Главная


Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 223
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21


скачать книгу Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов




Основным методом соединения металлических материалов до конца нынешнего века несомненно останется дуговая сварка, которая непрерывно развивается и совершенствуется
...
Знание особенностей кристаллизации сварочной ванны, формирования структуры шва, механизмов образования дефектов — пор и кристаллизационных трещин в сварных швах могут быть использованы для со 1*ершенствования металлургических и техноло гических путей повышения стойкости металлашва к образованию пористости и кристаллизационных трещин, для разработки рекомендаций по увеличению хладостойкости сварных швов, сопротивляемости их хрупкому разрушению
...
Обобщены результаты исследований физико-химических процессов при нагреве, плавлении и испарении электродов, флюсов, шлаков, механизмов образования сварочных аэрозолей
...
З/ —'св-І — к —показатель стабильности горения дуги переменного тока электрическая емкость удельная теплоемкость расплавленного металладиаметр капли электродного металла диаметр стержня электрода напряженность электрического поля сродство к электрону заряд электрона частота токачастота перехода капель электродного металлачастота коротких замыканий ускорение силы тяжести постоянная Планка электрический ток ток сваркиплотность электрического тока постоянная Больцмана коэффициент массы покрытия длина дугидлина электродного стержня число переходов капель электродного металла за определенный период времени сваркичисло коротких замыканий за определенный период времени концентрация времени сварки площадь поперечного сечения внутреннего слоя покрытия двухслойной конструкцииV*-цМИН _а -К-Ц ■"к
...
З/ —'св-І — к —показатель стабильности горения дуги переменного тока электрическая емкость удельная теплоемкость расплавленного металладиаметр капли электродного металла диаметр стержня электрода напряженность электрического поля сродство к электрону заряд электрона частота токачастота перехода капель электродного металлачастота коротких замыканий ускорение силы тяжести постоянная Планка электрический ток ток сваркиплотность электрического тока постоянная Больцмана коэффициент массы покрытия длина дугидлина электродного стержня число переходов капель электродного металла за определенный период времени сваркичисло коротких замыканий за определенный период времени концентрация времени сварки площадь поперечного сечения внутреннего слоя покрытия двухслойной конструкцииV*-цМИН _а -К-Ц ■"к
...
З/ —'св-І — к —показатель стабильности горения дуги переменного тока электрическая емкость удельная теплоемкость расплавленного металладиаметр капли электродного металла диаметр стержня электрода напряженность электрического поля сродство к электрону заряд электрона частота токачастота перехода капель электродного металлачастота коротких замыканий ускорение силы тяжести постоянная Планка электрический ток ток сваркиплотность электрического тока постоянная Больцмана коэффициент массы покрытия длина дугидлина электродного стержня число переходов капель электродного металла за определенный период времени сваркичисло коротких замыканий за определенный период времени концентрация времени сварки площадь поперечного сечения внутреннего слоя покрытия двухслойной конструкцииV*-цМИН _а -К-Ц ■"к
...
З/ —'св-І — к —показатель стабильности горения дуги переменного тока электрическая емкость удельная теплоемкость расплавленного металладиаметр капли электродного металла диаметр стержня электрода напряженность электрического поля сродство к электрону заряд электрона частота токачастота перехода капель электродного металлачастота коротких замыканий ускорение силы тяжести постоянная Планка электрический ток ток сваркиплотность электрического тока постоянная Больцмана коэффициент массы покрытия длина дугидлина электродного стержня число переходов капель электродного металла за определенный период времени сваркичисло коротких замыканий за определенный период времени концентрация времени сварки площадь поперечного сечения внутреннего слоя покрытия двухслойной конструкцииV*-цМИН _а -К-Ц ■"к
...
З/ —'св-І — к —показатель стабильности горения дуги переменного тока электрическая емкость удельная теплоемкость расплавленного металладиаметр капли электродного металла диаметр стержня электрода напряженность электрического поля сродство к электрону заряд электрона частота токачастота перехода капель электродного металлачастота коротких замыканий ускорение силы тяжести постоянная Планка электрический ток ток сваркиплотность электрического тока постоянная Больцмана коэффициент массы покрытия длина дугидлина электродного стержня число переходов капель электродного металла за определенный период времени сваркичисло коротких замыканий за определенный период времени концентрация времени сварки площадь поперечного сечения внутреннего слоя покрытия двухслойной конструкцииV*-цМИН _а -К-Ц ■"к
...
Характеристики сварочных дугСогласно классификации, предложенной в работе [38], электрическая дуга как физический процесс протекания тока в газе относится к типу самостоятельных установившихся разрядов, у которых поле искажено объемными зарядами
...
Из всего многообразия электрических дуг можно выделить дугу высокого давления, важная характеристика которой — ква-зиизотермичность положительного столба
...
Это короткая дуга, у которой длина разрядного промежутка и поперечные размеры столба — величины одного порядка, обычно измеряемые несколькими миллиметрами
...
