Was heißt Schweißlichtbogen und was sind seine Eigenschaften?

Der moderne industrielle Bereich bedeutet Schweißverfahren, die in verschiedene Richtungen eingesetzt werden.

Um diese Arbeit effizient, zuverlässig, schnell und ohne großen Aufwand ausführen zu können, ist es notwendig, das Konzept eines Schweißlichtbogens zu verstehen - was es ist, welche Merkmale es hat und welche anderen Punkte bei der Arbeit nützlich sind.

Was ist ein Schweißlichtbogen??

Der Schweißlichtbogen ist eine elektrische Entladung mit hoher Leistung und langer Dauer, die zwischen stromführenden Elektroden in Gasgemischen verläuft.

Das betreffende Element zum Schweißen zeichnet sich durch eine erhöhte Temperatur und Stromdichte aus, aufgrund derer der Mechanismus jedes Metall mit einem Schmelzpunkt von mehr als 3000 Grad schmelzen kann.

Darüber hinaus wirkt dieser Teil des Schweißwerkzeugs als Gasleiter, mit dessen Hilfe Wärmeenergie aus elektrischer Energie umgewandelt wird. Eine elektrische Ladung ist wiederum der Durchgang eines unter Spannung stehenden Stroms durch Gase.

Es gibt verschiedene Hauptarten elektrischer Ladung, mit deren Hilfe der Verbrennungsprozess stattfindet:

  1. Schwelend.
    Kann aufgrund von niedrigem Druck auftreten. Wird für die Prozessbeleuchtung in Leuchtstofflampen und Plasmabildschirmen verwendet.
  2. Iskrovoy.
    Erscheint, nachdem der Druck gleich atmosphärisch ist. Es hat eine intermittierende Form. Der Wirkungsmechanismus kann mit dem Blitz verglichen werden. Betrieben, um einen Verbrennungsmotor zu zünden.
  3. Bogen.
    Wird beim Schweißen oder zur einfachen Beleuchtung verwendet. Hat eine durchgehende Form, erscheint aufgrund des atmosphärischen Drucks.
  4. Krone.
    Es erscheint, wenn die Elektrode strukturell rau und inhomogen ist, es keine zusätzliche Elektrode gibt, mit anderen Worten, es tritt ein Rinnsal auf. Wird verwendet, um das Gasgemisch von Schmutz und anderen Fremdkörpern zu reinigen.

Natur und Struktur

Aufgrund seiner Eigenschaften sind die Eigenschaften des Schweißlichtbogens und seine Natur leicht zu verstehen. Die maximale Temperatur im elektrischen Element, das zum Schweißen in Betracht gezogen wird, kann bis zu 10 000 Grad betragen.

Dies wird erreicht, indem ein elektrischer Strom durch die Kathoden geleitet wird, wo er in das ionisierte Gas eintritt, und dann nach einer Entladung mit einem hellen Blitz ermöglicht wird, sich auf die erforderliche Temperatur aufzuwärmen.

Nachdem der Strom in das Metall gelangt ist, wird es geschweißt und weiterverarbeitet.

Da die Temperatur hoch genug ist, sendet dieses Schweißelement Infrarot- und Ultraviolettstrahlen aus, die für den menschlichen Körper gefährlich sind. Dies kann das Sehvermögen beeinträchtigen oder schwere Verbrennungen auf der Haut verursachen..

Um sich vor negativen Folgen zu schützen, müssen Sie seine Eigenschaften und Merkmale untersuchen und sich selbst oder dem Meister einen zuverlässigen Schutz bieten..

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Struktur des Schweißlichtbogens. Die Frage, aus wie vielen Teilen ein Schweißelement besteht, ist sehr interessant und informativ. Zunächst ist anzumerken, dass es drei Hauptzonen gibt: anodisch, kathodisch und säulenförmig.

Wenn der Mechanismus an der Kathode oder Anode brennt, erscheinen kleine Punktgrößen - Orte, an denen die Temperatur maximal ist. Durch diese Bereiche fließt elektrischer Strom, und die Anoden- und Kathodenstellen auf der Oberfläche implizieren einen reduzierten Spannungseffekt.

Die Säule befindet sich häufig in der Mitte dieser Stellen, und die Spannung kann darin leicht nachlassen. Aus diesem Grund hat das Schweißelement eine Länge, die alle aufgeführten Bereiche umfasst.

[box type = "info"] Die optimalste Größe der Teillänge beträgt 5 Millimeter, wodurch die Verbrennungstemperatur konstant, günstig und stabil wird. [/ box]

Sorten

Es gibt verschiedene Klassifikationen des betreffenden Elements, die unterschiedliche Schemata für die Stromversorgung und die Umgebung haben, in der es erscheint..

Das Lichtbogenschweißen wird in folgende Typen unterteilt:

  1. Direkt handelnd.
    In diesem Fall wird das Gerät parallel zum zu schweißenden Metallprodukt installiert. Der Lichtbogen wird wiederum rechtwinklig zu den Elektroden und der Metalloberfläche.
  2. Mit indirekter Aktion.
    Erscheint bei Verwendung von zwei Elektroden, die sich in einem Winkel von 50 Grad zum zu schweißenden Werkstück befinden. Zwischen der Elektrode und dem zu schweißenden Material entsteht ein Lichtbogen.
Das Auftreten eines Schweißlichtbogens.

Darüber hinaus kann es nach dem Prinzip der Atmosphäre unterteilt werden, in der der Schweißlichtbogen auftritt:

  1. Offene Kugel.
    Der Lichtbogen kann in einem offenen Raum unter Bildung einer Gasphase brennen, die nach der Verarbeitung mit einem Schweißwerkzeug Dampf des Metalls, der Elektrode und der Oberflächen enthält.
  2. Geschlossene Kugel.
    Der Lichtbogen brennt unter Fluss. In der Gasphase nähert sich ein Dampf aus Material, Elektroden und der Flussschicht selbst dem Lichtbogen.
  3. Mit Gasgemischversorgung.
    Der Lichtbogen kann komprimiertes Gas wie Helium, Kohlendioxid, Wasserstoff, Argon und andere Gasverunreinigungen enthalten. Sie sind notwendig, damit die geschweißte Oberfläche des Produkts nicht oxidiert. Dank ihrer Versorgung wird die Umwelt wiederhergestellt oder wird gegenüber externen Faktoren neutral. Der Lichtbogen erhält Gas, das für die Arbeit zugeführt wird, Dampf vom Werkstück und von den Elektroden.

Neben den aufgeführten Klassifikationen können Typen auch durch die Dauer der Aktion unterschieden werden:

  • classic wird für den Dauerbetrieb verwendet;
  • Puls - zum einmaligen Gebrauch.

[box type = "fact"] Sie können auch Sorten unterscheiden, je nachdem, welches Material für die Elektrode verwendet wird - Kohlenstoff-, Wolfram-, Verbrauchs- oder Nichtverbrauchselektrode. [/ box]

Eines der am meisten nachgefragten Teile ist Stahl, d.h. Verbrauchselektrode. Heutzutage bevorzugen die meisten Fachleute jedoch Nicht-Verbrauchsmaterialien, woraus wir schließen können, dass sich die Arten der betrachteten Elemente stark voneinander unterscheiden..

Verbrennungsbedingungen

Unter Standardbedingungen erreicht die Temperatur in der Lichtbogensäule 7000 Grad bei ihrem Maximalwert. Mit der Kathode muss eine konstante Temperatur erreicht werden, bei der auch die Bitterkeit des Lichtbogens auftritt. In diesem Fall werden auch Faktoren wie Durchmesser, Größe und Umgebungstemperatur berücksichtigt..

Lichtbogenklassifizierung.

Es ist wichtig darauf zu achten, dass der Wert nicht schwankt, damit absolut jedes Material geschweißt werden kann. Eine wartungsfähige Stromquelle ist eine Garantie für eine konstante Anzeige der Elementtemperatur. Dies wirkt sich auf die Leistung des Elements aus.

Die Hauptbereiche des Schweißlichtbogens sind der Betrieb mit ionisiertem Gas und die Verwendung einer Erdalkali- oder Erdalkaligruppe in Form von Kalium oder Kalzium, um eine zuverlässige und gute Verbrennung des Schweißlichtbogens zu fördern. Die Frage, in welcher Umgebung der Schweißlichtbogen brennen kann, ist sehr relevant.

Es ist notwendig, viele physikalische und chemische Faktoren zu berücksichtigen, in der Lage zu sein, zu berechnen, wie viel Energie aufgewendet wird, um ein Elektron von einem Atom zu lösen, abhängig von der Art der neuen Gasbildung usw..

