Дріс. Пісіру доасы жне оны асиеттері.
Пісіру доасы жне оны трлері.
Пісіру доасы – бл екі электрод немесе электрод пен бйым арасындаы газды ортада тетін уатты траты электр бседеуі.
Электр бседеуі деп электр тоыны (яни зарядталан блшектерді баытты озалысы) газды ортадан туін айтады. Мндай бседеуді бірнеше трлері бар: шынды, доалы, жалынды т.с.с., бларды зара затылыымен, то кшімен, кернеуімен жне баса сипаттамаларымен айырмашылыы бар.
Пісіру доасыны жіктелуі:
- серлесу аидасымен – тура, жанама жне аралас серлі пісіру доасы;
- то трімен - траты то доасы жне айнымалы то (шфазалы немесе бірфазалы) доасы;
- жану затыымен (траты доа, импульсті доа);
- траты то полярлыымен – тура полярлы жне кері полярлы доа;
- ысу дрежесімен – еркін немесе ысылан доа;
- доа жанатын орта трімен – ашы, жабы жне ораушы газ ортасындаы доа;
- олданылатын электрод трімен – балитын жне балымайтын электрод доасы;
- траты вольтамперлік сипаттама трімен – ата, лама жне рлеу сипаттамалы доа;
- доа зындыымен ыса, нормалы жне зын доа.
Жмыс аидасы бойынша пісіру доаларын тура, жанама жне аралас серлі деп бледі (9 – сурет). Тура серлі доа деп электрод пен блшек (бйым) арасында тетін доа бседеуін айтады. Екі электрод арасында тетін (атом –сутекті пісіру) доа бседеуін жанама доа (9,б – суреті), ал тура доа жне жанама доаны бірге бседеуін аралас доа деп атайды. Аралас доа мысалы ретінде ш фазалы доаны (9,в – суреті) келтіруге болады, мнда екі доа электродтарды пісіру рылысымен байланыстырады, ал шіншісі бір-бірінен ошауланан екі электрод арасында жанады. Пісіру доалары сондай-а олданылатын электр тоы тріне (траты, айнымалы, ш фазалы) байланысты жне доа жануы затыымен (траты доа, импульсті доа) блінеді.
Бдан да баса, траты пайдалананда тура жне кері полярлы доа деп бледі. Тура полярлыда электр тізбегіні теріс полюсы электрода жаланады да о полюсы (анод) – негізгі метала жаланады. Кері полярлыда анод электрода, ал катод бйыма жаланады. Доаларды олданылатын электрод типіне байланысты бледі: балытын электрод (металдан) жне балымайтын (вольфрамнан, кмірден т.с.с.) электрод арасындаы доа.
а - тура серлі; б - жанама серлі; в - аралас серлі
9 - сурет. Электр доасы
Балитын электродпен пісіргенде пісіру жігі электрод балуы жне пісірілетін (негізгі) металл жиегіні балуы есебінен алыптасады.
Балымайтын электродпен пісіргенде жік пісірілетін металл блшектеріні жне осынды металл балуы есебінен толтырылады. Балитын электродпен пісіргенде оны пісіру аумаына зіліссіз (балыан сайын) беру жне ммкіндігінше доа зындыын траты стау ажет. Доа зындыы деп электрод шетінен пісіру ваннасы кратеріні (ойшыы) бетіне дейінгі ашытыты айтады. Балымайтын электродпен пісіргенде доа зындыы уаыт ткен сайын лаяды, сондытан реттеп тру ажет.
Доа ыса деп саналады, егер оны зындыы 2-4 мм болса, нормалы – 4-6 мм зындыта; доаны зындыы 6 мм –ден асса, онда ол зын доа деп саналады. Доа бседеуіні андай ортада туіне байланысты ш негізгі трге блінеді:
- ашы доа деп аталатын ауада жанатын доа, мнда газ ортасыны рамына ауа мен пісірілетін металл, электрод материалы жне электрод аптамасы материалыны бу оспалары кіреді;
- жабы доа – ол флюс астында жанады, мнда газ рымы негізгі металды, осынды сымны жне ораушы флюс буларынан ралады;
- ораушы газдар ортасында жанатын доа (бл да жабы доа болып саналады). Бл жадайда газ ортасы ораушы газ рамынан негізгі металл мен сым металыны буынан трады.
Пісіру доасыны рылымы.
