книги / Сварка плавлением

Ионизация соударением заключается в том, что электроны, движущиеся с большой скоростью, встречаясь с нейтральными атомами газа, ударяются о них, выбивают электроны, ионизируют атомы. Количество энергии, которое необходимо затратить для отрыва электрона от атома, называют работой ионизации eU, которая будет различной для разных элементов. Работу ионизации при расчетах необходимой скорости электрона будем принимать равной потенциалу ионизации, выраженному в вольтах.

Зная, что на основании закона сохранения энергии приращение кинетической энергии электрона mv2/2 должно равняться работе, затраченной на перемещение электрона, можно записать следующее уравнение:

где m – масса электрона, m = 9,1 10–28, кг; v – скорость электрона, м/с; е – заряд электрона, e = 1,6 10–19, Кл; U – разность потенциалов на участке пути, пройденного электроном, В.

Из уравнения (1) скорость электронов

Подставляя в это уравнение значения массы и заряда электронов, получим скорость электронов в м/с или км/с:

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы в ее столбе всё время находились заряженные частицы, количество которых уменьшается вследствие рекомбинации. Ионизирующее действие материалов определяется не только потенциалом ионизации, но и упругостью пара данного соединения или простого вещества, так как упругость пара определяется не только потенциалом ионизации, ноиконцентрациейэлементоввдуговомпромежутке.

Температура столба дуги зависит от эффективного потенциала ионизации газов, заполняющих дуговой промежуток, плот-

91

ности тока в электроде, напряженности поля, полярности и др. Для приближенных расчетов температуры столба дуги можно пользоваться следующим уравнением:

Tст 810Uи.эф.

Здесь Тст – температура столба дуги, К; Uи.эф – эффективный потенциал ионизации, эВ.

Введение в состав электродных покрытий и флюсов элементов с низким потенциалом ионизации способствует быстрому зажиганию и устойчивому горению сварочной дуги за счет снижения эффективного потенциала ионизации газовой смеси. Об ионизирующем действии материалов электродных покрытий и флюсов можно судить по обрывной длине дуги.

Пример решения задачи

Задача 1. Определить скорость электронов, необходимую для ионизации соударением атомов натрия, если Uи.Na = 5,1 эВ.

Решение. Скоростьэлектронов, определяемаяпоформуле(2),

vNa 600 Uи.Na 600 5,1 1350 км/с. Ответ: vNa = 1350 км/с.

Задачи для решения

Задача 2. Определить эффективный потенциал ионизации, если температура столба дуги Тст = 4413 К.

Задача 3. Определить скорость электронов, необходимую для ионизации соударением атомов кислорода (Uи.О = 5,1 эВ), ге-

лия (Uи.Не = 5,1 эВ).

Задача 4. Определить эффективный потенциал ионизации,

если Тст = 12 026; 13 010 К.

Задача 5. Определить температуру столба дуги, горящей в газовой смеси паров, состоящей из 5 % калия и 95 % железа (Uи.эф = = 5,1 эВ), из50 % калияи50 % железа(Uи.эф = 5,1 эВ).

92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Новожилов Н.М. Сварка плавящимся электродом в углекислом газе. – М.: Машгиз, 1958. – 194 с.

2.Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением: учебник для машиностроит. техникумов. – 3-е изд., перераб и доп. – Л.: Машиностроение, 1987. – 231 с.

3.Акулов А.И., Бедьчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология

иоборудование сварки плавлением. – М.: Машиностроение, 1977. – 432 с.

4.Думов С.И. Лабораторные работы по технологии электрической сварки плавлением: учеб. пособие для машиностроит. техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1982. – 151 с.

5.Акулов А.И. Сущность и техника различных способов сварки:

учеб. пособие. – М.: Изд-воМоск. гос. индустр. ун-та, 2006. 103 с.

6.Язовских В.М., Лазарсон Э.В. Технология сварки плавлением. Ч. 1. Сварные соединения, способы сварки, сварочные материалы: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2000. – 122 с.

7.Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / С.А. Островская, Г.И. Лесков, Г.З. Волошкевич [и др.];

подред. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. 768 с.

8. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: учебник для вузов / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков[идр.]. – М.: Машиностроение, 2003. 500 с.

9. Сварка. Резка. Контроль. Справочник: в 2 т. / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, А.И. Акулов [и др.]. – М.: Машиностроение, 2004. Т. 1. 624 с.; Т. 2. 480 с.

10.Лазарсон Э.В. Технологические основы сварки плавлением. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2011. 12 с.

11.Сварка и свариваемые материалы. Справочник: в 3 т. / С.С. Миличенко, Г.А. Иващенко, В.М. Неровный [и др.]; под ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. –

Т. 2. 574 с.

93

Учебное издание

Федосеева Елена Михайловна, Летягин Игорь Юрьевич

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

Учебно-методическое пособие

Редактор и корректор В.В. Мальцева

Подписано в печать 5.12.2016. Формат 60 90/16. Усл. печ. л. 6,0. Тираж 100 экз. Заказ № 217/2016.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. (342) 219-80-33.

94