В пространстве между электродами, имеющем объем всего в несколько десятых долей кубического сантиметра, происходит преобразование в тепло электрической энергии мощностью 2—30 кВт 1198], в результате чего электроды сильно нагреваются, плавятся и испаряются
...
У анода скачок потенциала связан с избытком электронов, так как положительные ионы отталкиваются полем анода и не попадают непосредственно на его поверхность
...
Необходимо отметить, что эта упрощенная схема не отражает многообразия процессов, происходящих вблизи электродов, однако может облегчить их рассмотрение
...
Внутри таких областей распределение частиц по скоростям максвелловское, распределение возбужденных частиц больцмановское, а ионизационное равновесие определяется уравнением Саха [38]
...
Лесков доработал и уточнил уравнения столба дуги на основе кана-ловой модели, в которой столб схематизируется цилиндрическим каналом с условным радиусом г эф [97]
...
Поэтому в области сужения дуги (например, в катодной области) возникает градиент давления, направленный от электрода перпендикулярно к его поверхности, что и приводит к появлению струи
...
Существует предположение, что потоки не оказывают суще-ственного влияния на ход основных процессов дугового разряда, хотя содействуют его стабилизации и в значительной мере определяют состав газа столба дуги [97]
...
От температуры зависят степень диссоциации и ионизации газов в дуге, растворимость газов в металле, характер протекания процессов между газовой, металлической и шлаковой фазами, характер плавления электрода и переноса металла и т
...
Например, всякое дополнительное охлаждение дуги (принудительное охлаждение электродов или столба дуги) ведет к повышению температуры плазмы (так называемый парадокс Штеенбека)
...
Этот эффект связан с тем, что при охлаждении внешних слоев столба дуги электропроводность этих слоев резко падает и электрический ток начинает протекать в более узком канале
...
Однако применение термоэлектронного механизма к дугам, горящим на металлических электродах, оказалось безуспешным, так как большинство металлов не могут быть нагреты до температур, достаточных для заметной эмиссии электронов, а такие металлы, как ртуть, кадмий и цинк, имеют настолько низкие точки кипения при атмосферном давлении, что о них вообще не приходится говорить как о термоэлектронных эмиттерах, хотя дуга горит на этих металлах без каких-либо затруднений [70]
...
Но даже в тех случаях, когда возможен нагрев металла до температур, необходимых для поддержания тока дуги вследствие термоэмиссии, наблюдаются явления, которые невозможно объяснить с позиций термоэлектронного механизма
...
Так, на вольфраме может гореть электрическая дуга с катодным пятном, хотя сам катод остается холодным, а при нагреве его до высокой температуры дуга с пятном переходит в дугу без пятна, т
...
На основании выведенного им уравнения тока, который ограничен объемным зарядом, Ленгмюр пришел к выводу, что у катода дуги под влиянием объемного заряда положитель-
...
Отмечается, например, что для создания у катода напряженности поля порядка 107—108 В/см, необходимого для получения достаточной плотности эмиссионного тока, требуются очень высокие плотности тока, действие которого приведет к тому, что поверхность катода будет находиться в состоянии непрерывного теплового разрушения
...
Леб [92], представляется сомнительным использование для вычисления автоэмиссионного тока значений работы выхода, температуры поверхности и других аналогичных характеристик материала катода, имеющих смысл только в случае твердого или жидкого состояния металлического катода
...
Так, например, авторы [121] отмечают, что автоэлектронный механизм эмиссии не объясняет зависимость плотности тока в катодном пятне от теплофи-зических свойств материала, зависимость ее от длительности импульса тока, полностью не объясняет причины локализации эмиссионного процесса в катодных пятнах определенного размера, не объясняет природу существования минимального диаметра катодного пятна и пороговых токов, не дает объяснения экспериментальным фактам образования нетермических высокоскоростных струй и т
...
Однако для катодов с низкой температурой кипения термическое возбуждение электронов может быть лишь незначительным и приемлемый термоав-тоэлектронный механизм неизбежно превращается в сомнительный автоэлектронный [226]
...
В гипотезе Слепяна для объяснения механизма дуги в ее стационарном состоянии привлекается термическая ионизация газа в ионизационном пространстве над катодным пятном
...
Согласно этой идее эмиссия электронов из катода в условиях дугового разряда может происходить без участия сильного электрического поля и не требуется нагрева металла или газа у его поверхности
...
Основная роль отводится вторичной электронной эмиссии, которая возникает в результате бомбардировки катода быстрыми электронами, образующимися вследствие максвеллиза-ции первичных электронов в прикатодной области
...
Металлический катод в виде острия, попадая в сильное электрическое поле, в течение короткого времени нагревается автоэмиссионным током (резистив-ный нагрев плюс эффект Ноттингама) и взрывается
...
Кроме того, трудно ответить на вопрос, как можно получить необходимые для взрыва напряженности поля при типичных размерах микроострий порядка Ю-5 см на поверхности катода и при катодном падении потенциала порядка 10 В [28]
...