Basierend auf dem Vorstehenden können wir schließen, dass Metallstrukturen beim Lichtbogenschweißen am zuverlässigsten befestigt werden. Schweißarbeiten wirken sich stark auf die Industrie von heute aus, da verschiedene Materialien unter hohen Lichtbogentemperaturen miteinander verlötet werden können..

Um eine qualitativ hochwertige und zuverlässige Naht zu erhalten, müssen Sie die im Schweißlichtbogen wirkenden Kräfte nutzen, die gesamte Charakteristik untersuchen und jeden Wert der Stromdichte, Temperatur und Spannung verstehen, um den Vorgang schnell und ohne Schwierigkeiten durchführen zu können.

Die Bedeutung des Wortes Bogen

Bogen f. eine gebogene Linie, Linie oder Sache, die eine Krümmung bildet, geht verloren; Teil des Umfangs eines Kreises oder einer anderen gekrümmten Linie usw. einer Ellipse, einer Parabel. | Alt. und Aussaat. Regenbogen. | Im Schaftgurt ein Holz, mit einem steilen Bogen gebogen, eine enge Strebe zwischen den Schäften, verstärkt mit überlappenden Enden mit Lederschlaufen, Schlepper, wonach die Krallen des Halsbandes unter dem Hals des Pferdes mit einem Laib zusammengezogen werden. | WHO. Dreißig Bögen, Karren gingen mit der Ware. Der Auftragnehmer nahm einen Rubel aus dem Bogen, aus dem Wagen, um das Gepäck an die Taxifahrer zu liefern. | Für Schiffbauer entlang der Wolga der untere Teil des Rahmens, Stütze, Rippen, die zum Sammeln auf dem Boden liegen; auf den Kiel gelegt (Ski). sie ruft schon an Flotte (Florimber?). Liegt - unter der Katze und steht auf - über dem Pferd? Bogen. In einen Bogen gebogen, im Sommer auf der Wiese, süchtig? flechten. Ich liege - unter dem Huhn; Aufstehen - größer als ein Pferd? Bogen. Ich lege mich hin - ich schweige, hebe auf - ich werde mit allen sprechen! Bogen mit einer Glocke. Sie gehen - Bogen auf Bogen, viel. Zabryakat-Bögen (Datumsblock. Vm. Creative Sev.), Nicht hinlegen und klemmen. Nutzen Sie zumindest den Bogen, wenn Sie nur Glück hätten! Hier ist ein Joch und ein Bogen, aber ich bin nicht dein Diener! Bogen - was für ein Bogen; Ablehnung - dass die Stange. Hier und da wie ein Priesterbogen (wie ein Frauenrocker). Es gibt keine Bögen im Wald, kein Geld vor Gericht. Mein Bogen wächst im Wald, drück auf eine Lutoshka! es gibt nichts. Aus einem Bogen können keine Wellen gemacht werden. Ich war in einem Bogen gebogen und wurde wie ein anderer. Der Diener des Herrn begann sich in einem Bogen zu beugen, er fühlt sich nicht gut. Biegen Sie jemanden in einen Bogen (in drei Bögen: in drei Todesfällen). Ich werde dich in einen Bogen biegen und die Enden überqueren! Rechts (oder gerade) wie ein Bogen. Es ist nicht wahr, dass der Bogen Weide ist: Die Enden sind im Wasser, also ist die Mitte nach außen; Mitte im Wasser, endet. Gib dem Blinden einen ungeschriebenen Bogen! Der Bogen wird herabgesetzt. Griff, Griff am Schiff, gewölbt, Bug: übergewichtig, überwogen. Der Bogen befindet sich in der Nähe eines Eimers, eines Schwertes, einer Kettlebell, eines Korbes, eines Eisenbettes usw. Der Knochen, der das Brustbein mit dem Humerus verbindet, das Schlüsselbein. Bogen vgl. sammeln. Bögen. Von Vetluga tragen sie einen Läufer, einen Schaft, einen Bogen. Lichtbogenholz, Lichtbogenweiß, geeignet zur Herstellung von Lichtbögen. Bogen Mi. Gebühr vom Lichtbogen, zum Beispiel von jedem Wagen. Sammeln, Erpressen und Bringen von Taxifahrern und Kutschern, Bezahlung für das Betreten des Waldes, für das Fällen, je nach Anzahl der Karren oder Baumstämme usw. Gewölbt, gewölbt, bogenförmig, bogenförmig, nicht geneigt. gebogen, gebogen, gewölbt, nicht gerade. Gleich gewölbt, einen Bogen oder Bögen bildend. Bogen, Bogen und in einem anderen Sinne als der Bogen. Duzhnik m. Ein Bogenmeister, der Bögen biegt. | Duzhniki pl. oder duzhnoe, duzhnina, duzhnoe Geld, das der Auftragnehmer selbst von den Taxifahrern nimmt, dh vom Team, vom Wagen, um Gepäck zu sammeln und an sie zu liefern. Bogenförmig, gewölbt usw., mit der Oberseite oder Seite gewölbt, konvex.

Bogen, -und, pl. Bögen, Bögen, Bögen, f. 1. Der Teil einer gekrümmten Linie, der zwischen ihren beiden Punkten eingeschlossen ist und wie eine solche Linie aussieht. D. Regenbogen. Der Ast bog sich in einem Bogen. Gewölbte Augenbrauen. 2. Ein stark gebogener Holzteil des Gurtzeugs, der die Wellen mit einem Joch sichert. Glocke unter dem Lichtbogen. Bögen biegen. Biegen Sie sich in einem Bogen oder in einem Bogen von jemandem. (Übersetzung: Zwang, Gehorsam zu erzwingen). - Kursk Bulge - eine große Bogenfront in der Region Kursk, wo 1943 die größte Panzerschlacht des Großen Vaterländischen Krieges stattfand, die mit dem Sieg der sowjetischen Truppen endete. Lichtbogen (speziell) - eine elektrische Entladung in einem Gas in Form eines hellen Plasmakabels. || adj. Bogen, -th, -th und Bogen, -th, -th (bis 2 enach; veraltet).

Was ist ein Schweißlichtbogen?

Der Schweißlichtbogen wurde vor über einem Jahrhundert von der Menschheit zum dauerhaften, luftdichten Fügen von Metallen verwendet. Der Physiker Volt war an seiner Studie beteiligt. Dann gab es Geräte zum Schweißen. Eine elektrische Entladung tritt im Moment eines Kurzschlusses zwischen der Elektrode und dem zu schweißenden Werkstück auf. Elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, ein Schmelzbad entsteht. An der Stelle der Schweißverbindung entsteht eine diffuse homogene Metallschicht.

Nachdem die Wissenschaftler die Strom-Spannungs-Eigenschaften des Prozesses untersucht haben, haben sie den Schweißprozess verbessert und Schweißmaschinen entwickelt, die einen stabilen Lichtbogenbrand aufrechterhalten..

Was ist ein Schweißlichtbogen, Definition

Was als Schweißlichtbogen bezeichnet werden kann, ist in der Tat ein langlebiger Leiter ionisierter Partikel, der im Laufe der Zeit aufgrund eines unterstützenden elektrischen Feldes existiert. Die Lichtbogenentladung ist durch eine kontinuierliche Form gekennzeichnet, hohe Temperatur tritt in einer ionisationsfähigen Gasumgebung auf.

In den Lehrbüchern des Schweißers wird ein Schweißlichtbogen wie folgt definiert: Es handelt sich um eine langfristige elektrische Entladung in einem Plasma, die aus einem Gemisch aus ionisierter Luft oder Schutzgasen sowie verdampften Bestandteilen des Füllstoffs und des Grundmetalls besteht.

Natur und Struktur

In kurzer Zeit kann das Metall mit einem starken Schweißlichtbogen auf die Schmelztemperatur erhitzt werden. Seine Eigenschaften sind durch Stromdichte-Volt-Ampere-Indikatoren gekennzeichnet. Aus elektrotechnischer Sicht ist die Lichtbogensäule ein ionisierter Gasleiter zwischen der Kathode und der Anode mit hohem Widerstand, der Fähigkeit zu glühen. Eine detaillierte Untersuchung der Struktur des Schweißlichtbogens hilft, die Essenz des Temperatureffekts zu verstehen. Die Länge des Lichtbogens beträgt durchschnittlich 5 mm, er ist in Hauptzonen unterteilt:

  • Anode ist es nicht mehr als 10 Mikrometer;
  • kathodisch ist es 10 mal weniger als die Anode;
  • Säule - sichtbarer Leuchtstreifen.

Der Fluss der freien Elektronen ist für die Temperatur des Schweißlichtbogens verantwortlich. Sie werden am Kathodenpunkt gebildet. Es erwärmt bis zu 38% der Plasmatemperatur. In der Lichtbogensäule bewegen sich Elektronen zur Anode und positive Teilchen zur Kathode. Die Säule hat keine eigene Ladung, sie bleibt neutral. Im Inneren werden die Partikel auf 10.000 ° C erhitzt, während das Metall durchschnittlich auf 2350 ° C erhitzt wird, die Standardtemperatur des Schmelzbades beträgt 1700 ° C..

Der Ort des Eintritts und der Neutralisation von Elektronen wird als Anodenfleck bezeichnet. Seine Temperatur ist 4-6% höher als die der Kathode.

Die Spannung in den anodischen und kathodischen Zonen ist signifikant reduziert, es tritt keine Lumineszenz auf. Es ist nur Plasma sichtbar, das ultraviolette, infrarote und Lichtwellen aussendet. Sie sind schädlich für die Sehorgane und die Haut. Schweißer verwenden daher persönliche Schutzausrüstung..

Arten von Schweißlichtbögen

Es gibt verschiedene Kriterien für die Klassifizierung eines Schweißlichtbogens. Durch die Art des Schweißstroms und die Position der Elektrode relativ zu den zu schweißenden Elementen werden folgende Varianten unterschieden:

  • direkte Wirkung, die Entladung ist senkrecht zum Werkstück, parallel zur Elektrode;
  • Bei indirekter Einwirkung erfolgt die Entladung zwischen zwei in einem Winkel von 40 bis 60 ° zueinander geneigten Elektroden und dem Metall.

Klassifizierung der Säulenplasmazusammensetzung:

  • offener Typ tritt in einer Luftatmosphäre aufgrund von Komponenten auf, die von der Beschichtung und dem Metall verdampft sind;
  • geschlossen, entsteht unter der Flussschicht aufgrund der Gasphase, die sich aus den Partikeln der Elektroden-, Metall- und Flussmittelkomponenten während des Durchgangs der Entladung bildet;
  • mit Gasgemisch oder einkomponentiger Schutzgasversorgung.

Das Lichtbogenschweißen wird nach dem Material der Zündelektrode klassifiziert. Elektroden verwenden:

  • feuerfestes Wolfram
  • Kohle oder Graphit;
  • Stahl mit verschiedenen Beschichtungsarten, einschließlich ionisierender Komponenten.

Je nach Belichtungsdauer werden ein stationärer (konstanter) Lichtbogen und ein gepulster Lichtbogen beim Widerstandsschweißen unterschieden.

Verbrennungsbedingungen

Die Essenz des Schweißprozesses ist die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme.

Um den Schweißpfosten zu erhalten, müssen Bedingungen für die schnelle Ionisierung des Gases geschaffen werden: Die Teile werden so erwärmt, dass die Luft um sie herum warm ist, oder dem Arbeitsbereich wird ein ionisierbares Gas zugeführt. Partikel von Alkali- und Erdalkalimetallen ionisieren am leichtesten. Wenn ein Strom durch den Stab fließt, werden ihre Partikel aktiv.

Um das Löschen der Lichtbogensäule zu verhindern, ist es wichtig, eine konstante Temperatur im Kathodenbereich aufrechtzuerhalten. Es hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung der Kathode und ihrer Fläche ab. Die erforderliche Temperatur wird von der Stromquelle aufrechterhalten, unter industriellen Bedingungen erreicht sie 7 Tausend Grad.

Wie ein elektrischer Schweißlichtbogen auftritt

Wie bei jeder elektrischen Entladung tritt ein Schweißlichtbogen auf, wenn ein Stromkreis geschlossen wird. Die Stromerzeugung, wenn die Elektrode das zu schweißende Metall berührt, erzeugt eine große Wärmemenge. Am Verschlusspunkt erscheint eine Schmelze, die sich hinter der Elektrodenspitze ausdehnt, es bildet sich ein Hals, der aufgrund eines starken Stroms sofort gesprüht wird. Durch die Ionisierung von Luftmolekülen und einer Schutzwolke wird der Elektronenfluss übertragen.

Die Strömungsrichtung hängt von der Art des Stroms ab. Der Lichtbogen wird bei Gleichstrom mit umgekehrter und direkter Polarität bei Wechselstrom gezündet. Die Häufigkeit der Löschung und Zündung des Lichtbogens hängt von den Parametern des Betriebsstroms ab.

Was bestimmt die Leistung des Schweißlichtbogens?

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Leistungsparameter des Lichtbogens:

  • Spannung, eine Erhöhung führt zu einer Leistungssteigerung nur in einem kleinen Bereich, es gibt Einschränkungen hinsichtlich der Größe der Elektrode;
  • Stromstärke, große Stromstärke sorgt für stabile Verbrennung;
  • Plasmaspannungswert, proportional zur Leistung.

Die Länge des Schweißlichtbogens ist der Abstand vom Schweißkrater zur Elektrodenspitze. Die Menge der freigesetzten Wärme hängt von diesem Wert ab..

Die Geschwindigkeit des Metallschmelzens wird durch die Leistung des Schweißlichtbogens bestimmt. Die Zeit zum Schweißen hängt von dieser Eigenschaft ab. Die Stromstärke wird angepasst, um die Temperatur im Arbeitsbereich anzupassen. Selbst an einem langen Pol verblasst der Lichtbogen bei hoher Stromstärke nicht. Die Spannung ändert sich beim Schweißen selten.

Volt-Ampere-Eigenschaften

Die I - V - Kennlinie beschreibt die Abhängigkeit der aktuellen Parameter. Anhand dieses Diagramms wird Folgendes bestimmt:

  • Lichtbogenleistung;
  • Brenndauer,
  • Austastbedingungen.

Die dynamische I - V - Kennlinie beschreibt den instationären Zustand des Lichtbogens, wenn seine Länge schwankt. Die statische Strom-Spannungs-Kennlinie spiegelt die Abhängigkeit der Spannung von der Stromstärke bei konstanter Lichtbogenlänge wider. Das Diagramm ist in drei Bereiche unterteilt:

  • fallend - wenn die Stromstärke ansteigt, fällt die Spannung stark ab, was auf die Bildung einer Säule zurückzuführen ist: die Querschnittsfläche des Plasmastroms nimmt zu, die elektrische Leitfähigkeit des Plasmas ändert sich;
  • starr ist dies ein Abschnitt mit stabiler Stromdichte und stabilem Spannungsabfall, mit einer Erhöhung der Stromstärke von 100 auf 1000 A, wobei der Durchmesser der Lichtbogensäule proportional zunimmt (die Anoden- bzw. Kathodenpunkte ändern sich);
  • Zunehmend, gekennzeichnet durch eine konstante Größe des Kathodenflecks, ist er durch den Durchmesser der Elektrode begrenzt, mit einer Erhöhung der Stromstärke nach dem Ohmschen Gesetz nimmt das U, R der Lichtbogensäule zu.

Die I - V - Charakteristik des konventionellen manuellen Schweißens mit verbrauchbaren und nicht verbrauchbaren Elektroden in Luft oder in einer Schutzgaswolke ist durch die ersten beiden Bereiche begrenzt, die Stromstärke erreicht nicht den dritten. Das maschinelle Schweißen mit Flussmitteln entspricht den Bereichen des Zeitplans II und III, das Schweißen von Verbrauchselektroden in einer Schutzatmosphärenwolke - III.

Bei Verwendung von Geräten, die Wechselstrom erzeugen, erfolgt die Erregung des Schweißlichtbogens jede Halbwelle an der Spitze der Zündung. Beim Überschreiten der Null erlischt der Lichtbogen, die Erwärmung der aktiven Punkte hört auf. Elektrodenbeschichtungen, die aktive Alkalimetalle enthalten, erhöhen die Ionisationsstabilität. Die Schutzwolke erschwert das Zünden bei Wechselstrom, hält aber die Verbrennung konstant. Die Ionisierung von Gasmolekülen erfolgt zwischen den Polen.

Bei der Auswahl der Geräte ist zu berücksichtigen, dass die Strom-Spannungs-Kennlinie des Lichtbogens von der externen I-V-Kennlinie abhängt. Der Betrieb des Schweißgeräts wird als Überlagerung von Diagrammen betrachtet. Für das manuelle Schweißen sind Netzteile mit fallenden I - V - Eigenschaften (erhöhte Leerlaufspannung) erforderlich, um die Lichtbogenlänge durch Einstellen der Stromstärke ändern zu können. Die Kurzschlussstromstärke während eines Tropfens, der von der Verbrauchselektrode auf das geschweißte Metall fällt, ist 20–50% höher als der Lichtbogenstrom. Für das Schweißen von Verbrauchselektroden wird ein Lichtbogen verwendet. Eine Hilfsentladung ist wünschenswert, um den Lichtbogen mit einer Wolfram- oder Kohlenstoffelektrode zu entzünden..

