Elektrisk lysbue og dens egenskaber

Elektrisk lysbuesvejsning har fået den største udbredelse inden for maskinteknik. Lad os overveje mere detaljeret funktionerne ved elektrisk lysbuesvejsning.

En elektrisk lysbue er en kontinuerlig udladning af elektrisk strøm mellem to elektroder, der forekommer i et gasformigt medium. Den elektriske lysbue, der bruges til at svejse metaller, kaldes en svejsebue. En sådan lysbue brænder i de fleste tilfælde mellem elektroden og emnet, dvs. er en bue direkte handling.

Bue af direkte handling jævnstrøm, der brænder mellem metalelektroden (katoden) og det metal, der svejses (anode), har flere tydeligt skelnelige områder (fig. 2.3). Den elektrisk ledende gaskanal, der forbinder elektroderne, har form som en afkortet kegle eller cylinder. Dens egenskaber i forskellige afstande fra elektroderne er ikke de samme. Tynde lag af gas ved siden af ​​elektroderne har en relativ lav temperatur. Afhængigt af polariteten af ​​den elektrode, som de støder op til, kaldes disse lag katodiske. 2 og anode 4 bueområder.

Længden af ​​katodeområdet lk er bestemt af den gennemsnitlige frie vej for neutrale atomer og er

̃ omkring 10 -5 cm.. Længden af ​​anodeområdet l a bestemmes af en elektrons frie vej og er cirka 10 -3 cm. Mellem de nærelektrodeområder er udladningens mest udstrakte højtemperaturområde - buesøjlen l c 3.

På overfladen af ​​katoden og anoden dannes der pletter, kaldet henholdsvis katoden 1 og anode 5 plet, som er basen af ​​buesøjlen, gennem hvilken hele svejsestrømmen passerer. Elektrodepletter er kendetegnet ved lysstyrken af ​​deres glød ved deres relativt lave temperatur (2600 ... 3200 K). Temperaturen i buesøjlen når 6000...8000 K.

Samlet buelængde l d er lig med summen af ​​længderne af alle tre områder (l d \u003d l a + l k) og for reelle forhold er 2 ... 6 mm.

Den samlede spænding af henholdsvis svejsebuen er summen af ​​spændingsfaldene i de enkelte områder af lysbuen og er i området fra 20 til 40 V. Afhængigheden af ​​spændingen i svejsebuen af ​​dens længde er beskrevet af ligningen , hvor en - summen af ​​spændingsfald i katode- og anodeområderne, V; l d- buesøjlenængde, mm; b- specifikt spændingsfald i lysbuen, dvs. henvist til 1 mm buesøjlenængde, V/mm.

En af hovedegenskaberne ved en elektrisk lysbueudladning er en statisk strøm-spændingskarakteristik - afhængigheden af ​​lysbuespændingen ved en konstant lysbuelængde af strømmen i den (fig. 2.4).

Med en forøgelse af lysbuens længde stiger spændingen, og kurven for den statiske strøm-spændingskarakteristik for buen stiger højere, mens den tilnærmelsesvis bevarer sin form (kurver a, b, c). Tre regioner skelnes på den: faldende I, stiv (næsten vandret) II og stigende III. Afhængigt af lysbuebrændingsbetingelserne svarer en af ​​sektionerne af karakteristikken til den. Med manual buesvejsning coatede elektroder, svejsning i beskyttelsesgasser med en ikke-forbrugbar elektrode og dyklysbuesvejsning ved relativt lave strømtætheder, vil lysbuekarakteristikken i første omgang være faldende, og med stigende strøm vil den helt blive til en stiv. På samme tid, med en stigning i svejsestrømmen, tværsnittet af buesøjlen og området tværsnit anode og katode pletter. Strømtætheden og lysbuespændingen forbliver konstante.

Ved svejsning af dykket lysbue og i beskyttelsesgasser med en tynd elektrodetråd ved høje strømtætheder, bliver lysbuekarakteristikken stigende. Dette forklares ved, at katodens og anodepletternes diametre bliver lig med elektrodens diameter og ikke kan øges mere. I buegabet sker fuldstændig ionisering af gasmolekyler, og en yderligere stigning i svejsestrømmen kan kun forekomme på grund af en stigning i bevægelseshastigheden af ​​elektroner og ioner, dvs. på grund af en stigning i intensiteten elektrisk felt. For yderligere at øge svejsestrømmen kræves der derfor en stigning i lysbuespændingen.

