Баланс энергии в катодной области и на «холодном» катоде сварочной дуги, свободно горящей при атмосферном давлении

Abstract

Детализирована ранее рассмотренная обобщенная модель элементарных процессов в области «холодного» катода сварочной дуги, свободно горящей при атмосферном давлении. Отмечено, что при расчетах необходимо различать следующие токи: разрядный (ток дуги), ионный и электронной эмиссии ie и n ie , численно равный ионному току. С учетом обобщенной модели и существующих данных получены выражения баланса энергии в катодной области и на «холодном» катоде сварочной дуги. Предложена формула для мощности, теряемой единицей площади катода в результате испарения материала электрода. На основе баланса энергии на катоде получено выражение для доли ионного тока в катодной области, которое учитывает как электрические параметры дуги и катода, так и теплофизические характеристики последнего. Численные расчеты доли ионного тока и энергетического баланса для некоторых технологически значимых материалов приводят к обнадеживающим результатам, совпадающим с существующими. Результаты подтверждают обоснованность обобщенной модели элементарных процессов в области «холодного» катода сварочной дуги. The article details the previously considered generalized model of elementary processes in the region of the «cold» cathode of a free-burning welding arc at atmospheric pressure. It is noted that in calculations it is necessary to distinguish between the following currents – discharge (arc current), ion and electron emission ie and ien , numerically equal to the ion current. Taking into account the generalized model and the existing data, expressions for the energy balance in the cathode region and on the «cold» cathode of the welding arc have been obtained. A formula is proposed for the power lost per unit area of the cathode as a result of evaporation of the electrode material. Based on the energy balance at the cathode, an expression has been obtained for the fraction of ion current in the cathode region, which takes into account both the electrical parameters of the arc and the cathode, and the thermophysical characteristics of the latter. Numerical calculations of the ion current fraction and energy balance for some technologically significant materials lead to encouraging results that coincide with the existing ones. The results confirm the validity of the generalized model of elementary processes in the region of the «cold» cathode of the welding arc.