ртрлі заттар электр тоын згеше ткізеді. ртрлі затты электр ткізгіштігі сол заттаы еркін электр зарядтарыны санына байланысты. Бдан да баса, ткізгіштік сол еркін блшектерді жылжу жылдамдыымен аныталады. Яни, материалда нерлым еркін заряд алып жрушілері кп болан сайын, оларды озалысы кбірек, солрлым бл материалдарды ткізгіштігі кп, сорлым оны кедергісі тмендеу болады. Газдар деттегі жадайда электр тоын ткізбейді. Бл, газдарды деттегі жадайда бейтарап молекулалар мен атомдардан тратындыымен, яни олар заряд алып - жрушілер болып табылмайтындыымен тсіндіріледі. Егер газды рамында электрондар, о жне теріс зарядты иондар пайда болса, онда олар электр тоын ткізе бастайды. Мндай крініс кейбір жадайларда іске асады. Газдарда электрондар мен иондар алыптасу процесі иондану, ал зарядталан блшектер бар газдар иондалан газдар деп аталады. Электрондарды атом ядросыны байланысынан босату шін (осыны салдарынан о зарядты иондар алыптасады), оан біршама клемде энергия енгізу ажет. Нтижесінде электрон энергетикалы дегейі жоарыра жаа орбитаа ауысады, ал молекула немесе атом орнысыз жадайда болады. Ионды алыптастыру шін атарылатын жмыс иондану жмысы (немесе иондану потенциалы) деп аталады, ол электрон-вольтпен (ЭВ) лшенеді. Электронны атомнан ажырауына ажетті жылдамды беруге арналан энергия оздыру потенциалы деп аталады, ол да электрон-вольтпен лшенеді. ртрлі химиялы элементтерді оздыратын потенциал мен иондануды шамасы (3-9 дан 25,5 ЭВ –а дейін) ртрлі болады. Е тменгі иондану потенциалы бар металдар – сілте –жер металдарды. Бл элементтер доаны траты жануына сер етеді, сондытан бларды электрод аптамасы рамына енгізеді. Газдардаы о жне теріс иондар, сондай-а еркін электрондар кейбір жадайлара байланысты пайда болады:
- олара электр рісіні сер етуінен;
- жылу серінен;
- газдардан рентген, ультраклгін жне космосты сулелер ткенінде.
Пісіру доалары біратар белгілерімен жіктеледі. Газдарды иондану трлеріне байланысты бірнеше трлерге бледі: блшектерді сотыысуымен, фотоиондану (фотондармен иондану), термиялы, электр рісімен. Пісіру доасындаы доа аралыы ш аумаа блінеді (10-сурет): катод, анод жне доа баанасы ауматары. Доа жану процесінде электрод жне негізгі металда барлы тоты ткізетін кбірек ызан учаскелер – белсенді датар пайда болады. Бл белсенді датар тиісінше анод жне катод датары деп аталады. Электрод арасындаы кеістікте ионданан кезде алыптасан электрондардан баса катод даынан осымша электрондар шыады. Электрод бетінен шыан электрондарды бірінші электрондар деп атайды. Бл электрондарды шыуы ртрлі факторлара байланысты: термоэлектронды эмиссия, автоэлектронды эмиссия, катод бетіндегі иондану.
1 - катод аумаы; 2 - доа баанасы; 3- анод аумаы
10 - сурет. Пісіру доасы рылымыны слбасы
Электрод бетін жоары температураа дейін ыздыру нтижесінде электрондар оларды атомдарынан блінуіне жеткілікті жылдамдыа жеткен кезде, электрондарды термоэлектронды эмиссиясы басталады. Катод бетінен ажыраан электрондар анода арай жылжиды. Электродты ыздыру температурасы кп болан сайын ажырайтын электрондарды саны кп болады.
Электрондарды автоэлектронды эмиссиясы электр рісі кернеуіні жоары болуынан теді. Электродтар арасындаы потенциалдарды айырмашылыы кп болан сайын, катодтан ажырайтын бірінші электрондар саны кп болады. Электрондар саны кп болады. Катодтаы иондану процесі электрондарды о иондармен сотыысу нтижесінде теді. О иондар доа баанасындаы иондану нтижесінде алыптасан, катода тартылады. Сондай-а, иондану процесі суле шыару (фотоиондану) нтижесінде де теді. Доа баанасында екінші деп ататын электрондар (екінші деп бейтарап атомдарды орбитасынан шыан электродтар арасындаы кеістікте болатын электрондарды айтады), сондай-а о иондарды алыптасу процесі теді.
Сонымен доа баанасында электрондар анода, о иондар катода арай жылжиды. Мнда иондар мен электрондар бейтарап атомдар алыптастырып айта бірігуі ммкін. Бл процесс рекомбинация деп аталады. Рекомбинация нтижесінде доадаы зарядталан блшектерді алыптасуы мен жойылуы тееседі жне ыздырылан газды иондану дрежесі траты болып алады.
Анод аумаы анод даы мен электрод жаны аумаынан трады. Анод даын электрондар атылайды, соны нтижесінде иондар алыптасады. атты атылааннан анод аумаыны пішіні руаытта ойшы ыдысты еске тсіреді (немесе жазылан сфераны) жне ол пісіру кратері деп аталады.
Пісіру доасын жау дістері.
