Сварочные свойства дуги и протекающие в ней процессы


Сварочная дуга - это мощный электрический разряд между двух токопроводящих поверхностей. Она является точечным теплоисточником, обеспечивающим плавку присадочного материала с образованием шва.

Дуга характеризуется зарядом, передаваемым ионами и электронами. Возникновение в среде газа частиц, имеющих разноименные заряды, называется процессом ионизации.

Для сварки плавящимся электродом зажигание дуги вызывается коротким замыканием, которое возникает между электродами. Вследствие того, что их поверхность не является абсолютно ровной, касание осуществляется островными участками на выступах. При тепловом воздействии они сразу расплавляются, создавая жидкую смычку электрода с изделием. Когда электрод убирается, смычка соответственно вытягивается, диаметр разреза ее в поперечном сечении уменьшается. Величина электросопротивления сразу повышается с одновременным резким повышением терморежима. Во время закипания расплавленного металла смычки начинается быстрая ионизация испарений и моментально появляется дуга, состоящая из трех характерных зон (рис.1): катодной, анодной и дугового столба.

 

Схема дуги

 

Как обеспечить требуемый режим сварки.

Сварочные свойства дуги обеспечиваются ее технологическими условиями, при которых будет соблюден требуемый режим горения, быстрое возбуждение и достаточное проплавление металла. Такие условия зависят от следующих причин:

  • диаметр применяемых электродов и тип их обмазки,
  • вид тока и его полярность,
  • температура и влажность.

 

Возбуждающее сварочную дугу напряжение обычно больше, чем его рабочее значение. Когда цепь разомкнута, ее напряжение называется холостым ходом, значение которого в случае применения постоянного тока достигает 90V.

В сварочных работах вольтаж зависит от силы тока. Эта связь получила название «Статическая вольт-амперная характеристика» (СВАХ) (рис. 2), определяющая сварочные свойства дуги.

 

СВАХ для РДС 


Зависимость от силы тока.

  • 100 А и ниже - напряжение обратно пропорционально силе тока, разрез столба увеличивается, СВАХ ниспадающая.
  • 100 – 1000 A – напряжение постоянное. Жесткая СВАХ, устойчивая дуга, приемлемый режим сварки.
  • Более 1000 A – увеличение тока вместе с напряжением, возрастающая СВАХ. Этот метод используется для работ с флюсом, а также при сварке в защитной среде.

 

Как получить устойчивую дугу?

Устойчивость горения оказывает сильное воздействие на сварочные свойства дуги. Добиться нужного режима можно при выполнении следующих условий:

  • Применять высокомощный электроисточник, чтобы при возбуждении катоду был обеспечен оптимальный прогрев до нужной температуры.
  • Нужная мера ионизации, что достигается включением в химсостав покрытия следующих материалов: Na, Al, K, Li, Ca.
  • Инсталляция в электрической цепи дополнительного элемента, повышающего ее индуктивность – дросселя.

 

Чтобы улучшить возбуждение дуги, используются осцилляторы высокой частоты, надежное перевозбуждение помогут улучшить импульсные генераторы или стабилизаторы. Правильно выбранный источник питания поддержит горение дуги независимо от колебаний внешней электросети и отрегулирует процесс сварки в каждом конкретном случае.

 

Влияние магнитных полей.

Дуга - электрический проводник, к тому же еще и обладающая гибкостью. На ее положение влияют возникающее в ближайшем окружении магнитное возмущение, оказывающее влияние на движущиеся заряженные частицы. Это может стать причиной отклонения дуги от обычного положения. Такое влияние получило название «магнитное дутье». Наибольшее его значение замечено опытным путем при использовании постоянного тока.

Влияние магнитных полей на дугу происходит и при неравномерном положении поля относительно дуги (рис. 3).

 

Магнитные поля


Магнитное дутье понижает качество сварочных работ. Чтобы добиться уменьшения его влияния, применяются следующие действия:

  • короткодуговая сварка;
  • подвод сварочного тока как можно ближе к дуге;
  • наклон электрода в сторону действия магнитного дутья;
  • расположение дополнительных ферромагнитных масс.

 

Если эти действия не помогают – нужно произвести замену электроисточника и производить сварку с использованием переменного тока. Так действие магнитного дутья не будет настолько ощутимым.

Читайте также:

Сварочная дуга – это главный элемент электродуговой сварки. Именно сварочная дуга является главным «поставщиком» тепловой энергии, благодаря которой и происходит расплавление сварочного электрода и металла с последующим образованием сварного шва. От того, насколько стабильна дуга, зависит прочность и непрерывность сварного соединения.

Ручная дуговая сварка занимает первое место как способ соединения металлоконструкций. Статья расскажет о том, как зависит техника дуговой сварки от остальных факторов, и как правильно двигать электродом, чтобы получить качественный сварной шов.

В статье дается подробный анализ характеристикам сварочной дуги и их особенностям  в различных видах сварки. Говорится о вольтамперной характеристике, эластичности дуги и показателях КПД. Указывается, почему важно следить за этими характеристиками в процессе сваривания.

Рекомендовано: