3 / 19
Технологии разрушения и разделения материалов…
3
(между двумя электродами) происходит пробой последнего. В ре-
зультате пробоя в жидкости образуется токопроводящий канал раз-
ряда, частично заполненный ионизированным газом. На следующей
стадии в канале разряда выделяется бóльшая часть энергии, запасен-
ной конденсаторной батареей. В результате быстрого нарастания
мощности температура в канале разряда может достигать нескольких
десятков тысяч градусов. Интенсивный разогрев плазмы разрядным
током приводит к повышению давления и расширению канала разряда.
Благодаря малой сжимаемости жидкости давление внутри газопа-
ровой полости достигает нескольких гигапаскалей. Рассмотренные про-
цессы приводят к формированию в жидкости ударной волны (УВ), рас-
пространяющейся во всех направлениях от канала разряда. При встрече
УВ с преградой последняя может либо деформироваться, если является
пластичной, либо разрушиться, если обладает свойством хрупкости.
Для осуществления пробоя промежутка в воде прилагаемое к
электродам напряжение должно составлять несколько десятков кило-
вольт. При этом разряд через промежуток в жидкости характеризует-
ся неустойчивостью, а выходную мощность трудно регулировать.
Чтобы облегчить управление формой и амплитудой генерируе-
мых волн давления и повысить КПД искрового промежутка, электро-
ды соединяют проводником, имеющим вид перемычки (мостика).
Перемычку выполняют из тонкой проволочки, свернув ее спиралью,
или из фольги.
Наличие проволочки позволяет увеличить длину разряда при
одинаковых мощностях установки и рабочей среды. При разряде
конденсатора через проволочку превращение энергии происходит бо-
лее эффективно, так как свободный разряд и испарение жидкости заме-
няются «ударным» испарением проволочки. Это явление называют
электрическим взрывом проводника. Применение взрывающейся про-
волочки дает возможность снизить рабочее напряжение установки.
Процесс электрического взрыва проволочки имеет несколько
стадий. На первой стадии при прохождении электрического тока
проволочка нагревается до температуры плавления. Благодаря маг-
нитным силам и силам инерции форма проволочки сохраняется, а в
результате дальнейшего поступления энергии ее температура повы-
шается и становится больше температуры испарения металла.
В момент испарения проволочки ее объем за время порядка 10 мкс
взрывообразно увеличивается в 10
3
…10
4
раз. Первая стадия заканчи-
вается переходом проволочки в непроводящее состояние.
Вторая стадия
это пауза тока, которая длится до тех пор, пока
плотность газа в расширяющемся после взрыва проволочки канале
разряда не упадет настолько, что окажется возможным пробой газа
под действием оставшегося на конденсаторной батарее напряжения.
Разряд по газовому каналу — третья стадия процесса.