Доа пайда болу жадайы : 1) тоты газдан (ауадан) ткенінде; 2) екі электродты зара тйістіріп, одан кейін бірнеше милиметр ашытыа ажыратанда пайда болады. Бірінші дісте (ауадан туі) тек ана лкен кернеу боланда ана доа пайда болады. (Мысалы, 1000В кернеуде электродтарды арасы 1 мм боланда). Доаны жауды мндай дісі жоары кернеуді ауіптілігіне байланысты детте олданылмайды. Доаны кернеуі жоары (3000 В *- тан жоары) жне жоары жиілікті топен нрлендіргенде электрод пен блшек арасыны саылауы 10 мм –ге дейін боланда то ауадан те алады. Доаны осылайша жау дісі пісірушіге ауіпсіздеу жне кп жадайда пайдаланады. Бл шін пісіру тізбегіне осцилляторды осу ажет.
Доа жауды екінші дісінде электрод пен бйым арасындаы потенциал айырмашылыы 40-60 В болуы керек, сондытан бл діс жиірек олданылады.
Электрод бйыммен тйіскенде тйыталан пісіру тізбегі пайда болады. Электродты бйымнан ажыратаннан кейін ыса тйыталу нтижесінде ыздырылан катод даындаы электрондар атомдардан ажырап, электро-статикалы тартылыспен электр доасын алыптастырып, анода арай жылжиды. Доа жылдам траталады (микросекунд шамасында). Катод даынан шыан электрондар газ аралыын иондайды да онда то толыынан тетін болады. Доаны жау жылдамдыы нрлендіру кзіні сипаттамасына, электродты бйыммен тйістірген кезіндегі то кшіне, оларды тйыталу уаытына жне газ аралыыны рамына байланысты. Бйым мен электрод арасындаы потенциал аз болан сайын, соншалыты жылдам жне кп клемде иондар пайда болады да электронды доадан электрон-ионды доаа жылдам ауысады. Доаны озу жылдамдыына, бірінші ретте, пісіру тоыны шамасы сер етеді. Тоты шамасы кп болан сайын (электродты бірдей диаметрінде) катод даы имасыны шамасы кбірек болады жне доаны жаарда электрон тоы (аымы) соншалыты кбірек болады. Электрон аымыны кптігі жылдам иондандырып, доа бседеуі траты алыпа кшеді. Электрод диаметрін азатанда (яни то тыыздыын кбейткенде) траты доа бседеуіне тетін уаыт кбірек ысарады. Доа жау жылдамдыына, сондай-а тоты трі мен полярлыы да сер етеді. Кері полярлы траты тота (яни нрлендіру кзіні о полюсі электрода жаланады) доаны оздыру жылдамдыы айнымалы тотан грі жоарыра.
Балыан металды пісіру доасыны ткізуі.
Балитын электродпен пісіру процесінде жоары температура серінен оны шындаы метал балып, тамшы пайда болады да ол тамшы бйым бетіне теді (тамады). Тамшыны млшеріне жне оларды алыптасу жылдамдыына байланысты электрод металыны бйыма ту трі тамшылы жне аынды болып блінеді (11 сурет).
а - ірітамшылы; б - аынды; I-IV – рдісті ретті кезедері;
dК - тамшы диаметрі; dЭ - электрод диаметрі
11 - сурет. ыса доада электрод металыны бйыма ту процесі
Тамшыны млшері жне оларды алыптасу жылдамдыы доалы пісіру тріне, ток кшіне, доа зындыына, электрод диаметріне жне баса да факторлара байланысты. олмен доалы пісіргенде электрод металыны шамамен 95 % тамшы тріне теді, алан 5 % металл шашырандылары мен буларын райды. Тйір электродтармен доалы пісіргенде тамшы доа аралыын тйытамай тамшы трімен теді.Бл жадайда тамшыны едуір блігі, электрод аптамасы балыанда пайда болатын, ож абыршаында алады. Мндай процесс ораушы газ ортасында пісіргенде жне нтаты сыммен пісіргенде де байалады. Электрод металыны аынды трінде туінде бірінен со бірі тізбек (аын) рып майда тамшылар алыптасады. Металды аынды туі тоты лкен тыыздыында пайда болады (мысалы, диаметрі кіші сымдармен пісіргенде). Осылайша, жартылай автоматты аргонда диаметрі 1,6 мм сыммен пісіргенде металды аынды тісі тоты кшіні 300А шамасында басталады. Тоты бл мнінен тмен шамасында пісіргенде металды тамшылы туі байалады.
детте, аынды туде пісіру сымындаы легірлеуші оспаларды жануы азаяды, жік металыны тазалыы жасарады. Будан да баса, пісіру сымыны балу жылдамдыы лаяды. Сонымен металды аынды туі тамшылы тумен салыстыранда біратар артышылытары бар. Тйір электродпен пісіргенде электродтаы то тыыздыыны аздыынан (10-20 А/мм2 шамасында) электрод металыны аынды туі ммкін емес.
дебиеттер:1 нег. [26- 44], 2 нег. [35-47], 1-3 ос.
Баылау сратары
1. Пісіру доасы дегеніміз не?
2. Пісіру доаларыны андай трлері бар, олар алай жіктеледі?
3. Доа аралыы андай учаскелерден трады?
4. Доаны жау дістерін айтыыз.
5. Электрод металыны тамшылы жне аынды трлеріні андай айырмашылытары бар?
6. Доаны анод аумаыны пішіні андай болады?