Bei hohen Kurzschlussströmen steigt das Risiko eines Metalldurchbruchs. Wenn der Abfall abfällt, tritt ein Verschluss auf und steigt dann stark auf die Anfangswerte an - die Stromstärke steigt auf den Wert des Kurzschlussstroms an, die gebildete Brücke brennt aus, der Lichtbogen wird wieder angeregt. Änderungen des Stroms und der Spannung in der Säule treten sofort in Sekundenbruchteilen auf. Schweißgeräte müssen schnell auf Schwankungen reagieren und die Spannung stabilisieren.

Bogenmerkmale

Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften wird der Lichtbogen beim Schweißen mit feuerfesten Elektroden und Verbrauchselektroden verwendet. Es erwärmt das Metall schnell und bildet ein geschmolzenes Bad. Elektrischer Strom wird mit minimalen Verlusten effizient in Wärmeenergie umgewandelt.

Ein elektrischer Schweißlichtbogen kann aufgrund seiner Herkunft mit anderen Arten elektrischer Ladungen verglichen werden. Die Hauptunterscheidungsmerkmale des Lichtbogens:

  • hohe Temperatur, die durch einen dichten Strom erzeugt wird (Stromstärke hängt von der Länge der Säule ab und erreicht Tausende von A pro cm 2);
  • kleine Werte des anodischen und kathodischen Spannungsabfalls, schwach abhängig von der anfänglich eingestellten Spannung;
  • ungleichmäßige Verteilung der elektrischen Feldspannung zwischen den Polen;
  • räumliche Stabilität;
  • Selbstregulierung der Macht, CVC;
  • gut definierte Grenzen, deutlich sichtbar in der Umwelt.

Die Zündung erfolgt auf zwei Arten:

  • mit einer kurzen Berührung (die Elektrode wird nach hinten gebracht, die Gefahr des Anklebens steigt);
  • auffällig (an schwer zugänglichen Stellen nicht möglich).

Die Bedeutung des Wortes Bogen. Was ist ein Bogen??

Arc - untreue Informationen

Bogen - Bogen (Arcus) - (in Anatomie) zum Beispiel: Aortenbogen (Arcus aortae, Aortenbogen).

Ein Bogen ist ein Teil einer gekrümmten Linie, die zwischen zwei beliebigen Punkten eingeschlossen ist.

Bogen - w. eine gebogene Linie, Linie oder Sache, die eine Krümmung bildet, geht verloren; Teil des Umfangs eines Kreises oder einer anderen gekrümmten Linie usw. einer Ellipse, einer Parabel. | Alt. und Aussaat. Regenbogen. | In einem Schäkelgurt ein Holz, gebogen mit einem steilen Bogen, eine enge Strebe dazwischen

Bogen - Der Teil einer gekrümmten Linie, der zwischen ihren beiden Punkten eingeschlossen ist und wie eine solche Linie aussieht

Bogen - Ein steil gebogenes Stück Holz, das die Wellen mit einem Joch zusammenhält

Duga - ein Dorf, Standort Zhytomyr Region, Ukraine. Die nächsten großen Städte befinden sich in der Nähe: Schitomir, Berditschew, Rowno, Kiew, Belaja Zerkow, Brovary, Tschernigow. mehr Details

siehe auch morphologische Analyse des Wortes "Bogen".

Was ist Doug?

Die Bedeutung des Wortes Bogen nach Efremova:

Bogen - 1. Teil eines Pferdegeschirrs aus einem dünnen, steil gebogenen Baumstamm, mit dem die Wellen am Joch befestigt werden. // Der gekrümmte Teil von sm. Gegenstand.
2. Teil eines Kreises oder so. gekrümmte Linie. // veraltet. Name des Meridians oder der parallelen Linie.
3.dep. Stromabnehmer auf Straßenbahnwagen.

Die Bedeutung des Wortes Bogen nach Ozhegov:

Bogen - Der Teil einer gekrümmten Linie, der zwischen ihren beiden Punkten eingeschlossen ist und wie eine solche Linie aussieht

Bogen Ein steil gebogener Holzteil des Gurtzeugs, der die Wellen mit einem Joch sichert

Bogen im Collegiate Dictionary:

Ein Bogen ist ein Teil einer gekrümmten Linie, die zwischen zwei beliebigen Punkten eingeschlossen ist.

Die Bedeutung des Wortes Arc im Wörterbuch der Symbolik:

Bogen - Hat die Symbolik eines Kreises als dynamisches Leben, Bewegung und Wachstum.

Die Bedeutung des Wortes Duga nach Ushakovs Wörterbuch:

BOGEN
Bögen, pl. Bögen, Bögen, f. 1. Zubehör eines Gurtzeugs aus einem scharf gebogenen Stamm eines dünnen Baumes, dessen Enden zu Schleppern eingefädelt sind, um die Wellen mit einem Joch zu befestigen. Bögen biegen sich geduldig und nicht plötzlich. Krylov. 2. Teil des Umfangs eines Kreises oder einer anderen gekrümmten Linie. Der Regenbogen ist wie ein Bogen geformt. Gewölbte Augenbrauen. Biegen Sie sich in einen Bogen, biegen Sie jemanden in drei Bögen (umgangssprachlich) - erzwingen, unterdrücken, zu vollständigem Gehorsam führen. Voltaic Arc (physikalisch) - ein Lichtbogen zwischen zwei Kohlen, durch den der Strom geleitet wird. aktuell (benannt nach dem italienischen Physiker Volta).

Die Bedeutung des Wortes Arc nach Dahls Wörterbuch:

Bogen
G. Eine gebogene Linie, Linie oder Sache, die eine Krümmung bildet, geht verloren. Teil des Umfangs eines Kreises oder einer anderen gekrümmten Linie usw. einer Ellipse, einer Parabel. | Alt. und Aussaat. Regenbogen. | In einem Schäkelgurt ein Holz, gebogen mit einem steilen Bogen, eine enge Strebe dazwischen

Definition des Wortes "Arc" durch TSB:

Ein Bogen ist ein einfacher Bogen, ein Jordan-Bogen, ein Teil einer Kurve, der zwischen seinen beiden Punkten eingeschlossen ist (und nicht mehrere Punkte enthält). Genauer gesagt wird eine Membran in einer Ebene bestimmt, indem die Koordinaten ihrer Punkte als stetige Funktionen x = & phi angegeben werden. (t), y =
& psi. (t) eines Parameters t, a & le. t & le. b. In diesem Fall wird angenommen, dass unterschiedliche Punkte unterschiedlichen Werten von t entsprechen. Siehe auch Jordanienkurve.

Ein Bogen ist Teil eines Pferdegeschirrs, das eine Klammer mit Wellen mit einem Ruck sichert. dient als Stoßdämpfer für die Stöße des Wagens während der Bewegung und verhindert, dass der Hals des Pferdes durch die Klemmzangen gedrückt wird.

Was ist ein Lichtbogen und wie kommt er vor?

Ursachen eines Lichtbogens, Nutzen und Schaden. Wo wird der Lichtbogen angelegt?.

Beim Umschalten elektrischer Geräte oder Überspannungen im Stromkreis zwischen stromführenden Teilen kann ein Lichtbogen auftreten. Es kann für nützliche technologische Zwecke verwendet werden und ist gleichzeitig schädlich für Geräte. Heutzutage haben Ingenieure eine Reihe von Methoden entwickelt, um den Lichtbogen zu bekämpfen und für nützliche Zwecke zu nutzen. In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie es entsteht, welche Auswirkungen es hat und welchen Umfang es hat. Inhalt:

  • Lichtbogenbildung, ihre Struktur und Eigenschaften
  • Warum tritt ein Lichtbogen auf?
  • Schaden anrichten und dagegen ankämpfen
  • Nützliche Anwendung

Lichtbogenbildung, ihre Struktur und Eigenschaften

Stellen wir uns vor, wir machen ein Experiment in einem Labor. Wir haben zwei Leiter, zum Beispiel Metallnägel. Wir platzieren sie mit einer Spitze in kurzer Entfernung zueinander und verbinden die Leitungen einer einstellbaren Spannungsquelle mit den Nägeln. Wenn wir die Spannung der Stromquelle allmählich erhöhen, sehen wir bei einem bestimmten Wert Funken, nach denen sich ein blitzähnliches stetiges Leuchten bildet..