Предполагается, что ионы, приближаясь к поверхности катода, своим собственным электрическим полем вырывают из катода электроны, которые под действием внешнего ПОЛЯ, создаваемого катодным падением потенциала, свободно уходят в прикатодную зону, обеспечивая электронную компоненту тока в этой области дуги
...
Условия образования такой высокой напряженности поля авторы работы [132] не рассматривают, объясняя это тем, что такая величина Ек ниже, чем общепринятые ее значения в автоэлектронной модели
...
На небольших расстояниях / от поверхности катода до испарившегося атома металла его состояние (атомное или ионное) неразличимо из-за интенсивного обмена зарядом в данной системе металл — атом
...
По мере удаления атома от поверхности катода электронные энергетические состояния перестраиваются от зонной структуры в металле к дискретным энергетическим уровням атома (или иона)
...
Электрическое поле у катода изменяет потенциальную энергию поступившего на атом электрона так, что появляется возможность туннельного пере-хода электрона из связанного состояния на атоме в свободное, т
...
Для существенного проявления этого процесса как раз и необходимо электрическое поле с напряженностью Ек « 107 В/см, которое обеспечивает выход освободившегося электрона в направлении столба дуги, т
...
Более того, выявились новые особенности дуги, которые, как и уже давно известные (обратное движение катодного пятна, высокоскоростные потоки плазмы, электромагнитные колебания в широком диапазоне частот и др
...
Например, установлено наличие в дуге многозарядных ионов, а также ионов с энергиями, значительно превышающими приложенное между анодом и катодом напряжение
...
Объясняется это тем, что при рассмотрении процессов вобласти катодного падения необходимо прежде всего решить проблему образования носителей электричества, из которых 99 % составляют электроны [92]
...
Для подтверждения сказанного достаточно упомянуть такие явления на аноде, как испускание плазменных потоков, стягивание тока в пятно, поведение анодных пятен и др
...
В первой из них предполагается, что в области анодного падения электроны, поступающие из столба, ускоряются, их энергия достигает величины потенциала ионизации газа или первого потенциала возбуждения: происходит прямая или ступенчатая ионизация нейтральных частиц (так называемая Е-ионизация)
...
Во второй теории считается, что энергия направленного движения, получаемая электронами при ускорении в анодном пространстве, превращается в результате многократных столкновений электронов друг с другом и с тяжелыми частицами плазмы в энергию неупорядоченного движения
...
При этом температура электронов достигает больших значений и ионизация у анода осуществляется наиболее быстрыми электронами максвелловского распределения по скоростям (Г-ионизация)
...
Сварочные шлаки в твердом состоянии по электрическим характеристикам могут быть отнесены к диэлектрикам или полупроводникам, а жидкие шлаки — к ионным расплавам
...
Нагретые покрытия, еще не прореагировавшие с металлом (в таком состоянии находится покрытие на торце электрода), поддерживают дугу при меньших температурах, чем шлаки
...
Термоэлектронная эмиссия шлаковДля исследований качественного и количественного состава частиц, испаряющихся из сварочных материалов, использовалась экспериментальная масс-спект-рометрическая установка, схема аналитической части которой приведена на рис
...
Момент плавления образца шлака фиксировался по скачку температуры в сторону уменьшения из-за смачивания поверхности подложки расплавленным шлаком и связанного с этим изменения температурного режима подложки
...
Такая методика использовалась при измерениях тока отрицательных ионов без разделения их по массовым составляющим, а вид ионов определялся масс-спектрометром
...
Момент плавления образца шлака фиксировался по скачку температуры в сторону уменьшения из-за смачивания поверхности подложки расплавленным шлаком и связанного с этим изменения температурного режима подложки
...
При использовании же электродов серии II стабильность горения дуги была неудовлетворительна, причем она не улучшалась при снижении содержания CaF2 в покрытии
...
Но поскольку плотность термоэлектронного тока определяется в основном работой выхода, то, как показывает расчет, плотность эмиссионного тока шлака в исследованном интервале температур намного превышает плотность соответствующего тока железа
...
Напряжение на подложке с исследуемым образцом и на коллекторе изменялось линейно, что давало возможность наблюдать характер изменения вида вольт-амперных кривых во времени
...
Благодаря этому может происходить усиление электронного тока и смещение кривых задержки в сторону больших значений задерживающего потенциала, что, в свою очередь, приводит к завышению значений Т, определяемых по углу наклона кривых задержки
...
Благодаря этому может происходить усиление электронного тока и смещение кривых задержки в сторону больших значений задерживающего потенциала, что, в свою очередь, приводит к завышению значений Т, определяемых по углу наклона кривых задержки
...




Металловедение сварки алюминия и его сплавов
Применение взрыва в сварочной технике
Поверхностные явления при сварке металлов
Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов
Металлургия дуговой сварки: Взаимодействие металла с газами
Дефекты сварных швов
Інженерія поверхні: Підручник