Svejsebuen er en kraftig koncentreret varmekilde. Næsten al den elektriske energi, der forbruges af lysbuen, omdannes til varme. Komplet termisk kraft buer Q \u003d I sv U d(J/s) afhænger af styrken af ​​svejsestrømmen I St(A) og lysbuespænding U d(V).

Det skal bemærkes, at ikke al lysbuens varme bruges på opvarmning og smeltning af metallet. En del af det bruges ubrugeligt på opvarmning af den omgivende luft eller beskyttelsesgas, stråling osv. I denne henseende er den effektive termiske kraft af buen q eff(J / s) (den del af svejsebuens varme, som indføres direkte i produktet) bestemmes af følgende forhold: hvor η er koefficienten nyttig handling(effektivitet) af processen med at opvarme produktet med en svejsebue, bestemt empirisk.

Koefficienten η afhænger af svejsemetoden, elektrodematerialet, sammensætningen af ​​belægningen eller fluxen og en række andre faktorer. For eksempel, når man svejser med en åben lysbue med en kulstof- eller wolframelektrode, er den i gennemsnit 0,6; ved svejsning med belagte (højkvalitets) elektroder - omkring 0,75; ved dykket lysbuesvejsning - 0,8 eller mere.

En elektrisk lysbue er en type udladning karakteriseret ved høj strømtæthed, høj temperatur, højt blodtryk gas og et lille spændingsfald over lysbuegabet. I dette tilfælde sker en intens opvarmning af elektroderne (kontakter), hvorpå de såkaldte katode- og anodepletter dannes. Katode gløden er koncentreret i en lille lys plet, den rødglødende del af den modsatte elektrode danner en anode plet.

Der kan noteres tre områder i buen, som er meget forskellige i karakteren af ​​de processer, der forekommer i dem. Direkte til den negative elektrode (katode) af lysbuen er området for katodespændingsfaldet tilstødende. Dernæst kommer plasmabuen. Direkte til den positive elektrode (anode) støder op til området for anodespændingsfaldet. Disse områder er skematisk vist i fig. en.

Ris. 1. Strukturen af ​​den elektriske lysbue

Dimensionerne af katoden og anodespændingsfaldene i figuren er stærkt overdrevne. Faktisk er deres længde meget lille. For eksempel har længden af ​​katodespændingsfaldet en værdi i størrelsesordenen af ​​en elektrons frie bevægelsesvej (mindre end 1 mikron). Længden af ​​området for anodespændingsfaldet er normalt noget større end denne værdi.

V normale forhold luft er en god isolator. Således er den nødvendige spænding til nedbrydning af et luftgab på 1 cm 30 kV. For at luftgabet kan blive en leder, er det nødvendigt at skabe en vis koncentration af ladede partikler (elektroner og ioner) i den.

Hvordan en elektrisk lysbue opstår

En elektrisk lysbue, som er en strøm af ladede partikler, i det indledende kontaktmoment opstår divergens som et resultat af tilstedeværelsen af ​​frie elektroner i gassen i buegabet og elektroner udsendt fra katodeoverfladen. Frie elektroner placeret i mellemrummet mellem kontakterne bevæger sig med høj hastighed i retningen fra katoden til anoden under påvirkning af elektriske feltkræfter.

Feltstyrken ved begyndelsen af ​​divergensen af ​​kontakter kan nå flere tusinde kilovolt pr. centimeter. Under påvirkning af dette felts kræfter undslipper elektroner fra katodens overflade og bevæger sig til anoden og slår elektroner ud fra den, som danner en elektronsky. Den indledende strøm af elektroner skabt på denne måde danner efterfølgende en intens ionisering af buegabet.

Sammen med ioniseringsprocesser forløber deioniseringsprocesser parallelt og kontinuerligt i lysbuen. Deioniseringsprocesser består i, at når to ioner med forskellige fortegn eller en positiv ion og en elektron nærmer sig hinanden, tiltrækkes de og, kolliderer, neutraliseres, desuden bevæger ladede partikler sig fra det brændende område af sjæle med en højere ladningskoncentration til miljøet med en lavere ladningskoncentration. Alle disse faktorer fører til et fald i buens temperatur, til dens afkøling og udryddelse.