So können Sie den Entstehungsprozess beobachten. Das Leuchten, das sich zwischen den Elektroden bildet, ist Plasma. Tatsächlich ist dies ein Lichtbogen oder der Fluss eines elektrischen Stroms durch ein Gasmedium zwischen den Elektroden. Im Bild unten sehen Sie die Struktur und Strom-Spannungs-Charakteristik:

Und hier sind die ungefähren Werte der Temperaturen:

Warum tritt ein Lichtbogen auf?

Alles ist sehr einfach. Wir haben in einem Artikel über ein elektrisches Feld sowie in einem Artikel über die Verteilung von Ladungen in einem Leiter berücksichtigt, dass sich Ladungen auf seiner Oberfläche ansammeln, wenn ein leitender Körper (z. B. ein Stahlnagel) in ein elektrisches Feld eingeführt wird. Je kleiner der Biegeradius der Oberfläche ist, desto mehr sammeln sie sich an. In einfachen Worten - Ladungen sammeln sich an der Spitze des Nagels.

Luft ist Gas zwischen unseren Elektroden. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wird es ionisiert. Infolgedessen ergeben sich Bedingungen für die Bildung eines Lichtbogens.

Die Spannung, bei der der Lichtbogen auftritt, hängt von der spezifischen Umgebung und ihrem Zustand ab: Druck, Temperatur und andere Faktoren.

Interessant: Nach einer Version wird dieses Phänomen wegen seiner Form so genannt. Tatsache ist, dass sich beim Verbrennen der Entladung Luft oder anderes Gas, das sie umgibt, erwärmt und aufsteigt, wodurch eine Verzerrung der geradlinigen Form auftritt und wir einen Bogen oder Bogen sehen.

Um den Lichtbogen zu zünden, müssen Sie entweder die Durchbruchspannung des Mediums zwischen den Elektroden überwinden oder den Stromkreis unterbrechen. Wenn der Stromkreis eine große Induktivität aufweist, kann der darin enthaltene Strom gemäß den Kommutierungsgesetzen nicht sofort unterbrochen werden, sondern fließt weiter. In dieser Hinsicht steigt die Spannung zwischen den getrennten Kontakten an und der Lichtbogen brennt, bis die Spannung verschwindet und die im Magnetfeld des Induktors akkumulierte Energie abgeführt wird..

Beachten Sie die Bedingungen für Zündung und Verbrennung:

Zwischen den Elektroden muss sich Luft oder anderes Gas befinden. Um die Durchbruchspannung des Mediums zu überwinden, ist eine hohe Spannung von Zehntausenden von Volt erforderlich - dies hängt vom Abstand zwischen den Elektroden und anderen Faktoren ab. Um das Brennen des Lichtbogens aufrechtzuerhalten, reichen 50-60 Volt und ein Strom von 10 oder mehr Ampere aus. Spezifische Werte hängen von der Umgebung, der Form der Elektroden und dem Abstand zwischen ihnen ab..

Schaden anrichten und dagegen ankämpfen

Wir haben die Ursachen für das Auftreten eines Lichtbogens untersucht. Lassen Sie uns nun herausfinden, welchen Schaden er anrichtet und wie er gelöscht werden kann. Ein Lichtbogen beschädigt die Schaltanlage. Haben Sie bemerkt, dass ein kleiner Blitz auftritt, wenn Sie ein leistungsstarkes Elektrogerät an das Netzwerk anschließen und nach einiger Zeit den Stecker aus der Steckdose ziehen? Dieser Lichtbogen entsteht zwischen den Kontakten des Steckers und der Buchse infolge einer Unterbrechung des Stromkreises..

Wichtig! Beim Verbrennen eines Lichtbogens wird viel Wärme freigesetzt, die Verbrennungstemperatur erreicht Werte von mehr als 3000 Grad Celsius. In Hochspannungsschaltungen erreicht die Lichtbogenlänge einen Meter oder mehr. Es besteht die Gefahr einer Schädigung der menschlichen Gesundheit und des Zustands der Geräte.

Das gleiche passiert bei Lichtschaltern und anderen Schaltgeräten, einschließlich:

  • automatische Schalter;
  • magnetische Starter;
  • Schütze und andere.

In Geräten, die in 0,4-kV-Netzen verwendet werden, einschließlich der üblichen 220 V, werden spezielle Schutzmittel verwendet - Lichtbogenrutschen. Sie werden benötigt, um den Schaden für Kontakte zu verringern..

Im Allgemeinen ist der Lichtbogenschacht ein Satz leitender Trennwände mit einer speziellen Konfiguration und Form, die durch Wände aus einem dielektrischen Material befestigt sind.

Wenn die Kontakte geöffnet werden, biegt sich das gebildete Plasma in Richtung der Lichtbogenlöschkammer, wo es in kleine Abschnitte unterteilt wird. Dadurch wird es abgekühlt und gelöscht..

In Hochspannungsnetzen werden Öl-, Vakuum- und Gasschalter verwendet. Im Ölleistungsschalter erfolgt die Dämpfung durch Schaltkontakte im Ölbad. Wenn ein Lichtbogen in Öl brennt, zersetzt er sich in Wasserstoff und Gase. Um die Kontakte herum bildet sich eine Gasblase, die dazu neigt, mit hoher Geschwindigkeit aus der Kammer zu entweichen, und der Lichtbogen kühlt ab, da Wasserstoff eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist..

In Vakuum-Leistungsschaltern ionisieren Gase nicht und es gibt keine Bedingungen für das Verbrennen von Lichtbögen. Es gibt auch gasgefüllte Hochdruckschalter. Wenn ein Lichtbogen gebildet wird, steigt die Temperatur in ihnen nicht an, der Druck steigt an und aus diesem Grund nimmt die Ionisierung von Gasen ab oder es tritt eine Deionisierung auf. SF6-Leistungsschalter gelten als vielversprechender Trend..

Null-Wechselstrom-Umschaltung ebenfalls möglich.

Nützliche Anwendung

Dieses Phänomen hat eine Reihe nützlicher Anwendungen gefunden, zum Beispiel:

    Beleuchtung. Zum Beispiel Lichtbogenentladungslampen (DRL, Xenon und andere Typen). Wenn Sie den Elektroden Salze bestimmter Metalle hinzufügen, ändert sich die Farbe des Lichtbogens.

Schließlich empfehlen wir, ein nützliches Video zum Thema des Artikels anzusehen:

Jetzt wissen Sie, was ein Lichtbogen ist, was die Ursachen für dieses Phänomen sind und welche Anwendungen möglich sind. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen für Sie klar und nützlich waren.!

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Lichtbogenphänomen

Ein Lichtbogen ist eine elektrische Entladung in einem Medium (Luft, Vakuum, SF6-Gas, Transformatoröl) mit hohem Strom, niedriger Spannung und hoher Temperatur. Dieses Phänomen ist sowohl elektrisch als auch thermisch..

Kann beim Öffnen zwischen zwei Kontakten auftreten.

Wenden wir uns dem I - V - Diagramm zu:

In diesem Diagramm haben wir die Abhängigkeit des Stroms von der Spannung etwas außerhalb der Skala, aber dies ist auf diese Weise klarer. Dies bedeutet, dass es drei Bereiche gibt:

  • Im ersten Bereich haben wir einen hohen Spannungsabfall an der Kathode und niedrige Ströme - dies ist der Bereich einer Glimmentladung
  • im zweiten Bereich nimmt der Spannungsabfall stark ab und der Strom steigt weiter an - dies ist der Übergangsbereich zwischen Glüh- und Lichtbogenentladung
  • Der dritte Bereich kennzeichnet die Lichtbogenentladung - geringer Spannungsabfall und hohe Stromdichte und damit hohe Temperatur.

Der Lichtbogenmechanismus kann wie folgt sein: Die Kontakte öffnen sich und es tritt eine Entladung zwischen ihnen auf. Beim Öffnen wird die Luft zwischen den Kontakten ionisiert und erhält die Eigenschaften eines Leiters. Dann entsteht ein Lichtbogen. Das Zünden des Lichtbogens ist der Prozess der Ionisierung des Luftspalts, das Löschen des Lichtbogens ist das Phänomen der Deionisierung des Luftspalts.

Ionisations- und Deionisationsphänomene

Zu Beginn des Lichtbogenbrennens herrschen Ionisationsprozesse vor, wenn der Lichtbogen stabil ist, treten die Ionisations- und Deionisationsprozesse gleich häufig auf, sobald die Deionisationsprozesse die Ionisationsprozesse überwiegen - der Lichtbogen erlischt.

