Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Аргонно-дуговая сварка (TIG) -> Электрическая дуга в инертных газах -> Статические характеристики дуги в инертной атмосфере

Статические характеристики дуги в инертной атмосфере

Общие замечания

Статической (вольтамперной) характеристикой дуги называется зависимость между током и напряжением дуги, снятая при медленных изменениях тока. Характеристика дуги, снятая при быстрых изменениях тока, называется динамической.

Обычно статические характеристики строят по данным, полученным при сварке на постоянном токе.

Динамическая характеристика дуги снимается по осциллограмме переменного тока и представляет собой зависимость между мгновенными значениями тока и напряжения дуги за один период.

Статическая характеристика дуги может быть положительной или отрицательной в зависимости от тока и условий, в которых протекает дуговой разряд.

К условиям, ведущим к положительной зависимости между U д и 1l, относятся:

а) увеличение плотности тока на электроде-катоде (катодном пятне);

б) «мешающее» действие среды, окружающей дугу, ведущее к повышению плотности тока в столбе дуги;

в) увеличение эффективного напряжения дуги.

Повидимому, в большей степени на характеристику дуги при сварке влияет плотность тока на электроде - катоде. При малых плотностях тока на электроде - катоде характеристика дуги отрицательная. С увеличением плотности тока на электроде - катоде отрицательная характеристика переходит в положительную. Например, возрастающая (положительная) характеристика дуги под флюсом, по мнению Н. Г. Остапенко, объясняется, в первую очередь, высокими плотностями тока на электроде - катоде, т. е. явлениями на катоде.

Подобно характеристике дуги под флюсом статическая характеристика дуги в аргоне имеет положительный характер. Объяснение этого находится, с одной стороны, в «мешающем» действии охлаждающей дугу струи аргона, и, с другой стороны, в высоких плотностях тока на вольфрамовом электроде - катоде, превышающих в некоторых случаях плотность тока на электроде при сварке под флюсом (табл. 6).

Таблица 6. Плотности тока на электроде при различных способах сварки:

Характеристики вольфрамовой дуги

На фиг. 17 представлено семейство вольтамперных характеристик вольфрамовой дуги в аргоне. Характерным является то, что при больших токах и малых дуговых промежутках напряжение на дуге меньше ионизационного потенциала. Минимальное напряжение дуги при этих условиях приближается к потенциалу возбуждения аргона, находящегося в состоянии, близком к метастабильному. Это указывает на то, что метастабильные состояния атомов аргона играют, вероятно, большую роль в дуге, горящей в инертной газовой атмосфере.

Кривые на фиг. 17 не зависят от направления изменения тока и поэтому могут быть получены без заметных различий как при увеличении, так и при уменьшении тока.

При горении вольфрамовой дуги в гелии напряжение на дуге при одинаковых токах вдвое больше, чем в аргоне. Вольтамперные кривые дуги, горящей в гелии, могут быть получены различными в зависимости от направления изменения тока. При токах 15-80 а и дуговых промежутках 1,3-7,5 мм для каждого зазора могут быть получены две кривые (фиг. 18). Как правило, напряжение и ток следуют по верхней кривой при уменьшении тока и по нижней - при увеличении. За пределами токов, где обе кривые для одного дугового промежутка пересекаются, изменения напряжения и тока могут следовать любой кривой. Момент перехода с верхней кривой на нижнюю случаен и не происходит при каком-то определенном токе. Этот переход может быть внезапным или постепенным.

Переход сопровождается появлением голубой дуги и исчезновением яркокрасного катодного пламени. При уменьшении тока происходит прыжок с нижней кривой на верхнюю, но повышение напряжения обычно происходит при меньшем токе, и обратный переход совершается постепенно. Таким образом, в некоторых случаях возможно уменьшение напряжения на дуге с увеличением длины дуги при постоянном токе.

