Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Магнитная гипотеза





При малых пороговых токах пятно существует в виде единой ячейки, которая при больших токах имеет тенденцию и делению за время 10-6÷10-4 с. Систематический распад ячеек с частотой порядка 106 с-1. А деление катодного пятна является следствием неоднородности собственного магнитного поля в районе пятна, расталкивания частей пятна полем. Это приводит к хаотическому перемещению пятна по поверхности металла.

Анализ движения пятна показал, что взаимодействие их собственных магнитных полей подчиняется принципу максимума напряжённости поля, который всегда должен соответствовать максимуму потенциальной энергии частиц, поэтому в направлении наибольшего потока энергии к катоду должно смешаться и само катодное пятно. Этим объясняется направленное (в том числе и обратное) движение пятна в магнитном поле, его деление и хаотическое перемещение по катоду. При больших токах и сложной структуре пятна оно в целом также будет перемещаться в область максимума напряжённости не только собственного H, но и дополнительного внешнего Н магнитного поля.

Собственное магнитное поле, охватывая область высоких концентраций зарядов наподобие футляра, уменьшает диффузионные потери частиц. Благодаря этому возможна высокая концентрация частиц и энергии над микроучастками (ячейками) катода, что приводит к высокой плотности тока, испарению металла и эмиссии электронов.

Протяжённость катодной области приравнивается к длине свободного пробега ионов
(т.е. < 10-3 мм). Падения напряжения у стального катода оценивается различными авторами
от 8 до 17 В, в ртутных дугах Uк=5÷11В, угольной Uк=3В.

Наиболее вероятное значение плотности тока в пятнах дуги составляет 103÷104 А/см2.

В зависимости от материала катода сварочные дуги можно разделить на два основных типа:

- с неплавящимся катодом (например, W-дуги)

- с плавящимся холодным катодом (например Me-дуги)

Дуги с неплавящимся (тугоплавким) катодом. Если катод сварочной дуги выполнен из материала с высокими температурами плавления (для W Tпл=3650К, Tкип = 5645…6000 К; для угля Tвозг=4470 К) то он может быть нагрет до очень высокой температуры, при которой основная часть катодного тока обеспечивается термоэлектронной эмиссией. Учитывая, что W-катод представляет собой плёночный катод, а примеси из столба дуги (если изделие, например, алюминиевый сплав) могут также снизить работу выхода, то расчётное значение плотности тока может быть таким, как в приведённом ниже примере.

Пример. Электрод W-Th (или W-La) ϕ=1.0 эВ, Т=5000 К; kT=0.5 эВ

Поскольку , А 1, ,то А/см2. Если ϕ=2 эВ и А 10, то ; А/см2. Таким образом, только термоэлектроны иногда могут обеспечить j до А/см2.



Катодное падение таких термоэлектронных дуг может быть значитьельно меньше U; защитного газа: Uк<Ui. Катодная область dк (2...3)λe=10-2 мм.

W-дуги могут существовать в двух видах:с катодным пятным пятном и без катодного пятна.

При сравнительно небольших токах и сильном охлаждении на катоде обычно есть пятно, столб дуги у катода сильно сжат, а j достигает 104 А/см2. Здесь значительную роль играет автоэлектронная эмиссия пятна. Такие катоды называют иногда термоэлектростатическими.

Если постепенно увеличивать ток, то дуга расширяется у катода и j падает в 10…100 раз – примерно до 102 А/см2. Такая дуга называется дугой без катодного пятна или собственно термоэлектронной дугой. Сравнение вольт-амперных характеристик обеих дуг (рис.2.27) показывает, что с увеличением тока обе дуги дают возрастающую ветвь с положительным сопротивлением. Причём, термоэлектронная дуга горит при меньшем напряжении и меньшем Uк, чем дуга с катодным пятном.

Дуга с холодным катодом. Термин «дуга с холодным катодом» применяется к катодам из металлов, для которых термоэмиссия при Ткип незначительна, например, ртуть (Ткип=630 К) медь (2870 К), железо (3013 К). Особенность таких катодов – черезвычайно большая плотность тока в ячейках катодного птяна, доходящая до 106…108 А/см2. Кроме того, обычно имеет место беспорядочное движение дуги по поверхности катода и существование нескольких катодных пятен. Как правило, катод интенсивно испаряется, что позволяет отнести дуги к дугам в парах.

Катодное падение напряжения для металла дуг обычно больше, чем для вольфрамовых, соизмеримо с потенциалом ионизации U; паров металлических электродов составляет
Uк=10…20 В, dк=10-6 см, V0 соизмеримо с длиной пробега иона.

Магнитное поле и катоды металлических дуг. Количественными экспериментами и работами установлено, что все металлические дуги, относящиеся к классу «холодных дуг», обладают внутренней неустойчивостью. Это связано с непрерывной перестройкой и распадом, «кризисами» испаряющегося катодного пятна на металлах.

 

.


 

Рис. . Два типа дуг – без катодного пятна (а) и к ним (б).

В дуге (а) ток Iд продуцируется за счёт термоэлектронов, которые эмитирует W-электрод при высоких температурах
(3600 – 5000 К). В дуге (б) ток Iд продуцируется за счёт электростатической эмиссии.

 

Рис. . Вольтамперные характеристики и выделение теплоты на аноде и катоде для W-дуг с катодным пятном (крестики) и без него (точки).


Падение напряжения у катода:

стального – Uк= 8÷17 В

ртутного – Uк= 5÷11 В

угольного – Uк= 3 В

В пятнах дуг j = (103 - 104) А/см2

 





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 338; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.