Перечислите и опишите силы, действующие на каплю, в дуге при сварке плавящимся электродом

Главными силами действующие на расплав Ме в дуге являются:

1. Сила тяжести, они способствуют переносу Ме в нижнем положении и препятствуют потолочным. Наиболее сильно проявление при малых токах, когда др. виды сил еще малы (реактивные, гидродинамические)

2. Сила поверхностного натяжения

А) Придает капли сферическую форму

Б) Удерживая каплю на потолке

В) Засасывают капли в жидкую сварочную ванну.

Избыточное давление внутри капли жидкости радиусом R:

- к-т поверхностного натяжения;

R – радиус капли.

Чем меньше , тем меньше капли жидкости и вероятнее переход к мелкокапельному и струйному переносу Ме-а

3. Электродинамическая сила (сила пинч-эффекта)

Сильно влияет на перенос Ме, особенно при больших токах, они пропорциональны квадрату тока дуги. В слаботочных дугах, где эти силы мало преобладают крупнокапельному переносу, а в сильнопоточных – струйный.

4. Реактивные силы вызывают давление паров и обычно противодействуют начальному обрыву капли, сила давления паров:

5. Электростатические силы порождаются большим градиентом потенциалом в переходных областях дуги, особенно у катода, где напряжение у катода = , поскольку в столбе дуги напряженность примерно 1 , то создается разность напряженностей ( и более раз) и соответственно разность давлений вызывает течение газа от катода (или анода) в столб дуги.

Разность давлений определяется и может достигать нескольких мм рт.ст.

Плазменные потоки также сильно влияют на перенос Ме в дуге, это особенно заметно если катодное пятно не охватывает конец электрода, а мощный анодный поток охватывает и катодный и конец электрода.

Анодный поток затрудняет перенос Ме вызывая сдвиг или даже подъем капли над уровнем торца электрода.

29. Изложите цель и способы сжатия сварочной дуги. Опишите виды и физические возможности сжатых дуг.

Целью сжатия дуги является повышение её мощности, концентрации энергии и температуры столба дуги. С ростом тока при принудительном ограничении (сжатии) поперечного сечения столба происходит значительный рост температуры столба дуги (до 50000 К) и напряженности электрического поля по длине столба. Образуется плазменная струя с тепловой мощностью и удельным тепловым потоком, многократно превышающими параметры открытых дуг (U≈50-300 B, L_ст=10-100 мм.).

Способы сжатия дуг:

1) водоохлаждаемыми соплами;

1) струей газа: осевой или вихревой (тангенциальной);

2) струей жидкости (вода);

3) электромагнитным полем (внешним).

Сжатая дуга прямого действия.

Дуговой разряд существует между W катодом и обрабатываемым анодом. Его радиальные размеры определяются сечением отверстия водоохлаждаемого сопла. Для защиты катода от разрушения, а сопла от интенсивного нагрева и оплавления через него продувается газ (чаще всего аргон). Мощность, выделяемая на аноде, увеличивается за счет доли струи Р_с весьма значительно.

Р_а=I_д∙U_a+I_д∙()+Р_с

Струя истекающего из сопла газа повышает давление на жидкий металл и увеличивает глубину проплавления. При больших скоростях струи возможна высокоэффективная резка.

Сжатая дуга косвенного действия.

Возбуждается между W катодом и соплом – анодом. Под действием струи аргона, вытекающей из сопла, часть плазмы сопла выносится за его пределы. Энергия этой плазмы используется для нагрева и плавления обрабатываемых изделий. Как правило, она невелика и используется чаще всего для сварки, резки или пайки тонких изделий из металлов, пластмасс; применяется в медицине.