電弧中帶電粒子的產(chǎn)生方式

發(fā)布時(shí)間: 2019-01-18作者：baile100瀏覽量：

電弧中帶電粒子的產(chǎn)生方式

(1)氣體電離是在外加能量作用下,使中性的氣體分子或原子分離成電子和正離子的過(guò)程。

根據(jù)引起電離的能量來(lái)源不同,電離可分為三種不同的形式見(jiàn)表1-2

表1-2 電離的三種形式

電離的有一種形式

序號(hào)	電離方式	定義	說(shuō)明
1	熱電離	氣體粒子受熱作用而產(chǎn)生電離的過(guò)程	氣體粒子的熱運(yùn)動(dòng)形成頻繁而激烈的碰撞,交換能量后產(chǎn) 生的電離,熱電離的主要位置是在弧柱區(qū),溫度為5000 50000K
2	場(chǎng)致電離	在兩電極間的電場(chǎng)的作用下，當(dāng)帶電粒子的動(dòng)能達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，與中性粒子發(fā)生非彈性碰撞面使之電離，這電離稱為場(chǎng)致電離	主要是兩極區(qū),由于在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)1052場(chǎng)致電離到一定數(shù)值時(shí),與中性粒子10V/cm。而弧柱區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度而使之電為10V/cm左右,電場(chǎng)作用不明離這種電離稱為場(chǎng)致電離顯
3	光電離	中性氣體粒子受到光輻射的作用而產(chǎn)生的電離過(guò)程	電弧的輻射只可能對(duì)K、Na中性氣體粒子受到光輻C、A等金屬蒸汽直接引起電光電離射的作用而產(chǎn)生的電離離,面對(duì)焊接電弧氣體中的其過(guò)程他氣體則不能直接引起電離光電離在電弧中起著次要作用

(2)電子發(fā)射是陰極中的自由電子受到一定的外加能量作用,并從陰極表面逸出的過(guò)程。氣體電離和陰極電子發(fā)射是電弧產(chǎn)生和維持不可缺少的必要條件。
電子逸出功是一個(gè)電子從金屬表面逸出所需的最低外加能量,當(dāng)用電子伏特來(lái)衡量時(shí),又稱逸出電壓。逸出功的大小受電極材料及表面狀態(tài)的影響。

陰極的逸出功對(duì)電弧的穩(wěn)定性也有很大影響,在其他條件相同的情況下,陰極的逸出功越小,電弧越穩(wěn)定。陰極逸出功的大小取決于陰極材料的種類、摻雜元素及表面狀態(tài)。金屬表面有氧化物或其他摻雜元素時(shí)均可使逸出功大大降低。例如,在鎢極氬弧焊的鎢極上摻入含有少量的釷或鈰的氧化物時(shí),電子發(fā)射能力在高溫下會(huì)增加數(shù)千倍。

按能量來(lái)源不同,陰極電子發(fā)射可分為熱電子發(fā)射、場(chǎng)致電子發(fā)射、光電子發(fā)射和撞擊電子發(fā)射四種形式,見(jiàn)表1-3。

序號(hào)	發(fā)射方式	定義	說(shuō)明
1	熱電子發(fā)射	陰極表面受熱,自由電子動(dòng)能加大,一部分電子達(dá)到\|或超過(guò)逸出功而產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象	熱發(fā)射強(qiáng)弱受到陰極材料熱電子發(fā)射熔點(diǎn)影響,熔點(diǎn)高的鎢或碳做陰極時(shí),電極可以被加熱到比較高的溫度,通過(guò)熱發(fā)射可以提供足夠多的電子
2	場(chǎng)致電子發(fā)射	陰極表面空間存在一定強(qiáng)度的正電場(chǎng)時(shí)陰極內(nèi)部的電子將受到電場(chǎng)力的作用, 當(dāng)力達(dá)到一定程度時(shí), 電子就會(huì)逸出陰極表面,這種電子發(fā)射現(xiàn)象稱為場(chǎng)致電子發(fā)射	電場(chǎng)越強(qiáng),則場(chǎng)致電子發(fā)射能力越強(qiáng) 電弧溫度較低時(shí)(如熔化極電弧焊的焊件、小電流鶴極氬弧焊的陰極)其表面往往會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)低熔點(diǎn)材料,電場(chǎng)發(fā)射對(duì) 陰極區(qū)提供帶電粒子起重要作用冷陰極主要是這種發(fā)射電子的機(jī)理
3	光電子發(fā)射	當(dāng)金屬表面接受光輻射時(shí),也可使金屬表面自由電子能量增加,沖破金屬表面的約束飛到金屬外面來(lái),這種現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射	光電子發(fā)射在焊接電弧中占次要地位
4	粒子碰撞發(fā)射	高速運(yùn)動(dòng)的粒子(電子或離子)碰擅金屬表面時(shí),將能量傳給金屬表面的自由電子,使其能量增加而跑出金屬表面,這種現(xiàn)象稱為	在一定條件下,粒子碰撞發(fā)射是電弧陰極區(qū)提供導(dǎo)電所需電子的主要途徑

(3)負(fù)離子在一定條件下,電弧中某些活潑性非金屬原子或分子(如F、CI等)會(huì)吸附電子而成負(fù)離子。該過(guò)程是放熱過(guò)程,在電弧中的產(chǎn)生概率很低,只產(chǎn)生在較低的電弧周邊處或交流電弧電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)。

負(fù)離子盡管也是帶電粒子,但由于質(zhì)量比電子大得多,在同樣的電場(chǎng)作用下,其運(yùn)動(dòng)速度比電子小得多,因此負(fù)離子導(dǎo)電能力就比電子小得多。大量負(fù)離子的產(chǎn)生會(huì)降低電弧的導(dǎo)電性能。例如,在交流電弧中,有易形成負(fù)離子的鹵族元素,會(huì)使電弧顯得非常不穩(wěn)定。

(4)帶電粒子的復(fù)合是電弧空間的正負(fù)帶電粒子在一定條件下相遇而結(jié)合成為中性粒子的過(guò)程。在電弧燃燒過(guò)程中,不但有帶電粒子產(chǎn)生,而且還會(huì)發(fā)生帶電粒子復(fù)合。帶電粒子復(fù)合也是放熱過(guò)程,放出電離能量。帶電粒子的復(fù)合也只能發(fā)生在溫度較低的電弧周邊處或交流電弧電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)。

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