  • thermionische Emission - Elektronen werden von der heißen Oberfläche des Kathodenflecks abgelöst;
  • Feldemission - Elektronen werden aufgrund der hohen Intensität des elektrischen Feldes von der Oberfläche ausgestoßen.
  • Impulsionisation - Ein Elektron fliegt mit ausreichender Geschwindigkeit heraus und kollidiert unterwegs mit einem neutralen Teilchen, wodurch ein Elektron und ein Ion gebildet werden.
  • Thermische Ionisation - Die Hauptart der Ionisation hält den Lichtbogen nach seiner Zündung aufrecht. Die Lichtbogentemperatur kann Tausende von Kelvin erreichen, und in einer solchen Umgebung nimmt die Anzahl der Partikel und ihre Geschwindigkeit zu, was zu aktiven Ionisationsprozessen beiträgt.
  • Rekombination - die Bildung neutraler Teilchen aus entgegengesetzt geladenen Teilchen während der Wechselwirkung
  • diffusionspositiv geladene Teilchen werden aufgrund der Wirkung des elektrischen Feldes des Lichtbogens von der Mitte zur Grenze "über Bord" geschickt

Es gibt Situationen, in denen sich der Lichtbogen beim Öffnen der Kontakte nicht entzündet und dann von einer funkenfreien Unterbrechung die Rede ist. Dies ist bei niedrigen Strom- und Spannungswerten oder beim Trennen in dem Moment möglich, in dem der Stromwert durch Null geht..

DC-Lichtbogeneigenschaften

Der Lichtbogen kann sowohl bei konstanter Stromspannung als auch bei alternierender Spannung auftreten. Beginnen wir mit einer Konstante:

Anodische und kathodische Regionen - Größe = 10 -4 cm; Gesamtspannungsabfall = 15-30V; Spannung = 10 5 - 10 6 V / cm; im Kathodenbereich tritt der Prozess der Stoßionisation aufgrund hoher Intensität auf, wobei die durch Ionisation gebildeten Elektronen und Ionen das Lichtbogenplasma bilden, das eine hohe Leitfähigkeit aufweist, wobei dieser Bereich für die Zündung des Lichtbogens verantwortlich ist.

Lichtbogenzylinder - Spannungsabfall ist proportional zur Lichtbogenlänge; Stromdichte in der Größenordnung von 10 kA pro cm 2, aufgrund derer die Temperatur in der Größenordnung von 6000 K und höher liegt. In diesem Bereich des Lichtbogens finden thermische Ionisationsprozesse statt. Dieser Bereich ist für die Aufrechterhaltung der Verbrennung verantwortlich.

DC-Lichtbogenentladungsstrom-Spannungs-Kennlinie

Diese Kurve entspricht der Kurve 3 in der obersten Abbildung. Es gibt:

  • Uz - Zündspannung
  • Ug - Austastspannung

Wenn der Strom sofort von Io auf 0 reduziert wird, erhalten Sie eine gerade Linie, die darunter liegt. Diese Kurven charakterisieren die Lichtbogenlücke als Leiter und zeigen, wie viel Spannung angelegt werden muss, um einen Lichtbogen in der Lücke zu erzeugen.

Um einen Gleichstromlichtbogen zu löschen, müssen die Deionisierungsprozesse die Ionisationsprozesse überwiegen.

  • kann aus der I - V - Charakteristik des Lichtbogens bestimmt werden
  • aktiv, unabhängig von der Art des Stroms
  • Variable
  • fällt mit zunehmendem Strom

Wenn Sie den Amperemeter-Stromkreis unter Last unterbrechen, können Sie auch einen Lichtbogen sehen.

AC-Lichtbogeneigenschaften

Ein Merkmal des Wechselstromlichtbogens ist sein zeitliches Verhalten. Wenn Sie sich die Grafik unten ansehen, können Sie sehen, dass der Bogen jede halbe Periode durch Null geht..

Es ist ersichtlich, dass der Strom um etwa 90 Grad hinter der Spannung zurückbleibt. Zunächst erscheint ein Strom und die Spannung steigt stark auf den Zündwert (Uz) an. Ferner steigt der Strom weiter an und der Spannungsabfall nimmt ab. Am Punkt des maximalen Spitzenstromwerts ist der Lichtbogenspannungswert minimal. Ferner tendiert der Strom gegen Null und der Spannungsabfall steigt wieder auf den Dämpfungswert (Ug) an, der dem Moment entspricht, in dem der Strom durch Null fließt. Dann wird alles noch einmal wiederholt. Links von der Zeitkennlinie befindet sich die Strom-Spannungs-Kennlinie.

Eine Besonderheit eines variablen Lichtbogens ist neben seiner Zündung und Löschung für eine halbe Periode, wie der Strom Null überschreitet. Dies geschieht nicht sinusförmig, sondern abrupter. Es entsteht eine stromlose Pause, in der die bekannten Deionisierungsprozesse stattfinden. Das heißt, der Widerstand der Lichtbogenlücke nimmt zu. Und je mehr Widerstand zunimmt, desto schwieriger wird es für den Lichtbogen, sich wieder zu entzünden.

Wenn der Lichtbogen lange genug brennen darf, werden nicht nur die Kontakte, sondern auch die elektrischen Geräte selbst zerstört. Die Bedingungen für das Löschen des Lichtbogens wurden bereits in der Entwurfsphase festgelegt, und es werden ständig neue Methoden zum Umgang mit diesem schädlichen Phänomen bei Schaltgeräten eingeführt.

Das Phänomen des Lichtbogens selbst ist für elektrische Geräte nicht nützlich, da es zu einer Verschlechterung der Betriebseigenschaften von Kontakten führt: Ausbrennen, Korrosion, mechanische Beschädigung.

Aber nicht alles ist so traurig, weil kluge Köpfe nützliche Anwendungen für die Lichtbogenentladung gefunden haben - Verwendung beim Lichtbogenschweißen, in der Metallurgie, in der Lichttechnik und in Quecksilbergleichrichtern.

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Lichtbogen

Die Struktur und Eigenschaften des Lichtbogens

Der elektrische Schweißlichtbogen ist eine langfristige elektrische Entladung im Plasma, bei der es sich um eine Mischung aus ionisierten Gasen und Dämpfen der Komponenten der Schutzatmosphäre, des Füllstoffs und des Grundmetalls handelt.

Der Lichtbogen hat seinen Namen von der charakteristischen Form, die er beim Brennen zwischen zwei horizontal positionierten Elektroden annimmt. Erhitzte Gase neigen dazu, nach oben zu steigen, und diese elektrische Entladung biegt sich in Form eines Bogens oder Lichtbogens.

Aus praktischer Sicht kann ein Lichtbogen als Gasleiter betrachtet werden, der elektrische Energie in Wärme umwandelt. Es bietet eine hohe Heizintensität und lässt sich leicht durch elektrische Parameter steuern..

Ein gemeinsames Merkmal von Gasen ist, dass sie unter normalen Bedingungen keine elektrischen Stromleiter sind. Unter günstigen Bedingungen (hohe Temperatur und Vorhandensein eines externen elektrischen Feldes hoher Stärke) können Gase jedoch ionisieren, d.h. ihre Atome oder Moleküle können Elektronen freisetzen oder für elektronegative Elemente im Gegenteil Elektronen einfangen und sich in positive bzw. negative Ionen verwandeln. Dank dieser Änderungen gelangen Gase in den vierten Materiezustand, das Plasma, das elektrisch leitend ist.

Der Lichtbogen wird in mehreren Stufen angeregt. Wenn beispielsweise beim MIG / MAG-Schweißen das Ende der Elektrode und das Werkstück in Kontakt kommen, tritt ein Kontakt zwischen den Mikrovorsprüngen ihrer Oberflächen auf. Die hohe Stromdichte trägt zum schnellen Schmelzen dieser Vorsprünge und zur Bildung einer Schicht aus flüssigem Metall bei, die zur Elektrode hin ständig zunimmt und schließlich bricht.

In dem Moment, in dem die Brücke bricht, tritt eine schnelle Verdampfung des Metalls auf, und der Entladungsspalt ist mit Ionen und Elektronen gefüllt, die in diesem Fall entstehen. Aufgrund der Tatsache, dass eine Spannung an die Elektrode und das Werkstück angelegt wird, beginnen sich Elektronen und Ionen zu bewegen: Elektronen und negativ geladene Ionen an der Anode und positiv geladene Ionen an der Kathode, und somit wird der Schweißlichtbogen angeregt. Nachdem der Lichtbogen angeregt wurde, steigt die Konzentration an freien Elektronen und positiven Ionen in der Lichtbogenlücke weiter an, da Elektronen auf ihrem Weg mit Atomen und Molekülen kollidieren und mehr Elektronen aus ihnen "herausschlagen" (in diesem Fall werden Atome, die ein oder mehrere Elektronen verloren haben, positiv geladene Ionen ). Es tritt eine intensive Ionisierung des Gases in der Lichtbogenlücke auf und der Lichtbogen erhält den Charakter einer stabilen Lichtbogenentladung.