Ris. 2. Elektrisk lysbue

Lysbue efter tænding

I den konstante forbrændingstilstand er ioniserings- og deioniseringsprocesser i ligevægt i den. Tønde med lige meget frie positive og negative ladninger er kendetegnet ved en høj grad gas ionisering.

Et stof, hvis ioniseringsgrad er tæt på enhed, dvs. hvor der ikke er neutrale atomer og molekyler kaldes plasma.

Den elektriske lysbue er kendetegnet ved følgende funktioner:

1. En klart defineret grænse mellem lysbueakslen og miljøet.

2. Høj temperatur inde i lysbuen, når 6000 - 25000K.

3. Høj strømtæthed og lysbueaksel (100 - 1000 A/mm2).

4. Små værdier af anode- og katodespændingen falder og afhænger praktisk talt ikke af strømmen (10 - 20 V).

Volt-ampere karakteristisk for en elektrisk lysbue

Det vigtigste kendetegn ved en jævnstrømsbue er afhængigheden af ​​lysbuespænding på strøm, som kaldes strøm-spændingskarakteristik (VAC).

Buen opstår mellem kontakterne ved en bestemt spænding (fig. 3), kaldet tændspændingen Uz, og afhænger af afstanden mellem kontakterne, af mediets temperatur og tryk og af kontaktdivergenshastigheden. Buedæmpningsspændingen Ug er altid mindre end spændingen Uc.

Ris. 3. Volt-ampere karakteristik for jævnstrømsbuen (a) og dens ækvivalente kredsløb (b)

Kurve 1 repræsenterer den statiske karakteristik af buen, dvs. opnås ved langsomt at ændre strømmen. Karakteristikken har en faldende karakter. Når strømmen stiger, falder lysbuespændingen. Dette betyder, at buegabets modstand falder hurtigere, hvis strøm stiger.

Hvis vi reducerer strømmen i buen fra I1 til nul med en vis hastighed og samtidig fikserer spændingsfaldet over lysbuen, så fås kurve 2 og 3. Disse kurver kaldes dynamiske egenskaber.

Jo hurtigere strømmen reduceres, jo lavere vil de dynamiske I–V-karakteristika ligge. Dette forklares af det faktum, at når strømmen falder, har sådanne parametre for buen som akslens tværsnit, temperatur, ikke tid til hurtigt at ændre sig og erhverve værdier, der svarer til en lavere strømværdi i stabil tilstand.

Spændingsfald over buegabet:

Ud \u003d U s + EdId,

hvor U c \u003d U k + U a - nær-elektrode spændingsfald, Ed - langsgående spændingsgradient i buen, Id - buelængde.

Det følger af formlen, at med en forøgelse af buens længde, vil spændingsfaldet over buen stige, og I–V-karakteristikken vil være højere.

De kæmper med en elektrisk lysbue i designet af at skifte elektriske enheder. Egenskaberne ved en elektrisk lysbue bruges i og i.

Når vi taler om egenskaberne ved en voltaisk bue, er det værd at nævne, at den har en lavere spænding end en glødeudladning og er afhængig af termionisk stråling af elektroner fra elektroderne, der understøtter buen. I engelsktalende lande anses udtrykket for arkaisk og forældet.

Bueundertrykkelsesteknikker kan bruges til at reducere lysbuens varighed eller sandsynligheden for buedannelse.

I slutningen af ​​1800-tallet blev den voltaiske bue meget brugt til offentlig belysning. Nogle elektriske lysbuer lavt tryk bruges i mange applikationer. For eksempel bruges lysstofrør, kviksølv-, natrium- og metalhalogenlamper til belysning. Xenon bue lamper bruges til filmprojektorer.

