Вольт-амперна характеристика дуги

У усталеною зварювальної дузі розрізняють три зони: катодний, анодний і стовпа дуги. Катодна зона глибиною близько 10 -5 см, так зване катодне пляма, розташована на торці катода. Звідси вилітає потік вільних електронів, іонізуючих дугового проміжок. Щільність струму на катодній плямі досягає 60 ... 70 А / мм2. До катода спрямовуються потоки позитивних іонів, які бомбардують його і віддають свою енергію, нагріваючи його до температури 2500 ... 3000 ° С.

Анодна зона, яка називається анодним плямою, розташована на торці анода. До анодному плямі спрямовуються і віддають свою енергію потоки електронів, загострюючи його до температури 2500 ... 4000 ° С. Стовп дуги, розташований між катодного і анодного зонами, складається з розпечених і іонізованих частинок. Температура в цій зоні досягає 6000 ... 7000 ° С в залежності від щільності зварювального струму.

У початковий момент для порушення дуги необхідно кілька більшу напругу, ніж при її подальшому горінні. Це пояснюється тим, що при порушенні дуги повітряний зазор недостатньо нагрітий, ступінь іонізації невисока і необхідна напруга, здатне повідомити вільним електронам таку енергію, щоб при їх зіткненні з атомами газового проміжку могла статися іонізація. Збільшення концентрації вільних електронів в обсязі дуги призводить до інтенсивної іонізації дугового проміжку, а звідси до підвищення його електропровідності. Внаслідок цього напруга падає до значення, необхідного для стійкого горіння дуги.

Залежність напруги дуги від струму і зварювального кола називають статичної вольт-амперної характеристикою дуги.

Вольт-амперна характеристика дуги (див. Рис. А) має три області: падаючу 1, жорстку 2 і зростаючу 3. В області 1 (до 100 А) зі збільшенням струму напруга значно зменшується. Це відбувається у зв'язку з тим, що при підвищенні струму збільшується поперечний переріз, а отже, і провідність стовпа дуги. В області 2 (100 ... 1000 А) при збільшенні струму напруга зберігається постійним, так як перетин стовпа дуги і площі анодного і катодного плям збільшуються пропорційно току. Область характеризується постійністю щільності струму. В області 3 напруга зростає внаслідок того, що збільшення щільності струму вище певного значення не супроводжується збільшенням катодного плями через обмеженість перетину електрода. Дуга області 1 горить нестійкий і тому має обмежене застосування. Дуга області 2 горить стійко і забезпечує нормальний процес зварювання.

Вольт-амперна характеристика дуги при ручного дугового зварювання низьковуглецевої сталі (див. Рис. Б) представлена у вигляді кривих а (довжина дуги 2 мм) і б (довжина дуги 4 мм). Криві в (довжина дуги 2 мм) і г (довжина дуги 4 мм) відносяться до автоматичному зварюванні під флюсом при високій щільності струму.

Олександр Вахрушев.