Схема сварочной дуги и ее образование


Электродуговая сварка – один из самых распространенных методов сварки, используемых как для промышленного изготовления сварных изделий, так и для сварочных работ, производимых для бытовых нужд.

Суть электродуговой сварки состоит в том, что кромки свариваемых деталей расплавляются под воздействием высокой температуры дугового разряда. Расплавленные кромки соединяются неразрывно, образуя сварной шов, и затвердевают. А источником столь высокой температуры в данном случае является сварочная дуга, которая представляет собой устойчивый электрический разряд, появляющийся в наполненной ионами смеси паров расплавленного металла и газов. Основными характеристиками сварочной дуги являются:

  • большая плотность тока
  • высокая температура, которая может достигать 4500-6000 градусов, что превышает температуру плавления любого из металлов, которые могут подвергаться сварке.


Схема сварочной дуги показывает, что на расплавление металла расходуется около 60-70% тепловой энергии, которой обладает сварочная дуга. Остальная энергия при этом «уходит» в пространство.

 

Образование сварочной дуги.

Для того, чтобы создать устойчивый электрический разряд, требуется источник тока, который генерирует постоянное или переменное напряжение. Таким источником тока при сварке выступает сварочный аппарат. Ток подается на поверхность свариваемой металлической заготовки и на сварочный электрод. Это позволяет создать между поверхностью металла и электродом электрическую дугу. Особенностью этой дуги является то, что сопротивление ее выше сопротивления электрода и проводов, по которым подается ток, и именно поэтому в дуге и образуется столь высокая температура.

Но для того, чтобы дуга появилась и стабильно горела, воздух между электродом и поверхностью металла должен быть насыщен положительно и отрицательно заряженными частицами, то есть, электронами и ионами. Другими словами, необходима ионизация воздуха, которая и производится в момент зажигания дуги, а во время ее горения поддерживается.

Зажигание сварочной дуги происходит вследствие короткого замыкания, которое образуется в момент касания электрода поверхности металла.

 

Зажигание сварочной дуги

 

И конец сварочного электрода, и поверхность металлической заготовки не являются идеально ровными, поэтому и короткое замыкание при контакте электрода с металлом появляется не на всей поверхности, а в отдельной точке. Именно в этой точке плотность тока имеет максимальное значение, что приводит к мгновенному расплавлению металла и образованию слоя жидкого металла  между концом электрода и поверхностью свариваемой заготовки. После этого электрод отводится от поверхности заготовки на расстояние, которое называется длиной сварочной дуги, а слой жидкого металла начинает растягиваться, при этом одновременно уменьшается его сечение. В тот момент, когда металл достигает температуры кипения, он испаряется и контакт между электродом и металлом разрывается. В результате появляется промежуток, который заполняется положительно и отрицательно заряженными частицами паров расплавленного металла, газа и плавящегося покрытия сварочного электрода. То есть, образуется некий светящийся столб, состоящий из ионов, электродов и нейтральных атомов. Это и есть сварочная дуга.

 

Образование сварного шва.

Схема сварочной дуги находится в неразрывной связи с процессом образования сварного шва.

 

Схема сварочной дуги

 

Образование сварочного шва происходит следующим образом:

  • Покрытие электрода, сам электрод, а также поверхность металлической заготовки плавятся под воздействием высокой температуры, которой обладает сварочная дуга.
  • В том месте, где находится расплавленный металл, появляется сварочная ванна, в которую попадают жидкие частицы расплавленного сварочного электрода.
  • В то же время расплавленное покрытие электрода служит основой для образования облака газов, которое надежно защищает поверхность металла от воздействия на нее кислорода и азота из окружающего воздуха (попадание в расплавленный металл этих элементов может привести к уменьшению прочности шва).
  • После переноса электрода в другую точку, металл постепенно остывает и затвердевает, образуя сварочный шов, на поверхности которого имеется пленка из шлаков.

 

Шлаковую пленку с поверхности сварного шва можно будет впоследствии удалить, но в процессе сварки недопустимо попадание шлаков внутрь сварного шва, так как в результате этого шов перестанет быть однородным, в нем появятся поры, а значит, он станет менее прочным и более хрупким. Для того, чтобы избежать этого, поверхность металла перед началом ведения сварки необходимо тщательно очистить от загрязнений и посторонних примесей – например, от ржавчины или окалины. Сделать это можно с помощью металлической щетки или растворителя. А те загрязнения, которые не удаляются привычными способами, можно удалить с помощью пламени горелки, после чего поверхность металла необходимо еще раз очистить металлической щеткой.

Читайте также:

Сварные швы относятся к неразъёмным соединениям и выполняются путём наплавления металла в местах соединения деталей. Стыковой сварной шов образуется при сваривании двух деталей встык.

На данном этапе технологические тонкости процесса сварки металлов предопределили настоящий бум в развитии методов, технологий и видов сварки различных металлов. Разные аппараты предназначены для выполнения различных сварочных работ, но отдельного внимания в этом ряду заслуживает полуавтоматический сварочный аппарат.

Все сварные швы классифицируются по видам и типам, что очень важно для понимания процесса и особенностей проведения сварочных работ. В этой статье поговорим об особенностях разных типов сварных швов, их характеристиках и применении при сваривании разных металлоизделий.

Рекомендовано: