoto

(1) Kentän ionisaatio

(2) Terminen ionisaatio

hitsauskaaren prosessin ominaisuudet

(a) kaaren lämpöominaisuudet

1, lämpöä tuottava kaaripylväs

alhainen virrantiheys, korkea lämpötila, energia pääasiassa hiukkasten törmäyksessä, lämpöhäviöt.

2, lämpöä tuottavan katodialue

suuri virrantiheys, matala lämpötila, energiaa käytetään lämmitykseen ja säteilyhäviön lämmittämiseen katodialueen katodille, voidaan käyttää myös täytekappaleiden lämmittämiseen tai hitsaukseen.

3, lämpöanodialue

suuri virrantiheys, matala lämpötila, energiaa käytetään pääasiassa lämmitykseen ja anodin häviötä voidaan käyttää myös täyteaineen tai hitsauksen lämmittämiseen.

(ii) kaaren mekaaniset ominaisuudet

kaaren voima ja tunkeutuminen vaikuttavat pisaroiden siirtoon, kylpyä sekoitettiin ja hitsausroiskeet, joten kaarivoimahitsauksella on suora vaikutus hitsin laatuun .

1, ja kaarivoima vaikuttaa

(1) sähkömagneettinen puristusvoima

Syy: kaarivirtalinjan väliin muodostunut vetovoima.

elektrodien eri halkaisijoista johtuen kaari kääntyi kartiomaisen muodon. Aksiaalinen työntövoima kaari kaaren poikkileikkaus jakautuu epätasaisesti, kaaripylvään akseli on maksimissaan, laskee vähitellen ulospäin, voima heijastuu painehitsauselimeen, joka muodostuu kylvystä, jota kutsutaan sähkömagneettiseksi staattiseksi paineeksi.

tehosteet: kovera sula kylpy; sulan kylvyn sekoittaminen jyvän jalostuksen tuottamiseksi; epäpuhtauksien ja kuonan poistamisen edistäminen; pisaroiden siirron edistäminen; rajoitukset laajennuskaari, kaari suora, energian keskittyminen.

(2) plasmasuihkuvoima

Aksiaalinen staattinen paine solenoidiohjattu korkean lämpötilan ilma lähellä elektrodeja (plasmavirta) Pituus kohti hitsausta, hitsausaltaassa muodostuu lisäpaine, plasmavirran painetta kutsutaan voimaksi (sähkömagneettinen dynaaminen paine).

vaikutukset: plasmavirta voi lisätä suoran kaaren voimaa; pisaroiden siirron edistäminen; lisää tunkeutumista ja hitsausmassan sekoittumista.

(3) pistevoima

kun täplä muodostuu elektrodille, koska pisteessä vallitseva paine varautuneiden hiukkasten reaktion seurauksena iskee tai metalli haihtuu pilkkujen aikana, jota kutsutaan täpliksi tai painepistevoimaksi.

pisteen suunta ja voima on aina vastakkainen pisaroiden siirtymissuuntaan nähden, mikä estää aina pisaroiden siirtymisen, roiskeet.

Yleensä katodin pistevoima kuin anodin pistevoima.

päätekijät

2, kaarivoima

(1) hitsausvirta ja kaarijännite

(2) langan halkaisija

(3) elektrodien napaisuus

(4) kaasumainen väliaine