Дипломная работа на тему: Свойства дугового разряда. Образование дуги. Катодное пятно. Внешний вид и отдельные части

Введение

Существует большое разнообразие современных методов электрообработки, которые применяются в различных отраслях промышленности. Эти методы позволяют эффективно проводить обработку различных материалов, включая металлы, пластмассы и керамику.

Одним из методов электрообработки является электроэрозионная обработка, которая основана на использовании электрического разряда между электродами. В результате этого разряда происходит структурные изменения в обрабатываемом материале. Электроэрозионная обработка широко применяется для получения сложных геометрических форм и создания микроэлектронных компонентов.

Еще одним методом электрообработки является электрохимическая полировка, которая используется для удаления неровностей с поверхности материала и придания ему высокого блеска. В процессе электрохимической полировки взаимодействие между электролитом и обрабатываемым материалом приводит к растворению поверхностного слоя материала и выравниванию его поверхности.

Также существуют методы электроосаждения и электрозваривания, которые применяются для нанесения покрытий на поверхность материала и соединения разных элементов. В процессе электроосаждения ионные частицы покрытия оседают на поверхности материала под воздействием электрического тока. А при электрозваривании происходит прогрев и плавление соединяемых материалов под действием электрического тока, что приводит к их объединению.

Современные методы электрообработки играют важную роль в промышленности, позволяя улучшить качество и функциональные свойства материалов, а также создавать сложные компоненты и соединения. Эти методы продолжают развиваться и совершенствоваться, чтобы удовлетворить все более высокие требования промышленности. Электросварка представляет собой один из наиболее распространенных современных технологических процессов. Она обладает возможностью соединять, скреплять, объединять, приставлять не только различные металлические материалы, но также искусственные полимеры, глину и, удивительно, даже стеклянные поверхности. Сварка - универсальный способ соединения материалов, обладающий широким спектром применения. Его возможности не ограничиваются только производством подъемных кранов, металлоконструкций и оборудования для электростанций. С помощью сварки можно конструировать крупнотоннажные суда, атомные ледоколы и микросхемы для электроники. Однако внедрение этого метода сварки вызывает радикальные изменения в технологии производства. В сфере судостроения произошел переломный момент, который был связан с освоением новой технологии - поточной постройки судов из сварных секций большого размера. В настоящее время на различных верфях России ведется строительство огромных цельносварных танкеров. Посредством электросварки стали возможными решения для преодоления сложностей, связанных с созданием газопроводов, предназначенных для эксплуатации в суровых условиях северных регионов и работающих при высоком давлении 100-120 атмосфер. Великая заслуга в данной области принадлежит ученым и специалистам, труд которых далеко не остался незамеченным.

Раньше создание газопроводов для работы в таких экстремальных условиях было непростой задачей, потому что необходимо было учесть массу факторов, таких как низкие температуры, высокое давление, прочность и стойкость материалов и множество других параметров, которые оказывали влияние на качество и надежность газопровода. Однако благодаря развитию электросварки и использованию новых технологий в данной области, все эти сложности были успешно преодолены.

Институт электросварки имеет большой вклад в исследование и разработку новых методов электросварки, которые впоследствии применяются в проектах создания газопроводов. Ученые учреждения постоянно стремятся улучшить качество сварочных работ, повысить прочность и надежность газопроводов, что позволяет им быть долговечными и устойчивыми к различным воздействиям.

Особое внимание уделяется разработке и применению новых материалов, обладающих высокой степенью устойчивости к низким температурам, чтобы газопроводы могли безупречно функционировать даже в самых холодных климатических условиях. Это является важным аспектом при проектировании и строительстве газопроводов, так как позволяет обеспечить безопасную транспортировку газа.

В итоге, благодаря использованию электросварки, сотрудникам Института удалось стать ведущими пионерами в области создания газопроводов для работы в экстремальных условиях, где обеспечивается высокое давление. Их исследования и разработки вносят значительный вклад в совершенствование технологий электросварки и строительства газопроводов, обеспечивая надежность и безопасность эксплуатации газопроводов даже в самых суровых условиях северных регионов. Высоконадежные газопроводы, простирающиеся через континенты, могут быть созданы с помощью труб, изготовленных на основе оригинального метода сварочной технологии, предложенного Е. О. Патоном. Эти трубы имеют толщину стенок до 40 миллиметров и обладают непревзойденной прочностью. Советские ученые и специалисты внесли значительный вклад в развитие электросварки. Они продолжали наследие великих ученых, таких как В. В. Петров, Н. Н. Бенардос, Н. Г. Славянов, и совершали творческие открытия. Благодаря их усилиям была сформирована наука о теоретических основах сварочной техники, а также разработаны новые технологические процессы. Имена академиков Е. О. Патона, В. П. Вологдина, К. К. Хренова, Н. Н. Рыкалина и других стали известны всему миру. Их вклад в развитие сварочных технологий огромен. В наши дни электродуговая, электрошлаковая и плазменно-дуговая сварка широко используются в различных отраслях промышленности. Они позволяют создавать прочные и качественные сварные соединения. Новые методы и инновации в этой области постоянно появляются благодаря усилиям этих выдающихся ученых.