Einige Sekundenbruchteile nach dem Zünden des Lichtbogens beginnt sich auf dem Grundmetall ein Schweißbad zu bilden, und am Ende der Elektrode beginnt ein Metalltropfen. Und nach weiteren 50 - 100 Millisekunden wird eine stabile Metallübertragung vom Ende des Elektrodendrahtes zum Schweißbad hergestellt. Dies kann entweder durch Tröpfchen erfolgen, die frei über den Lichtbogenspalt fliegen, oder durch Tröpfchen, die zuerst einen Kurzschluss bilden und dann in das Schweißbad fließen.

Die elektrischen Eigenschaften des Lichtbogens werden durch die Prozesse bestimmt, die in seinen drei charakteristischen Zonen - der Säule - sowie in den elektrodennahen Bereichen des Lichtbogens (Kathode und Anode) ablaufen, die sich zwischen der Lichtbogensäule auf der einen Seite und der Elektrode und dem Produkt auf der anderen Seite befinden.

Um das Lichtbogenplasma während des Schweißens der Verbrauchselektroden aufrechtzuerhalten, ist es ausreichend, einen Strom von 10 bis 1000 Ampere bereitzustellen und eine elektrische Spannung in der Größenordnung von 15 bis 40 Volt zwischen der Elektrode und dem Werkstück anzulegen. In diesem Fall überschreitet der Spannungsabfall an der Lichtbogensäule selbst einige Volt nicht. Der Rest der Spannung fällt über die Kathoden- und Anodenbereiche des Lichtbogens ab. Die Länge der Bogensäule erreicht durchschnittlich 10 mm, was ungefähr 99% der Bogenlänge entspricht. Somit liegt die elektrische Feldstärke in der Lichtbogensäule im Bereich von 0,1 bis 1,0 V / mm. Die kathodischen und anodischen Bereiche sind dagegen durch eine sehr kurze Länge gekennzeichnet (etwa 0,0001 mm für den Kathodenbereich, der dem ionenfreien Weg entspricht, und 0,001 mm für den anodischen Bereich, der dem elektronenfreien Weg entspricht). Dementsprechend haben diese Bereiche eine sehr hohe elektrische Feldstärke (bis zu 104 V / mm für den Kathodenbereich und bis zu 103 V / mm für den Anodenbereich)..

Es wurde experimentell festgestellt, dass für den Fall des Schweißens von Verbrauchselektroden der Spannungsabfall im Kathodenbereich den Spannungsabfall im Anodenbereich übersteigt: 12 - 20 V bzw. 2 - 8 V. Wenn man bedenkt, dass die Wärmeabgabe an den Objekten des Stromkreises von Strom und Spannung abhängt, wird klar, dass beim Schweißen mit einer Verbrauchselektrode mehr Wärme in dem Bereich freigesetzt wird, in dem mehr Spannung abfällt, d. H. in der Kathode. Daher wird beim Schweißen von Verbrauchselektroden die umgekehrte Polarität der Schweißstromverbindung verwendet, wenn das Produkt als Kathode dient, um ein tiefes Eindringen des Grundmetalls sicherzustellen (in diesem Fall ist der positive Pol der Stromquelle mit der Elektrode verbunden). Beim Auftauchen wird manchmal eine gerade Polarität verwendet (wenn im Gegensatz dazu das Eindringen des Grundmetalls wünschenswert ist, minimal zu sein)..

Beim WIG-Schweißen (nicht verbrauchbares Elektrodenschweißen) ist der Kathodenspannungsabfall dagegen viel geringer als der Anodenspannungsabfall und dementsprechend wird unter diesen Bedingungen bereits mehr Wärme an der Anode freigesetzt. Daher wird beim Schweißen mit einer nicht verbrauchbaren Elektrode, um ein tiefes Eindringen in das Grundmetall sicherzustellen, das Produkt mit dem positiven Anschluss der Stromquelle verbunden (und es wird zur Anode), und die Elektrode wird mit dem negativen Anschluss verbunden (wodurch auch die Elektrode vor Überhitzung geschützt wird)..

In diesem Fall wird unabhängig von der Art der Elektrode (Schmelzen oder Nichtschmelzen) Wärme hauptsächlich in den aktiven Bereichen des Lichtbogens (Kathode und Anode) und nicht in der Lichtbogensäule freigesetzt. Diese Eigenschaft des Lichtbogens wird verwendet, um nur die Teile des Grundmetalls zu schmelzen, auf die der Lichtbogen gerichtet ist..

Die Teile der Elektroden, durch die der Lichtbogenstrom fließt, werden als aktive Punkte bezeichnet (auf der positiven Elektrode - dem Anodenfleck und auf der negativen Elektrode - dem Kathodenfleck). Der Kathodenfleck ist eine Quelle für freie Elektronen, die zur Ionisierung des Lichtbogenspaltes beitragen. Gleichzeitig strömen Ströme positiver Ionen zur Kathode, die sie bombardieren und ihre kinetische Energie auf sie übertragen. Die Temperatur auf der Kathodenoberfläche im Bereich des aktiven Punktes beim Schweißen von Verbrauchselektroden erreicht 2500... 3000 ° C..

Bogenstruktur
Lk - Kathodenbereich; Lа - Anodenfläche (Lа = Lк = 10 -5 -10 -3 cm); Lst - Bogensäule; Ld - Bogenlänge; Ld = Lк + Lа + Lst

Elektronenströme und negativ geladene Ionen strömen zum Anodenpunkt, die ihre kinetische Energie auf ihn übertragen. Die Temperatur auf der Anodenoberfläche im Bereich des aktiven Punkts beim Schweißen von Verbrauchselektroden erreicht 2500–4000 ° C. Die Temperatur der Lichtbogensäule beim Schweißen von Verbrauchselektroden liegt zwischen 7.000 und 18.000 ° C (zum Vergleich: Die Schmelztemperatur von Stahl beträgt ca. 1500 ° C)..

Einfluss von Magnetfeldern auf den Lichtbogen

Beim Gleichstromschweißen wird häufig ein Phänomen wie magnetisch beobachtet. Es zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

- Die Säule des Schweißlichtbogens weicht stark von ihrer normalen Position ab.
- der Lichtbogen brennt instabil, bricht oft;
- Das Geräusch des Lichtbogenbrennens ändert sich - es erscheinen Pops.

Magnetische Explosion stört die Bildung der Naht und kann zum Auftreten von Defekten in der Naht beitragen, wie z. B. mangelndes Eindringen und mangelndes Verschmelzen. Die Ursache der magnetischen Explosion ist die Wechselwirkung des Magnetfelds des Schweißlichtbogens mit anderen nahe gelegenen Magnetfeldern oder ferromagnetischen Massen..

Die Lichtbogensäule kann als Teil des Schweißkreises in Form eines flexiblen Leiters betrachtet werden, um den ein Magnetfeld existiert.

Infolge der Wechselwirkung des Magnetfelds des Lichtbogens und des Magnetfelds, das in dem zu schweißenden Werkstück während des Stromdurchgangs auftritt, weicht der Schweißlichtbogen in die Richtung ab, die der Stelle entgegengesetzt ist, an der der Leiter angeschlossen ist.

Die Wirkung ferromagnetischer Massen auf die Durchbiegung des Lichtbogens beruht auf der Tatsache, dass sich das Magnetfeld aufgrund des großen Unterschieds im Widerstand gegen den Durchgang der Magnetfeldlinien des Lichtbogenfelds durch Luft und durch ferromagnetische Materialien (Eisen und seine Legierungen) stärker auf der Seite konzentriert, die dem Ort der Masse entgegengesetzt ist, weshalb die Lichtbogensäule in Richtung verschoben wird ferromagnetischer Körper.

Das Magnetfeld des Schweißlichtbogens nimmt mit zunehmendem Schweißstrom zu. Daher zeigt sich die Wirkung des Magnetstrahls häufiger beim Schweißen unter hohen Bedingungen..

Um den Einfluss des Magnetstrahls auf den Schweißprozess zu verringern, können Sie:

- Kurzlichtbogenschweißen;
- Kippen der Elektrode, so dass ihr Ende auf die Wirkung des Magnetstrahls gerichtet ist;
- indem Sie die Stromleitung näher an den Lichtbogen bringen.