С увеличением тока при малых дуговых промежутках напряжение дуги приближается к первому потенциалу возбуждения (мета-стабильному состоянию) гелия - 19,8 в. Электрические характеристики дуги в смеси аргона и гелия (фиг. 19 а и б) по виду занимают промежуточное положение между соответствующими характеристикам дуги в аргоне или гелии. При добавке гелия к чистому аргону напряжение дуги растет линейно до содержания гелия, равного 85%. Затем напряжение резко возрастает до его значения в чистом гелии. До резкого скачка напряжения дуга имеет точную характеристику дуги в аргоне. При высоких концентрациях гелия появляется двойная кривая, типичная для дуги в гелии (фиг. 19,б).

Переход от верхней кривой к нижней на фиг. 18 может быть объяснен наличием вблизи катода паров вольфрама, что может иметь место при энергии электрода - катода, достаточной для выделения тепла, необходимого для испарения определенного количества вольфрама. Наличие вблизи катода смеси гелия и паров вольфрама, обладающих значительно меньшим ионизационным потенциалом, чем гелий, повидимому, приводит к снижению напряжения.

Падение напряжения в плазме высокоамперной дуги при атмосферном давлении всегда принимается независимым от длины дуги. Величина его снижается с увеличением тока.

Внешние характеристики вольфрамовой дуги (фиг. 20) показывают, что при данном типе дуги это не так. Здесь отдельные градиенты напряжения связаны с анодным и катодным падением одновременно. Градиент напряжения для дуговых промежутков 1,3-7,6 мм, равный в пределах изученных токов 0,7 в/мм, повидимому, связан с катодным пламенем, так как при этих дуговых промежутках не было замечено анодное пламя (см. стр. 20). При больших дуговых промежутках, когда появляется анодное пламя (см. фиг. 15), градиент напряжения уменьшается. Кривые фиг. 20 показывают, что при малых дуговых промежутках процессы на катоде играют главную роль в механизме дуги.

Главное различие между внешними характеристиками дуги в гелии и в аргоне то, что градиент напряжения в гелии для больших дуговых промежутков больше, чем для меньших дуговых промежутков. Обратное явление имеет место для дуги в аргоне.

При токах меньше 30 а в гелии обнаружен подъем напряжения на 15-25 в в пределах весьма узкого интервала дуговых промежутков 1,3-2,5 мм (пунктирные кривые на фиг. 20). При этом катод ное пламя находится в прямом контакте с электродом-анодом. Резкий рост напряжения сопровождается уменьшением размера пламени, изменением вида колебаний напряжения и резким свистящим звуком, исходящим от дуги. Это явление не наблюдается в дугах при токах более 35 а, а также в аргоне при любых применявшихся токах.

В смеси аргона и гелия внешние характеристки подобны кривым в чистых газах. Для смесей с содержанием гелия меньше 85% градиент напряжения анодного пламени приблизительно равен градиенту дуги в чистом аргоне. Для смеси с содержанием гелия около 95% или выше градиент напряжения анодного пламени близок к его значению в чистом гелии. В смесях с содержанием гелия между 85 и 95% из-за нестабильности дуги невозможно измерить градиент напряжений анодного пламени.

Дуга вольфрам - нержавеющая сталь

При прямой полярности, токах от 40 до 200 а и длинах дуги от 0,8 до 12 мм статические характеристики дуги W - Fe-Сr-Ni имеют слабо выраженную U-образную форму. Построенные по этим кривым зависимости Ud=f(lд) при 1д = const имеют немного выпуклую форму, но в пределах практически используемой области эти зависимости без существенной ошибки можно принять за линейные.

Определяемый наклоном кривых на прямолинейных участках градиент потенциала почти не изменяется в пределах тока от 40 до 120 а и равен приблизительно 9 в/см, С дальнейшим увеличением тока градиент потенциала немного возрастает, и при 170 а он достигает величины 10 в/см. Продолжение прямолинейных участков кривых Uд =f(lд) до пересечения с осью ординат отсекает от последней отрезок, приближенно равный сумме катодного и анодного падений. При токах от 40 до 170 а величина этих отрезков колеблется в пределах 8-10 в.

