Статья

Исследование плазмы
2018. Т. 56. № 3. С. 329–337
Балановский А.Е.
Исследование искровой стадии привязки сварочного дугового разряда на поверхности алюминия
Аннотация
Представлены результаты исследования искровой стадии привязки дугового сварочного разряда на поверхности алюминия, покрытой оксидной пленкой. Эксперименты показали формирование в неоднородном поле между стержневым катодом (вольфрам) и пластиной (алюминий) катодо- и анодонаправленных лидеров. Установлено, что если катодное пятно возникло на фоне однородного свечения разряда, то искровой канал образуется, как правило, в два этапа. На первом этапе в промежутке формируется диффузный канал, привязанный к катодному пятну. На втором этапе со стороны катода вдоль диффузного канала прорастает высокопроводящий контрагированный искровой канал, яркость свечения которого соизмерима с яркостью свечения прикатодной плазмы. Установлено по цветовому спектру, что уже на стадии лавинно-стримерного формирования искры происходит интенсивное излучение алюминия в районе пятен привязки. Оценочный расчет плотности теплового потока в пятне привязки искрового разряда показывает значения $10^6$–$10^8$ Вт/см$^2$, что сопоставимо с параметрами лазерного нагрева. Искровой разряд оказывает существенное термическое воздействие, заключающееся в оплавлении поверхности в зоне привязки искры и развитии процессов рекристаллизации аморфной матрицы пленки в зоне термического влияния. Дифракция электронов через тонкий слой пленки в зоне термического влияния показала четкие концентрические кольца, соответствующие поликристаллической $\gamma$-фазе $\rm Al_2\rm O_3$. По данным просвечивающего электронного микроскопа, средний размер зерен $\gamma$-фазы в поверхностном слое пленки после воздействия импульса искры $d = 8$–$15$ нм, а объем содержащейся $\gamma$-фазы составляет не менее $70\%$. В зоне оплавления зафиксирована стабильная термодинамическая $\alpha$-фаза. Показано, что к моменту возбуждения дугового разряда вся поверхность алюминия в зоне привязки искры очищена от оксидной пленки.
Ссылка на статью:
Балановский А.Е. Исследование искровой стадии привязки сварочного дугового разряда на поверхности алюминия, ТВТ, 2018. Т. 56. № 3. С. 329

High Temp. 2018, v.56, №3, pp. 319-326