Академики Е. О. Патон, В. П. Вологдин, К. К. Хренов и Н. Н. Рыкалин являются всемирно известными исследователями в области сварки. Эти ученые оставили огромный след в развитии сварочных техник. На сегодняшний день, электродуговая, электрошлаковая и плазменно-дуговая сварка широко используются на промышленных предприятиях. Эти методы сварки обеспечивают создание прочных соединений и высокое качество работ. Благодаря исследованиям и открытиям ученых, в сварочной области постоянно появляются новые методы и инновации.

Популярность и известность академиков Е. О. Патона, В. П. Вологдина, К. К. Хренова и Н. Н. Рыкалина простирается далеко за пределы страны. Работы этих выдающихся ученых очень значительно внесли вклад в развитие различных видов сварки. В настоящее время, в промышленности широко используются электродуговая, электрошлаковая и плазменно-дуговая сварка. По сравнению с тем, какими они были в прошлом, эти методы значительно совершенствовались и стали более эффективными. Область сварки постоянно развивается, в большой степени благодаря исследованиям этих выдающихся ученых. Для осуществления электродуговой сварки может быть использовано несколько способов. Один из наиболее простых - ручная дуговая сварка. Угольный или металлический электрод вставляется в держатель, который присоединяется к одному полюсу источника посредством гибкого провода. Другой полюс источника тока соединяется с свариваемым изделием. При небольком касании электричеством к изделию, возникает искра. Она расплавляет основной металл и стержень электрода, формируя ванну для сварки. После застывания, получается сварной шов. Ручная дуговая сварка требует умений и не самых комфортных условий, однако она позволяет сваривать детали в любом положении, что является важным при монтаже металлоконструкций. Она нуждается в квалифицированном рабочем. Поиск оптимальной конструкции электрододержателя продолжается уже сто лет, поскольку производительность ручной сварки в значительной степени зависит от этой простой детали. Однако на данный момент эта производительность относительно низкая. Ленинградские новаторы М. Э. Васильев и В. С. Шумский разработали набор надежных и простых в использовании электрододержателей. В сварочном процессе особенно важно обеспечить защиту металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха. При активном взаимодействии с расплавленным металлом, атмосферный кислород и азот образуют окислы и нитриды, которые негативно влияют на прочность и пластичность сварного соединения. Чтобы предотвратить эти негативные последствия, применяются два основных способа защиты места сварки.

Первый способ - использование электрода и электродного покрытия с различными веществами. Такая внутренняя защита позволяет предотвратить воздействие окислов и нитридов на материал, тем самым сохраняя его прочность и пластичность.

Второй способ - использование инертных газов и окиси углерода, а также флюсов для покрытия места сварки. Такая внешняя защита создает барьер, предохраняющий сварное соединение от влияния атмосферных элементов.

Оба способа имеют свои преимущества и могут быть выбраны в зависимости от требований и особенностей конкретного сварочного процесса.

Таким образом, использование соответствующих методов защиты места сварки позволяет сохранить прочность и пластичность сварного соединения путем предотвращения образования окислов и нитридов. В 1932 году ведущая группа инженеров железнодорожного транспорта Московского электромеханического института, которыми руководил академик К. К. Хренов, совершила исторический прорыв - они впервые в мировой практике осуществили дуговую электросварку под водой. Однако в 1856 году Л. И. Шпаковский совершил первый эксперимент, в ходе которого провел точечное плавление медных электродов, опущенных в жидкость. В 1887 году Н.Н. Бенардос применил подводную дугу, чтобы произвести резку металла. Это решение было рекомендовано Д.А. Лачиновым. Получилось подтвердить научное обоснование и разработать метод только через 45 лет после первого опыта. Именно 16 октября 1969 года было достигнуто это значимое событие. В газете "Известия" было запечатлено значимое событие - впервые электрическая дуга прорвалась в космическое пространство. Космический корабль "Союз-6" с экипажем, состоящим из подполковника Г. С. Шонина и бортинженера В. Н. Кубасова, проводил эксперименты по сварке в открытом космосе. В ходе проведения экспериментов целью было изучение особенностей сварки различных металлов в условиях космического пространства. Для этой цели были проведены несколько видов автоматической сварки поочередно. Выполненный опыт представляет собой исключительное событие, которое имеет важное значение для научной и технической областей в создании технологии сварочных и монтажных работ в космическом пространстве. Эта экспериментальная работа неповторима и является значимым вкладом в развитие современных технологий и продвижение границ человеческих достижений в космосе.

Оглавление

- I. ВВедение

- Свойства дугового разряда

- Образование дуги

- Катодное пятно. Внешний вид и отдельные части дугового разряда

- Распределение потенциала и вольтамперная характеристика при дуговом разряде

- Температура и излучение отдельных частей дугового разряда

- Генерация незатухающих колебаний при помощи элек- трической дуги

- Положительный столб дугового разряда при высоком и сверхвысоком давлении

- Применение дугового разряда

- Современные методы электрообработки

- Электродуговая сварка

- Плазменная технология

- Плазменная сварка

- IV. Заключение