При обратной полярности характеристики также имеют U-образную форму, причем вогнутость кривых в, данном случае выражена несколько сильней. Самой характерной особенностью является значительное увеличение напряжения дуги по сравнению с дугой прямой полярности при том же токе и длине дуги. Таким образом, для прохождения одного и того же тока через дуговой промежуток одной и той же длины требуется значительное увеличение затраты энергии в том случае, когда вольфрамовый электрод становится анодом. Это увеличение энергии при короткой дуге может достигать 50-75% и, повидимому, связано с процессами у анода, так как эффект возрастания энергии при перемене полярности можно непосредственно наблюдать на плавлении вольфрамового электрода при сравнительно небольших токах.

Подобное явление наблюдается также у других дуг, например, у дуги уголь - железо или уголь - медь в атмосфере воздуха, водорода и других газов, что, вероятно, связано с природой материала электродов, но не с газовой атмосферой.

Зависимость между напряжением дуги W <-> Fe - Сr - Ni и ее длиной для различных диаметров электродов в защитной среде гелия (98,2%) и аргона (99,8%) представлен на фиг. 21 и 22.

Из рассмотрения графиков можно сделать вывод о том, что диаметр электрода, расход защитного газа и сварочный ток при горении дуги в аргоне мало отражаются на характере зависимости напряжения дуги от ее длины. Напротив, при горении дуги в атмосфере гелия напряжение дуги может быть изменено более чем на 3 в простым изменением расхода газа. Увеличение сварочного тока до 250 а снижает напряжение дуги. Влияние сварочного тока и расхода газа на напряжение дуги остается таким же и при горении дуги в среде гелия повышенной частоты (99,99 %). Не обнаружено заметной разницы в напряжении при горении дуги между малоуглеродистой сталью и вольфрамом или между нержавеющей сталью и вольфрамом.

Дуги вольфрам - алюминий и вольфрам - медь

На фиг. 23 показана зависимость напряжения от длины дуги между вольфрамом и алюминием в среде аргона при напряжении холостого хода источника переменного тока, равном 300 в. При длине дуги до 2,5 мм изменение напряжения дуги не превы

 

шает 0,5 в. При длине дуги меньше 0,5 мм расплавленный металл ванны имеет склонность к наплавлению на электрод.

На фиг. 23 показана также зависимость Ud=f(ld) для дуги постоянного тока обратной полярности (вольфрам - анод) в аргоне. Эта кривая получается более пологой во всем интервале длин дуги. При длинах менее 5 мм кривая дуги постоянного тока проходит выше кривой дуги переменного тока.

На фиг. 24 показаны зависимости напряжения от длины дуги в среде гелия для постоянного и переменного тока. Напряжение холостого хода источника переменного тока равно 300 в. Обращает на себя внимание большая крутизна кривых; напряжение дуги в среде гелия примерно вдвое больше напряжения дуги в среде аргона при тех же длинах дуги. Это приводит к тому, что при горении дуги в среде гелия выделяемая тепловая мощность вдвое больше, чем при горении дуги в аргоне.

Характеристики дуги W - А1 в смеси аргона и гелия близки к характеристикам дуги в аргоне (фиг. 25).

Для дуги W- ↔ Сu+, горящей в аргоне (99%) при токах 30 и 75 а, зависимость Uд = f(lд) показана на фиг. 26.

 

Термический анализ дуги постоянного тока с вольфрамовым электродом - катодом и медным анодом, если допустить, что обмен теплом между зоной катодного падения, положительным столбом и зоной анодного падения (фиг. 27) невелик и им можно пренебречь и зоны катодного и анодного падения очень малы по сравнению с нормальными длинами дуги, приводит к следующим соотношениям.