Die Wirkung des magnetischen Strahls kann auch verringert werden, indem der direkte Schweißstrom durch einen alternierenden ersetzt wird, bei dem der magnetische Strahl viel weniger auftritt. Es ist jedoch zu beachten, dass der Wechselstromlichtbogen weniger stabil ist, da er aufgrund der Polaritätsumkehr 100 Mal pro Sekunde gelöscht und wieder gezündet wird. Damit der Wechselstromlichtbogen stabil brennt, müssen Lichtbogenstabilisatoren (leicht ionisierbare Elemente) verwendet werden, die beispielsweise in die Beschichtung von Elektroden oder in das Flussmittel eingebracht werden.

Lichtbogen und seine Eigenschaften

Ein Lichtbogen ist der Durchgang von Elektrizität durch ein Gas zwischen zwei Elektroden, von denen eine eine Elektronenquelle (Kathode) ist. Elektrode - ein Leiter, der in einem beliebigen Abschnitt des Stromkreises endet.

Von der Kathode in großen Mengen emittierte Elektronen bewirken eine starke Ionisierung des Gases zwischen den Elektroden und ermöglichen so einen hohen Stromfluss zwischen den Elektroden..

Ein charakteristisches Merkmal eines Lichtbogens im Gegensatz zu einer herkömmlichen Gasentladung ist, dass er bei niedrigen Spannungen brennen kann..

Der Lichtbogen wurde 1802 vom St. Petersburger Physiker V.V.Petrov entdeckt und erhielt wichtige technologische Anwendungen.

Ein Lichtbogen ist eine Entladungsart, die durch eine hohe Stromdichte, hohe Temperatur, erhöhten Gasdruck und geringen Spannungsabfall über den Lichtbogenspalt gekennzeichnet ist. In diesem Fall findet eine intensive Erwärmung der Elektroden (Kontakte) statt, auf denen die sogenannten Kathoden- und Anodenpunkte gebildet werden. Das Kathodenglühen ist in einem kleinen hellen Fleck konzentriert, der weißglühende Teil der gegenüberliegenden Elektrode bildet einen Anodenfleck.

Im Bogen können drei Bereiche festgestellt werden, die sich in der Art der in ihnen ablaufenden Prozesse sehr unterscheiden. Direkt an der negativen Elektrode (Kathode) des Lichtbogens befindet sich der Bereich des Kathodenspannungsabfalls. Als nächstes kommt der Plasma-Lichtbogenzylinder. Direkt zur positiven Elektrode (Anode) befindet sich der Bereich des Anodenspannungsabfalls. Diese Bereiche sind in Abb. 1 schematisch dargestellt. 1.

Feige. 1. Die Struktur des Lichtbogens

Die Abmessungen der kathodischen und anodischen Spannungsabfallbereiche sind in der Figur stark übertrieben. In der Realität ist ihre Länge sehr klein. Beispielsweise liegt die Länge des Kathodenspannungsabfalls in der Größenordnung des Weges der freien Bewegung eines Elektrons (weniger als 1 Mikron). Die Länge des Bereichs des Anodenspannungsabfalls ist normalerweise etwas größer als dieser Wert..

Luft ist unter normalen Bedingungen ein guter Isolator. Die zum Durchbrechen eines Luftspalts von 1 cm erforderliche Spannung beträgt also 30 kV. Damit der Luftspalt zum Leiter wird, muss eine bestimmte Konzentration geladener Teilchen (Elektronen und Ionen) darin erzeugt werden..

Wie ein Lichtbogen entsteht

Der Lichtbogen, bei dem es sich um einen Fluss geladener Teilchen handelt, entsteht im ersten Moment der Kontaktdivergenz durch das Vorhandensein von freien Elektronen im Gas des Lichtbogenspaltes und von Elektronen, die von der Kathodenoberfläche emittiert werden. Freie Elektronen im Spalt zwischen den Kontakten bewegen sich unter Einwirkung des elektrischen Feldes mit hoher Geschwindigkeit in Richtung von der Kathode zur Anode.

Die Feldstärke zu Beginn der Kontaktdivergenz kann mehrere tausend Kilovolt pro Zentimeter erreichen. Unter der Wirkung der Kräfte dieses Feldes werden Elektronen aus der Oberfläche der Kathode herausgezogen und bewegen sich zur Anode, wobei Elektronen aus dieser herausgeschlagen werden, die eine Elektronenwolke bilden. Der auf diese Weise erzeugte anfängliche Elektronenfluss bildet anschließend eine intensive Ionisierung des Lichtbogenspaltes.

Neben Ionisationsprozessen finden Deionisationsprozesse parallel und kontinuierlich im Lichtbogen statt. Die Prozesse der Deionisierung bestehen darin, dass, wenn sich zwei Ionen mit unterschiedlichen Vorzeichen oder ein positives Ion und ein Elektron nähern, sie angezogen und neutralisiert werden. Außerdem bewegen sich die geladenen Teilchen aus dem Bereich brennender Seelen mit einer höheren Ladungskonzentration in die Umgebung mit einer niedrigeren Ladungskonzentration. All diese Faktoren führen zu einer Abnahme der Lichtbogentemperatur, zu deren Abkühlung und Auslöschung..

Feige. 2. Lichtbogen

Lichtbogen nach der Zündung

In einem stationären Verbrennungsmodus sind Ionisations- und Deionisationsprozesse darin im Gleichgewicht. Der Lichtbogenzylinder mit gleicher Anzahl freier positiver und negativer Ladungen zeichnet sich durch einen hohen Gasionisationsgrad aus.

Eine Substanz, deren Ionisationsgrad nahe an der Einheit liegt, d.h. in denen es keine neutralen Atome und Moleküle gibt, die Plasma genannt werden.

Der Lichtbogen zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

1. Klar abgegrenzte Grenze zwischen Lichtbogenschacht und Umgebung.

2. Die hohe Temperatur im Inneren des Lichtbogens erreicht 6000 - 25000K.

3. Hohe Stromdichte und Lichtbogenwelle (100 - 1000 A / mm 2).

4. Kleine Werte des anodischen und kathodischen Spannungsabfalls, die praktisch nicht vom Strom abhängen (10 - 20 V).

Strom-Spannungs-Kennlinie eines Lichtbogens

Die Hauptcharakteristik eines Gleichstromlichtbogens ist die Abhängigkeit der Lichtbogenspannung vom Strom, die als Strom-Spannungs-Charakteristik (VAC) bezeichnet wird..

Der Lichtbogen entsteht zwischen den Kontakten bei einer bestimmten Spannung (Fig. 3), die als Zündspannung Uz bezeichnet wird, und hängt vom Abstand zwischen den Kontakten, von der Temperatur und dem Druck des Mediums und von der Geschwindigkeit der Divergenz der Kontakte ab. Die Lichtbogenlöschspannung Ug ist immer kleiner als die Spannung U z.

Feige. 3. Strom-Spannungs-Kennlinie eines Gleichstromlichtbogens (a) und seines Ersatzschaltbilds (b)

Die Kurve 1 ist die statische Charakteristik des Lichtbogens, d.h. erhalten mit einer langsamen Stromänderung. Das Merkmal hat einen fallenden Charakter. Mit zunehmendem Strom nimmt die Spannung über dem Lichtbogen ab. Dies bedeutet, dass der Widerstand der Lichtbogenlücke schneller abnimmt, deren Strom zunimmt.

Wenn der Strom im Lichtbogen mit der einen oder anderen Geschwindigkeit von I1 auf Null reduziert wird und gleichzeitig der Spannungsabfall über dem Lichtbogen aufgezeichnet wird, werden die Kurven 2 und 3 erhalten. Diese Kurven werden als dynamische Eigenschaften bezeichnet.

Je schneller der Strom reduziert wird, desto geringer sind die dynamischen I - V - Eigenschaften. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei einer Abnahme des Stroms Parameter des Lichtbogens wie der Querschnitt des Zylinders, die Temperatur, keine Zeit haben, sich schnell zu ändern und Werte zu erfassen, die einem niedrigeren Stromwert im stationären Zustand entsprechen.

Spannungsabfall über der Lichtbogenlücke:

wobei U s = U bis + U a der elektrodennahe Spannungsabfall ist, Ed der longitudinale Spannungsgradient im Lichtbogen ist, Id die Lichtbogenlänge ist.

Aus der Formel folgt, dass mit zunehmender Lichtbogenlänge der Spannungsabfall über dem Lichtbogen zunimmt und sich die I - V - Kennlinie darüber befindet.

Sie kämpfen mit einem Lichtbogen bei der Konstruktion elektrischer Schaltgeräte. Lichtbogeneigenschaften werden in Lichtbogenschweißanlagen und Lichtbogenschmelzöfen verwendet.

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