Åbning af den elektriske lysbue

Fænomenet menes først at være blevet beskrevet af Sir Humphry Davy i en artikel fra 1801 offentliggjort i William Nicholsons Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts. Fænomenet beskrevet af Davy var dog ikke en elektrisk lysbue, men kun en gnist. Senere forskere skrev: "Dette er åbenbart ikke en beskrivelse af en bue, men af ​​en gnist. Essensen af ​​den første er, at den skal være sammenhængende, og dens poler må ikke røre ved, efter den er opstået. Gnisten skabt af Sir Humphry Davy var tydeligvis ikke kontinuerlig, og selvom den forblev ladet i nogen tid efter kontakt med kulstofatomer, var der højst sandsynligt ingen forbindelse mellem buen, hvilket er nødvendigt for dens klassificering som voltaisk.

Samme år demonstrerede Davy offentligt effekten før Royal Society ved at udsende elektricitet gennem to kontaktende kulstænger, og derefter trække dem et stykke fra hinanden. Demonstrationen viste en "svag" bue, der næsten ikke kunne skelnes fra en stabil gnist, mellem punkter trækul. Videnskabsfællesskab gav ham mere kraftigt batteri fra 1000 plader, og i 1808 påviste han forekomsten af ​​en voltaisk bue i stor skala. Han er også krediteret med sit navn på engelsk sprog(elbue). Han kaldte det en bue, fordi det tager form af en opadgående bue, når afstanden mellem elektroderne bliver tæt. Dette skyldes de ledende egenskaber af varm gas.

Hvordan så den elektriske bue ud? Den første kontinuerlige bue blev optaget uafhængigt i 1802 og beskrevet i 1803 som "en speciel væske med elektriske egenskaber»Den russiske videnskabsmand Vasily Petrov, der eksperimenterer med et kobber-zink-batteri, bestående af 4200 diske.

Yderligere studier

I slutningen af ​​det nittende århundrede blev den voltaiske bue meget brugt til offentlig belysning. Elbuernes tendens til at flimre og hvisle var et stort problem. I 1895 skrev Hertha Marx Ayrton en række artikler om elektricitet og forklarede, at den voltaiske bue var resultatet af ilt, der kom i kontakt med de kulstænger, der blev brugt til at skabe lysbuen.

I 1899 var hun den første kvinde nogensinde, der gav sit eget papir for Institute of Electrical Engineers (IEE). Hendes rapport havde titlen "The Mechanism of the Electric Arc". Kort efter blev Ayrton valgt som det første kvindelige medlem af Institute of Electrical Engineers. Den næste kvinde blev optaget på instituttet allerede i 1958. Ayrton anmodede om at læse et papir for Royal Society, men fik ikke lov til at gøre det på grund af sit køn, og The Mechanism of the Electric Arc blev læst af John Perry i hendes sted i 1901.

Beskrivelse

Den elektriske lysbue er typen med den højeste strømtæthed. Max styrke strømmen, der trækkes gennem buen, er kun begrænset af miljøet, ikke af selve buen.

Buen mellem to elektroder kan initieres af ionisering og glødeudladning, når strømmen gennem elektroderne øges. Nedbrydningsspændingen af ​​elektrodegabet er en kombineret funktion af tryk, afstanden mellem elektroderne og typen af ​​gas, der omgiver elektroderne. Når en lysbue starter, er dens terminalspænding meget mindre end for en glødeudladning, og strømmen er højere. En lysbue i gasser nær atmosfærisk tryk er karakteriseret ved synligt lys, høj strømtæthed og høj temperatur. Det adskiller sig fra en glødeudladning med omtrent det samme effektive temperaturer både elektroner og positive ioner, og i en glødeudladning har ioner en meget mindre termisk energi end elektroner.

Ved svejsning

En forlænget lysbue kan initieres af to elektroder, der i første omgang er i kontakt og adskilt under eksperimentet. Denne handling kan starte en lysbue uden en højspændingsglødeudladning. Det er den måde, svejseren begynder at svejse sammenføjningen på ved øjeblikkelig berøring svejseelektrode til emnet.

Et andet eksempel er adskillelse af elektriske kontakter på kontakter, relæer el afbrydere. I højenergikredsløb kan det være nødvendigt at undertrykke lysbuen for at forhindre kontaktskader.