Для катодного падения

Uк=Qк/I + (Фк+2rT/e);

для положительного столба

Uc=Qc/I + (Фкк);

для анодного падения

Ua=Qa/I + (Фa-2rT/e);

В этих выражениях:

Uк - катодное падение напряжения;

Uс - падение напряжения в положительном столбе;

Uа - анодное падение напряжения;

Qк - потеря тепла катодом при нулевой длине дуги;

Qc - потеря тепла положительным столбом дуги при длине дуги l;

Qc - потеря тепла анодом при нулевой длине дуги;

Фк - работы выхода катода;

Фа - работа выхода анода;

I - ток;

r - постоянная Больцмана;

T - абсолютная температура;

e - заряд электрона.

Были измерены электрические характеристики (фиг. 28 и 29) и с помощью калориметрирования выделение тепла дуги W Cu при торированном вольфраме в аргоне и токе 30-100 а (фиг. 30 и 31). Затем с помощью приведенных выше выражений подсчитаны анодное и катодное падение напряжения (фиг. 32). Во всех случаях катодное падение имеет падающую характеристику, в то время как для чистого вольфрама анодное падение почти постоянно и составляет около 3 в (см. фиг. 32). При торированном вольфраме анодное падение снижается от 3 в при токе. 30 а до 2 в при токе 100 а (см. фиг. 32), что вызвано изменением работы выхода анода вследствие загрязнения торием.

Наиболее интересные и неожиданные результаты получены для положительного столба. Градиент кривой U = f(lд) не является постоянным: он .оставляет около 9 в/см при коротких дугах и 6 в/см при длинных дугах Однако из анализа кривых Q = f(lд) (см. фиг. 30) для анода и катода явствует, что эти значения не представляют собой действительного градиента потенциала в дуге и что градиент в районе, связанном с анодом (анодное пламя) (фиг. 33), значительно выше чем в районе, связанном с катодом (катодное пламя). Приблизительные значения этих градиентов составляют 19 в/см для анодного пламени и 3 в/см для катодного пламени. Это объясняется тем, что в анодном пламени преобладают пары меди, ионизированные в наибольшей степени, в то время как в катодном пламени ионизированной средой являются пары вольфрама.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.09.11   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:05 Проволока стальная марки 12Х18Н10Т (ТС)

12:05 Проволока никелевая марки ДКРПМ НП2, ГОСТ 2179-75

12:05 Труба нержавеющая марки 12Х18Н10Т, ГОСТ 9941-81

12:05 Круг электротехнический марка стали 10880

12:05 39Н проволока ф8 мм

12:05 12Х18Н10Т труба

12:05 ХН75МБТЮ проволока 1,2 мм

12:04 ХН70Ю проволока 1,0 мм

12:04 ХН78Т лист 1,5 мм

12:04 МНЖКТ проволока ф2 мм для сварки

НОВОСТИ

28 Апреля 2017 18:17
Сворачивающийся мост в Лондоне (10 фото, 1 видео)

27 Апреля 2017 11:22
Звучание магнитных шариков

28 Апреля 2017 17:24
Пакистанский импорт черного лома в марте 2017 года вырос на 13,8%

28 Апреля 2017 16:32
”Мечел” объявляет финансовые результаты за 2016 год

28 Апреля 2017 15:38
Выпуск чугуна в странах ЕС в марте вырос на 1,1%

28 Апреля 2017 14:51
Финансовые результаты ”Группы НЛМК” за 1-й квартал 2017 года по МСФО

28 Апреля 2017 13:04
Запасы железной руды в китайских портах за третью неделю апреля упали на 0,58%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Виды и механика процесса хонингования - основы технологии

3Д принтеры для производства металлических изделий

Задвижки чугунные

Офисная мебель

Сварочные работы в промышленности и строительстве

Видеорегистраторы - основные характеристики

Датчики уровня сыпучих материалов

Лазерные уровни в строительстве

Насосы для колодцев и их основные характеристики

Комплектующие для обустройства железнодорожных путей

Особенности сдачи металлолома в пункты приема

Как открыть свой магазин быстро и оснастить его всем необходимым?

А вы знаете, для чего используют транспортерные сетки?

Какие заборы сегодня наиболее эффективно могут защитить объекты транспортной инфраструктуры?

Про упаковку из воздушно-пузырьковой пленки

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.