Необходимое оборудование и материалы

1. Сварочный выпрямитель с амперметром постоянного тока.

2. Вольтметр постоянного тока.

3. Штатив с механизмом вертикального перемещения электрода.

6. Угольные и стальные пластины.

7. Угольные электроды.

Порядок выполнения работы

1. С

   2

   обрать лабораторную установку в соответствии со схемой на рис.7(прямая полярность подключения).

3

4

1

5

Рис. 7. Схема экспериментальной установки

1 – штатив, 2 – угольный электрод; 3 – подъемный механизм; 4 – сварочный выпрямитель ВД-306; 5 – изделие; А – амперметр постоянного тока; V – вольтметр постоянного тока

2. Закрепить угольный электрод в подъемный механизм и установить расстояние между нижним торцом электрода и угольной пластиной 2 мм. Возбудить дуговой раз­ряд путем закорачивания дугового промежутка вспомогательным угольным электродом и измерить напряжение на дуге. Результат измерения занести в таблицу 3.

3. Изменяя с помощью подъемного механизма длину дуги от первоначального до 8 мм, повторить измерения напряжения на дуге через каждые 2 мм с занесением результатов в таблицу 3.

4. По полученным точкам c помощью пакета программ Microsoft Excel построить график линейного уравнения регрессии U_д = f(ℓ_д). рассчитать коэффициенты а и b уравнения (5) и записать их значения в таблицу 2.

5. Повторить опыты по пп. 2-4 для стальной пластины.

Таблица 3

Результаты расчета коэффициентов уравнения регрессии (5)

Материал		lд, мм	Uд, В	Коэффициент
катод	анод			а	b
Уголь	Уголь	2 4 6 8
Уголь	Сталь	2 4 6 8

6. Рассчитать по уравнению (6) плотность тока термоэлектронной эмиссии для железного и угольного катодов. Температуру Т принять равной температуре кипения материала катода (для железа Т= 3150 ^оК, для угольного электрода Т = 5000 ^оК). Для угольного катода φ = 6,88·10^-19 Дж, для железного – φ = 6,976·10^-19 Дж. Результаты расчета занести в таблицу 4.

7. При прямой полярности подключения установить зазор 3 мм между угольным электродом и стальной пластиной. Возбудить дуговой разряд, измерить силу тока дуги и занести результаты измерения в таблицу 4.

8. С помощью подъемного механизма увеличивать длину дуги до ее разрыва. Зафиксировать напряжение на дуге в момент разрыва U_p и измерить разрывную длину дуги ℓ_p . Опыт повторить 3 раза. Занести результаты измерений в таблицу 4.

Таблица 4

Влияние полярности на устойчивость дугового разряда

№ опыта	Катод	Анод	jT , A / мм2	Iд , А	Up, B	ℓр , мм
						№ замера			Среднее
						1	2	3
1	Угольный электрод	Стальная пластина
2	Стальная пластина	Угольный электрод

9. Повторить опыты по пп. 7-8 для обратной полярности.

10. Сделать выводы о влиянии полярности дуги с неплавящимся электродом на ее стабильность.

11. Собрать схему прямой полярности для угольного электрода и угольной пластины. Установить зазор между электродом и пластиной 2 мм. Настроить источник питания на минимальный ток дуги. Возбудить дугу и измерить ее напряжение и ток. Результаты измерений занести в таблицу 5.

Таблица 5

Данные для построения ВАХ дуги

Ток дуги, А
Напряжение, В

12. Последовательно увеличивая силу тока, повторить опыт по п. 11. 4 раза.

13. Построить график вольтамперной характеристики (ВАХ) дуги и выделить характерные участки.

14. Возбудить дугу прямой полярности между угольным электродом и зачищенной до блеска пластиной из стали Ст.3. Время горения дуги – 5 с. После полного остывания образца на воздухе измерить твердость проплавленного участка. Результаты опыта занести в таблицу 6.

15. Повторить опыт по п.14 для обратной полярности

16. Сделать выводы о влиянии полярности на стойкость угольного электрода.

Таблица 6

Влияние полярности на стойкость электрода

Полярность	Твердость металла в зоне проплавления, HRC
	№ замера			Средняя твердость
	1	2	3
Прямая
Обратная