Voltaisk bue: egenskaber

Elektrisk modstand langs en kontinuerlig bue skabes varme, der ioniserer flere gasmolekyler (hvor graden af ​​ionisering er bestemt af temperaturen), og i overensstemmelse med denne sekvens bliver gassen gradvist til et termisk plasma, som er i termisk ligevægt, da temperaturen er forholdsvis ensartet fordelt over alle atomer, molekyler, ioner og elektroner. Den energi, der overføres af elektroner, spredes hurtigt med tungere partikler på grund af elastiske kollisioner på grund af deres høje mobilitet og store tal.

Strømmen i lysbuen opretholdes af termion- og feltemission af elektroner ved katoden. Strømmen kan koncentreres i en meget lille hot spot ved katoden - omkring en million ampere per kvadratcentimeter. I modsætning til en glødeudladning har lysbuen en subtil struktur, da den positive søjle er ret lys og strækker sig næsten til elektroderne i begge ender. Katodefaldet og anodefaldet på nogle få volt forekommer inden for en brøkdel af en millimeter fra hver elektrode. Den positive søjle har en lavere spændingsgradient og kan være fraværende i meget korte buer.

lavfrekvent bue

Lavfrekvent (mindre end 100 Hz) lysbue vekselstrøm ligner en jævnstrømsbue. På hver cyklus initieres lysbuen af ​​et sammenbrud, og elektroderne skifter roller, når strømmen ændrer retning. Efterhånden som strømfrekvensen stiger, er der ikke tid nok til ionisering ved divergens i hver halve cyklus, og nedbrydning er ikke længere nødvendig for at opretholde lysbuen - spændings- og strømkarakteristikken bliver mere ohmsk.

Plads blandt andre fysiske fænomener

Forskellige former elektriske lysbuer er nye egenskaber ved ikke-lineære modeller af strøm og elektrisk felt. Lysbuen opstår i et gasfyldt rum mellem to ledende elektroder (ofte wolfram eller kul), hvilket resulterer i meget høje temperaturer, der er i stand til at smelte eller fordampe de fleste materialer. En elektrisk lysbue er en kontinuerlig udladning, mens en lignende elektrisk gnistutladning er øjeblikkelig. En voltaisk lysbue kan forekomme enten i DC-kredsløb eller i AC-kredsløb. I sidstnævnte tilfælde kan den gentagne gange ramme hver halve cyklus af strømforekomst. En elektrisk lysbue adskiller sig fra en glødeudladning ved, at strømtætheden er ret høj, og spændingsfaldet i lysbuen er lavt. Ved katoden kan strømtætheden nå en megaampere pr. kvadratcentimeter.

Destruktivt potentiale

En elektrisk lysbue har et ikke-lineært forhold mellem strøm og spænding. Når lysbuen er blevet skabt (enten ved at gå videre fra en glødeudladning eller ved at røre ved elektroderne og derefter adskille dem), resulterer stigningen i strøm i en lavere spænding mellem lysbueterminalerne. Denne negative modstandseffekt kræver, at en form for positiv impedans (som elektrisk ballast) placeres i kredsløbet for at opretholde en stabil lysbue. Denne egenskab er grunden til, at ukontrollerede elektriske lysbuer i apparatet bliver så ødelæggende, da når lysbuen først opstår, vil den trække mere og mere strøm fra DC-spændingskilden, indtil enheden er ødelagt.

Praktisk brug

V industriel skala elektriske lysbuer bruges til svejsning, plasmaskæring, bearbejdning elektrisk udladning, som en buelampe i filmprojektorer og i belysning. Elektriske lysbueovne bruges til at fremstille stål og andre stoffer. Calciumcarbid opnås på denne måde, da det er nødvendigt for at opnå en endoterm reaktion (ved temperaturer på 2500 ° C). et stort antal af energi.

Kulbuelys var de første elektriske lys. De blev brugt til gadelygter i det 19. århundrede og til specialiserede enheder som søgelys indtil Anden Verdenskrig. I dag bruges lavtryks lysbuer i mange områder. For eksempel bruges fluorescerende, kviksølv-, natrium- og metalhalogenlamper til belysning, mens xenon-buelamper bruges til filmprojektorer.

Dannelsen af ​​en intens elektrisk lysbue, som en lille lysbue, er grundlaget for eksplosive detonatorer. Da videnskabsmænd lærte, hvad en voltaisk bue er, og hvordan den kan bruges, blev de mange forskellige verdensvåben fyldt op med effektive sprængstoffer.

