Таблица 1. Плотность тока в столбе и в активных пятнах сварочной дуги [97]

Дуга, горящая в С02, имела при одинаковых токах большую плотность. Опыты проводились в застойной атмосфере. Можно предположить, что при сварке в струе газа его сжимающее влияние проявляется в еще большей мере.

В дугах наблюдаются потоки частиц, исходящие из активных пятен. Скорость их колеблется в широких пределах и может достигать 103 м/с. В дуге между стальными электродами скорость потоков составляет 75—150 м/с [97].

В зависимости от величины тока результирующее действие струй от анода и катода изменяется, вследствие чего тепло дуги перераспределяется между ними. Потоки вызывают появление сил, действующих на электрод и изделие; изменяются перенос металла, глубина проплавления. Появление струй связывают с испарением электродов и силами сжатия, вызываемыми собственным полем дуги [203]. При постоянном токе усилие сжатия и давление пропорциональны плотности тока. 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. Газ всасывается в струю из области вокруг пятна и прогоняется по направлению к столбу, захватывая пары материала электрода. Явление засасывания газа может оказывать большое влияние на процессы взаимодействия металла с газовой фазой. Роль испарения и сжатия в образовании потоков экспериментально пока еще точно не оценена. 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].

Количество паров зависит от свойств электродного металла, режима и полярности сварки. Оно определено экспериментально и расчетным путем. По данным А. В. Петрова, при сварке плавящимся электродом в инертных газах в парообразное состояние переходит от 10 до 25 % электродного металла. Большему току соответствует большее количество испарившегося металла. И. Д. Кулагин и А. В. Николаев нашли, что количество испарившегося металла пропорционально току и времени горения дуги, которое в экспериментах было меньше, чем время существования капли. Коэффициент пропорциональности для железного электрода диаметром 5 мм при прямой полярности сварки и токе 100—200 А равен 0,2 • Ю-3 г/(А ■ с), а в интервале 300—1300 А — 0,6 х X 10~3 г/(А • с). По А. А. Ерохину отношение масс испарившегося и расплавленного металла для приведенных токов находится в пределах 0,05—0,15 [49]. Расчеты для нескольких способов сварки дали значения этого отношения, не превышающие 0,15. По расчетам Г. И. Лескова количество испарившегося металла при токе 200 А и прямой полярности составляет 12 % [97].

Приведенные данные позволяют сделать следующий вывод. Анодное падение напряжения и плотность тока в пятне /а свободно горящих дуг мало зависят от режима сварки и состава стального