Вольтамперная характеристика дуги - студопедія

Електричний опір газового розряду не є постійним, так як число заряджених в ньому частинок залежить від інтенсивності іонізації і, зокрема від струму. Тому електричний струм в газах не підкоряється закону Ома і вольтамперная характеристика розряду є нелінійної. Залежно від щільності струму вольтамперная характеристика може стає падаючої, пологих і зростаючої. Електричні властивості дуги виражаються вольт - амперних характеристиками, наведеними на рис. 4.

На вольтамперної характеристиці виділяють три ділянки. Кожна ділянка характеризує певні особливості різних способів зварювання. Залежно від щільності струму на електроді вольтамперних характеристика дуги може ставати падаючої, пологих і зростаючої. У I області при малих токах (приблизно до 80 А) і вільної дузі зі збільшенням струму Id інтенсивно зростає число заряджених частинок головним чином внаслідок розігріву і зростання емісії катода і відповідного їй зростання об'ємної іонізації в стовпі дуги. Опір в стовпі дуги зменшується і падає потрібне для підтримки розряду напруга Ud; характеристика дуги є падаючої.

Ділянка I до 50-80, А. Падаюча характеристика. Дуга малостійка і має обмежене застосування. Застосовується для ручної аргонодугового зварювання неплавким електродом.

У II області при подальшому зростанні струму і обмеженому перетині електродів стовп дуги стискується, і обсяг газу, який бере участь в перенесенні зарядів, зменшується. Це призводить до меншої швидкості росту числа заряджених частинок і відносного зниження об'ємної іонізації. Напруга дуги стає мало залежать від струму, а характеристика - пологої.

Частина II понад 80 до 800, А. Лінійна характеристика, має найбільше застосування. Напруга на дузі мало залежить від зміни сили струму, зварювання на цій ділянці має стійкий характер. Для струмів в діапазоні 80-200, А застосовується для ручних дугових способів. Для діапазону 180-800, А застосовується переважно для автоматичних і механізованих процесів зварювання при високій щільності струму на електроді.

Сварка на високій щільності струму і плазменно-дугові процеси відповідають III області режимів дуги. Вони характеризуються сильним стисненням стовпа дуги, а вольтамперная тут - зростаюча, що вказує на збільшення енергії, що витрачається всередині дуги. У цьому випадку збільшення струму практично не може змінити числа заряджених частинок в дузі. Її опір стає майже постійним: R = const. Високо іонізована стисла плазма за своїми властивостями провідності близька до металевого провідника, Закон Ома знову стає справедливим в його звичайному вигляді.

Ділянка III понад 1000, А. Зростаюча характеристика. Застосовується переважно для автоматичних, механізованих і плазмових процесів зварювання при високій щільності струму на електроді.

Падаюча і полога характеристики типові для дуги при ручного дугового (РД) і газоелектричним (РГЕ) зварюванні, а також при зварюванні на малих щільності струму дугового під флюсом (ДФ). Для видів зварювання з високими густиною струму (МГЕ, ДФ, П) застосовується зростаюча вольтамперная характеристика дуги.

Встановлено, що градієнт падіння напруги в стовпі дуги, починаючи з ділянки II постійний, і при дугового зварювання електродами з низьковуглецевої сталі коливається в межах 20 - 40 В / см. Падіння напруги в стовпі дуги пропорційно його довжині ld:

де a - сума падінь напруги в прикатодной і пріанодном області; b - падіння напруги на одиницю довжини стовпа дуги; lд - довжина стовпа дуги, мм.

Як видно з рис. 4, при зменшенні довжини стовпа дуги (ld1> ld2) напруга на дузі знижується пропорційно l д.

Енергія, необхідна для підтримання сталості дугового проміжку надходить від джерела живлення дуги. Температура стовпа дуги по його перетину неоднакова. Найбільшу температуру має центральна частина стовпа дуги Збільшення щільності струму призводить до збільшення температури стовпа дуги. Так, під час зварювання під флюсом змінним струмом 450 А при діаметрі електрода 5 мм температура стовпа дуги складає 6000 К, а при діаметрі електрода 2 мм - 7800 К. (К = С + 273,15)