Den vigtigste resterende applikation er højspænding Koblingsudstyr til transmissionsnet. Moderne enheder også bruge svovlhexafluorid under højt tryk.

Konklusion

På trods af hyppigheden af ​​lysbueforbrændinger anses det for at være meget nyttigt. fysiske fænomen, stadig meget udbredt i industrien, produktion og skabelse af dekorative genstande. Hun har sin egen æstetik og er ofte med i sci-fi-film. Nederlaget for den voltaiske bue er ikke fatalt.

En elektrisk lysbue er en lysbueudladning, der opstår mellem to elektroder, eller en elektrode og et emne, og som tillader to eller flere dele at blive forbundet ved svejsning.

Svejsebuen er, afhængigt af det miljø, den forekommer i, opdelt i flere grupper. Det kan være åbent, lukket og også i miljøet med beskyttelsesgasser.

Den åbne bue flyder til udendørs ved ionisering af partikler i forbrændingsområdet, samt på grund af metaldampe af svejste dele og elektrodemateriale. Den lukkede bue brænder igen under fluxlaget. Dette giver dig mulighed for at ændre sammensætningen gas miljø i forbrændingsområdet og beskytter emnernes metal mod oxidation. I dette tilfælde strømmer den elektriske lysbue gennem metaldampe og ioner af fluxadditivet. Den bue, der brænder i et beskyttende gasmiljø, strømmer gennem ionerne af denne gas og metaldamp. Dette hjælper også med at forhindre oxidation af dele og dermed øge pålideligheden af ​​den dannede forbindelse.

Den elektriske lysbue adskiller sig i typen af ​​tilført strøm - vekselstrøm eller konstant - og i varigheden af ​​brænding - pulseret eller stationær. Derudover kan lysbuen have direkte eller omvendt polaritet.

I henhold til den anvendte elektrodetype skelnes der mellem ikke-forbrugs- og forbrugselektroder. Brugen af ​​en eller anden elektrode afhænger direkte af de egenskaber, som svejsemaskinen har. Den lysbue, der opstår ved brug af en ikke-forbrugbar elektrode, som navnet antyder, deformerer den ikke. Ved svejsning med en forbrugselektrode smelter lysbuestrømmen materialet, og det aflejres på det originale emne.

Buegabet kan betinget opdeles i tre karakteristiske sektioner: katode, anode og lysbueakslen. I dette tilfælde vil det sidste afsnit, dvs. buestammen har den største længde, dog bestemmes buens egenskaber såvel som muligheden for dens forekomst præcist af nærelektrodeområderne.

Generelt kan de egenskaber, som en lysbue har, kombineres i følgende liste:

1. Buelængde. Dette refererer til den samlede afstand af katode- og anodeområderne samt lysbueakslen.

2. Lysbuespænding. Den består af summen på hvert af områderne: trunk, nær-katode og nær-anode. I dette tilfælde er spændingsændringen i nærelektrodeområderne meget større end i den resterende region.

3. Temperatur. En elektrisk lysbue, afhængigt af sammensætningen af ​​det gasformige medium, materialet af elektroderne, kan udvikle temperaturer op til 12 tusinde grader Kelvin. Sådanne toppe er imidlertid ikke placeret over hele planet af elektrodeendefladen. For selv med de fleste bedre forarbejdning der er forskellige uregelmæssigheder og ujævnheder på materialet i den ledende del, på grund af hvilke der opstår mange udledninger, som opfattes som én. Naturligvis afhænger lysbuens temperatur i høj grad af miljøet, hvor den brænder, såvel som af parametrene for den tilførte strøm. For eksempel, hvis du øger den aktuelle værdi, så vil temperaturværdien også stige.

Og endelig strømspændingskarakteristikken eller VAC. Det repræsenterer spændingens afhængighed af strømmens længde og størrelse.

I moderne industri har svejsning stor betydning, det har et meget bredt anvendelsesområde i alle brancher. En svejsebue er påkrævet for at udføre svejseprocessen.

