Контрольная работа на тему Контрольная работа-130918-03_4

Содержание


1. Сварочная дуга, ее строение. Процессы, идущие в столбе дуги и в ее прианодной области. 3
2. Тепловые процессы при сварке. Схемы и моделирование тел нагрева. 6
3. Холодные трещины при сварке сталей. Причины их появления. Способы определения стойкости сталей к образованию холодных трещин при сварке. 11
4. Задача. 15
Список используемой литературы 18
1. Сварочная дуга, ее строение. Процессы, идущие в столбе дуги и в ее прианодной области.

Электрическая дуга представляет собой один из видов устойчивого электрического разряда через газовый или парогазовый промежуток, характеризующийся высокой плотностью тока и температурой.
Для сварки важно, чтобы дуга легко возбуждалась, устойчиво существовала и легко регулировалась по своим энергетическим параметрам.
На рис. 1 показан схема дуги постоянного тока, горящей между электродом 1 (катод) и изделием 3 (анод). В межэлектродном (дуговом промежутке) находится электропроводный канал 2, называемый столбом дуги.


Рис. 1. Схема строения сварочной дуги и распределение напряжения по ее длине
Газы столба достаточно ионизированы, ослепительно ярко светятся, имеют по его оси высокую температуру – порядка 10 000 °С. Наиболее ионизирована центральная часть столба.
Столб окружен пламенем, или ореолом, с меньшей температурой, образуемым парами и газами, поступающими из столба дуги и взаимодействующими химически с окружающей атмосферой.
Основаниями столба дуги являются расположенные на электродах ярко светящиеся катодное и анодное пятна (их называют активными), плотность тока в которых может составлять десятки тысяч ампер на квадратный сантиметр. На них происходит преобразование электрической энергии газового разряда в тепловую, нагревающую и расплавляющую металл и способную доводить его до кипения, превращать в пары.
Расстояние от анодного до катодного пятна называется длиной дуги. Длина дуги редко превышает 1-2 см, а диаметр столба дуги – и того меньше. Плазма дуги занимает небольшой объем – около 1 см3, который можно разделить на три области: две из них непосредственно прилегают к катодному и анодному пятну и имеют небольшую протяженность, сопоставимую с длиной свободного пробега. Третья область – собственно межэлектродный промежуток, заполненный ионизированным газом, Длина его/с близка к длине дуги/д. В каждой из областей происходят сложные явления.
В столбе дуги, являющемся основной ее частью, присутствуют наряду с заряженными частицами (ионами и электронами) и нейтральные частицы – атомы и молекулы паров веществ, из которых сделаны электроды, и газов, окружающих дугу.
Под действием электрических и магнитных полей, конвективных потоков, местных флуктуации давления, кулоновского взаимодействия между электронами и ионами частицы в столбе дуги перемещаются по сложным траекториям. Наиболее подвижны отрицательно заряженные частицы – электроны. Они могут приобретать высокие скорости перемещения и вступать во взаимодействие с ионами, молекулами и атомами, передавая им свою энергию. При каждом так называемом неупругом взаимодействии происходит возбуждение атома или молекулы, т.е. переход их в состояние с более высоким, энергетически неустойчивым уровнем. Самопроизвольно возвращаясь к нормальному состоянию, частицы излучают энергию в виде фотонов, что наряду с излучением фотонов в процессе объединения положительного иона с электроном (т.е. при образовании нейтральных атомов) и вызывает ослепительное свечение плазмы.
Столб дуги, достаточно однородный по строению и свойствам, примыкает своими концами к электродам – аноду и катоду, через которые питается током от источника питания 4. Приэлектродные области (анодная и катодная), т.е. зоны перехода от твердых или жидких проводников – электродов к газовому проводнику – столбу дуги, являются наиболее сложными областями дугового разряда. Протекание тока в пограничных областях носит необычный характер. Здесь наблюдаются очень высокие плотности тока и совершенно необычные напряженности электрического поля – в десятки тысяч вольт на сантиметр по сравнению с 20 – 30 В/см в столбе дуги. Именно в этих областях горячая плазма граничит со сравнительно холодной поверхностью электр