Hvad er en svejsebue, dens definition

En svejsebue anses for at være en meget stor elektrisk udladning med hensyn til effekt og varighed, som eksisterer mellem elektroderne, som er aktiveret, i en blanding af gasser. Dens egenskaber er kendetegnet ved høj temperatur og strømtæthed, på grund af hvilken den er i stand til at smelte metaller med et smeltepunkt over 3000 grader. Generelt kan vi sige, at en lysbue er en gasleder, der konverterer elektrisk energi ind i termisk. En elektrisk ladning er passagen af ​​en elektrisk strøm gennem et gasformigt medium.

Der er flere typer elektrisk udladning:

• Ulmende udflåd. Opstår ved lavt tryk, bruges i lysstofrør og plasmaskærme;
• Gnistudledning. Opstår, når trykket er lig med atmosfærisk, det har en diskontinuerlig form. Gnistudladningen svarer til lyn og bruges også til at antænde forbrændingsmotorer;
• Bueudladning. Anvendes til svejsning og belysning. Adskiller sig i en kontinuerlig form, forekommer ved atmosfærisk tryk;
• Krone. Opstår, når elektrodens krop er ru og inhomogen, kan den anden elektrode være fraværende, det vil sige, at der vises en stråle. Det bruges til at rense gasser fra støv;

Natur og struktur

Svejsebuens natur er ikke så kompliceret, som det kan se ud ved første øjekast. Den elektriske strøm, der passerer gennem katoden, trænger derefter ind i den ioniserede gas, en udladning sker med en skarp glød og en meget høj temperatur, så temperaturen på den elektriske lysbue kan nå 7000 - 10000 grader. Derefter løber strømmen til det forarbejdede svejsede materiale. Da temperaturen er så høj, udsender lysbuen skadeligt menneskelige legeme ultraviolet og infrarød stråling, kan det skade øjnene eller efterlade lette forbrændinger på huden, så ordentlig beskyttelse er nødvendig under svejseprocessen.

Strukturen af ​​svejsebuen består af tre hovedområder: anode, katode og buesøjle. Under lysbue dannes der aktive pletter på katoden og anoden - områder hvor temperaturen når de højeste værdier, det er gennem disse områder at al den elektriske strøm passerer, anode og katode områder repræsenterer større spændingsfald. Og selve søjlen er placeret mellem disse områder, spændingsfaldet i søjlen er meget lille. Således er længden af ​​svejsebuen summen af ​​ovennævnte arealer, normalt er længden nogle få millimeter, når anode- og katodearealerne er henholdsvis 10-4 og 10-5 cm Den mest gunstige længde er cirka 4-6 mm, med en sådan længde en konstant og gunstig temperatur.

Sorter

Typer af svejsebue adskiller sig i ordningen for levering af svejsestrøm og miljøet, hvor de forekommer, de mest almindelige muligheder er:

• Direkte handling. Med denne metode er svejsningen placeret parallelt med metalstrukturen, der svejses, og buen opstår i en vinkel på halvfems grader i forhold til elektroden og metallet;
• Svejsebue af indirekte virkning. Opstår, når der bruges to elektroder, som er placeret i en vinkel på 40-60 grader i forhold til overfladen af ​​den del, der skal svejses, opstår der en bue mellem elektroderne og svejser metallet;

Der er også en klassificering afhængigt af atmosfæren, hvori de forekommer:

• åben type. En bue af denne type brænder i luft, og der dannes en gasfase omkring den, der indeholder dampe af det materiale, der svejses, elektroder og deres belægninger;
• lukket type. Afbrændingen af ​​en sådan lysbue sker under et lag af flux, gasfasen dannet omkring lysbuen omfatter dampe af metal, elektrode og flux;
• Bue med gasforsyning. Komprimerede gasser tilføres den brændende bue - helium, argon, kuldioxid, brint og andre forskellige blandinger af gasser, de tilføres, så det svejste metal ikke oxiderer, deres tilførsel bidrager til et reducerende eller neutralt miljø. Gasfasen omkring lysbuen omfatter - den tilførte gas, metal og elektrodedampe;

De er også kendetegnet ved virkningsvarigheden - stationære (til langvarig brug) og pulserede (til engangsbrug), i henhold til materialet på den anvendte elektrode - kulstof, wolfram - ikke-forbrugelige elektroder og metal - forbrugsstoffer. Den mest almindelige forbrugselektrode er stål. Til dato den mest almindeligt anvendte svejsning med ikke-forbrugende elektrode. Således er typerne af svejsebuer forskellige.

Brændende forhold

Under standardforhold, det vil sige en temperatur på 25 grader og et tryk på 1 atmosfære, er gasser ikke i stand til at lede elektricitet. For at en bue kan dannes, er det nødvendigt, at gasserne mellem elektroderne er ioniserede, det vil sige, at de indeholder forskellige ladede partikler - elektroner eller ioner (kationer eller anioner). Processen med dannelse af en ioniseret gas vil blive kaldt ionisering, og det arbejde, der skal bruges på at løsne en elektron fra en atompartikel for at danne en elektron og en ion, vil blive kaldt ioniseringsarbejdet, som måles i elektronvolt og kaldes ioniseringspotentialet. Hvilken slags energi der skal bruges for at adskille en elektron fra et atom afhænger af gasfasens natur, værdierne kan være fra 3,5 til 25 eV. Det mindste ioniseringspotentiale har metaller fra alkali- og jordalkaligrupperne - kalium, calcium og følgelig deres kemisk forbindelse. Elektroder er belagt med sådanne forbindelser, så de bidrager til den stabile eksistens og brænding af svejsebuen.

Også for forekomsten og afbrændingen af ​​buen kræves en konstant temperatur på katoden, som afhænger af katodens beskaffenhed, dens diameter, størrelse og temperatur. miljø. Temperaturen på lysbuen skal derfor være konstant og ikke svinge pga enorme værdier nuværende styrke, temperaturen kan nå 7 tusinde grader, så absolut alle materialer kan fastgøres ved svejsning. konstant temperatur sikret af en fungerende strømforsyning, så dets designvalg svejsemaskine er meget vigtigt, det påvirker buens egenskaber.

fremkomst

Det opstår under et hurtigt kredsløb, det vil sige når elektroden kommer i kontakt med overfladen af ​​det materiale, der svejses, på grund af den kolossale temperatur, smelter materialets overflade, og der dannes en lille strimmel smeltet materiale mellem elektroden og overfladen. Når elektroden og materialet der svejses divergerer, dannes der en hals af materialet, som øjeblikkeligt knækker og fordamper p.g.a. høje værdier strømtæthed. Gassen ioniseres, og der opstår en elektrisk lysbue. Det kan vækkes ved berøring eller slag.

Ejendommeligheder

Den har følgende funktioner sammenlignet med andre elektriske ladninger:

• Høj strømtæthed, som når op på flere tusinde ampere per kvadratcentimeter, på grund af hvilket en meget varme;
• Ujævn fordeling af det elektriske felt i mellemrummet mellem elektroderne. I nærheden af ​​elektroderne er spændingsfaldet meget stort, når det er i kolonnen - tværtimod;
• Kæmpe temperatur, som når de højeste værdier i kolonnen på grund af den høje strømtæthed. Med en stigning i søjlens længde falder temperaturen, og med en indsnævring øges den tværtimod;
• Ved hjælp af svejsebuer er det muligt at opnå en række strømspændingsegenskaber - spændingsfaldets afhængighed af strømtætheden ved en konstant længde, det vil sige stabil forbrænding. På den dette øjeblik Der er tre strøm-spændingskarakteristika.

Den første falder, når spændingen falder med en stigning i kraft og følgelig strømtæthed. Den anden er hård, når en ændring i strømmen ikke påvirker værdien af ​​spændingen på nogen måde, og den tredje er stigende, når spændingen også stiger med en stigning i strømmen.

Således kan svejsebuen kaldes den bedste og mest pålidelige måde at fastgøre på metalstrukturer. svejseproces har stor betydning for nutidens industri, fordi kun den høje temperatur i svejsebuen er i stand til at holde de fleste metaller sammen. For at opnå højkvalitets og pålidelige sømme er det nødvendigt at tage højde for alle buens egenskaber korrekt og korrekt, overvåge alle værdier, takket være hvilken proceduren vil være hurtig og mest effektiv. Det er også nødvendigt at tage højde for buens egenskaber: strømtæthed, temperatur og spænding.