Реферат электрическая сварочная дуга

Обновлено: 02.07.2024

Сущность процесса дуговой электросварки заключается в том, что для расплавления свариваемых деталей и присадочного материала используется тепло, развиваемое электрической дугой, возникающей в свариваемом месте или подводимой к нему извне.

Способы дуговой электрической сварки, следовательно, можно разделить на две основные группы:

1) сварка дугой прямого действия и

2) сварка дугой косвенного действия.

В первом случае изделие включается в электрическую сварочную цепь и дуга возбуждается и горит между изделием и электродом.

Во втором случае дуга горит между двумя электродами, и источник сварочного тока к изделию не присоединяется.

И в первом, и во втором случаях можно применять как металлические, так и угольные электроды. Следовательно, по материалу применяемых для сварки электродов может иметь место:

1) сварка угольным (или двумя угольными) электродом и

2) сварка металлическим электродом (или двумя металлическими электродами) .

Первым электрическую дугу для сварки металлов применил русский инженер Н. Н. Бенардос в 1882 г.; при сварке по способу Бенардоса используется тепло, развиваемое дугой, возникающей между основным металлом и подводимым к месту сварки угольным электродом. Схема сварки по этому способу, т. е. сварки угольным электродом, показана на фиг. 356, а. Дуга 3 расплавляет основной металл 1. Если требуется пополнить ванну расплавленного металла, в дугу вводится конец прутка присадочного материала 4. При способе Бенардоса обычно применяется постоянный ток. Угольный электрод 2 присоединяется к отрицательному полюсу, металл — к положительному.

В 1888 г. другим русским инженером — Н. Г. Славяновым был предложен способ электродуговой сварки, при котором угольный электрод заменяется металлическим. Схема сварки по способу Славянова, т. е. сварки металлическим электродом, показана на фиг. 356,б; при этом способе металлический электрод одновременно является и присадочным металлом. При способе Славянова может применяться как постоянный, так и переменный ток.

Существует также способ, при котором основной металл не включается в электрическую цепь и дуга является не зависимой от основного металла. На фиг. 356, в показана схема разработанного также Н. Н. Бенардосом способа сварки независимой дугой, или угольной дугой косвенного действия. Между электродами 1 возникает дуга 2, отклоняемая в сторону основного металла 3 действием электромагнита 4; 5 — присадочный пруток. В современных электрододержателях для сварки независимой дугой электромагнит 4 отсутствует, так как дуга и без последнего отклоняется собственным магнитным полем сварочного контура. Объясняется отклонение дуги тем, что плотность силовых линий магнитного потока, охватывающего дугу внутри угла, образованного электродами, больше, чем плотность снаружи этого угла.

Способ сварки угольной дугой косвенного действия в настоящее время почти не имеет практического применения. Способ сварки металлической дугой косвенного действия применяют для сварки стали небольшой толщины (от 0,5 мм) и цветных металлов. Способ сварки угольной дугой прямого действия имеет ограниченное применение; способ Славянова, т. е. дуговая сварка металлической дугой, является наиболее распространенным из всех способов сварки вообще.

Для возникновения электрической дуги при помощи короткого замыкания необходима сравнительно небольшая разность потенциалов, которая составляет около 45 в при постоянном токе и около 60 в при переменном; после возбуждения дуги напряжение падает. Для возбуждения сварочной дуги электрод замыкается на изделие на очень короткий промежуток времени (около 1 /₁₀ секунды), но достаточный для нагрева конца электрода и изделия. При коротком замыкании вследствие омического сопротивления нагреваются в месте соприкосновения (контакта) как конец электрода, так и часть изделия добела; после прекращения короткого замыкания (т. е. отдергивания электрода) отрицательный электрод (например, угольный электрод на фиг. 356, а) начинает выделять электроны, которые с большой скоростью устремляются к положительному электроду (т. е. к изделию на фиг. 356, а) и бомбардируют его. Кинетическая энергия электронов переходит в теплрвую, и место столкновения электронов с анодом, т. е. с изделием (на фиг. 356, а) сильно нагревается. Положительно заряженные ионы, находящиеся в газовом промежутке между электродами (в столбе дуги), притягиваются катодом и, ударяясь о него, нагревают его; в результате нагрева катод сохраняет способность к дальнейшему выделению электронов, и, таким образом, дуга будет поддерживаться.

При переменном токе условия возникновения и поддержания дуги остаются теми же, что и при постоянном, с той разницей, что в этом случае вследствие периодического изменения напряжения происходят перерывы течения тока и, следовательно, уменьшается ионизация газового пространства между электродами; уменьшение степени ионизации газового промежутка уменьшает стабильность дуги.

При питании дуги переменным током и пользовании металлическим электродом зажигание дуги затрудняется вследствие больших потерь тепла как в электроде, так и в основном металле; для улучшения условий зажигания дуги, питаемой переменным током, необходимо поддержание ионизации газового промежутка между электродами и после затухания дуги. Одним из средств,

применяемых для этого, является покрытие (обмазка) металлических электродов легко ионизирующимися веществами, как мел, поташ и др.

Напряжение между электродами, необходимое для горения дуги, зависит от длины дуги, материала электрода, силы тока, характера и давления газовой среды; оно может быть определено из эмпирической формулы

где l— длина дуги в мм;

I — сила тока в а;

а, Ь, с и d коэфициенты, зависящие от материала электродов, характера

и давления газовой среды, рода тока.

Так как последний член этого уравнения при значительных силах тока, применяемых при сварке, имеет небольшую величину, написанное выше уравнение можно представить в упрощенном виде:

Таким образом, напряжение мало зависит от силы тока и находится в прямой зависимости от длины дуги.

На фиг. 357 показана зависимость между напряжением и силой тока для дуги между металлическими (стальными) электродами при длине дуги 5 мм; из этого графика видно, что напряжение при одинаковых прочих условиях зависит главным образом от длины дуги; так, для дуги длиной 5 мм напряжение при силе тока, начиная с 30 а, перестает заметно изменяться. Это можно видеть и из формулы v =а +. bl, если подставить в нее соответствующие разбираемому случаю величины: для железных электродов и воздушной среды а — 15,5 и b — 2,5; тогда v = 15,5 + 2,5·5 = 28.

Дуга, образовавшаяся между электродом 1 и основным металлом 2, расплавляет основной металл; в расплавленном металле непосредственно под дугой образуется углубление—кратер 3 (фиг. 358). Расстояние от конца электрода

до дна кратера называется длиной дуги; при сварке металлическим электродом оно не должно превосходить 3—4 мм, так как при более длинной дуге сильно увеличивается взаимодействие между расплавленным металлом электрода и воздухом, ведущее к понижению механических качеств наплавленного металла 5. При угольном электроде дугу поддерживают длиной не менее 15—20 мм, так как при короткой дуге наплавленный металл сильно науглероживается.

Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – структурной непрерывной связью.
Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Содержание

Введение
Описание процесса электродуговой сварки
Цех по сварке алюминиевых колен
Оценка факторов рабочей среды
Мероприятия по снижению влияния вредных факторов при ручной дуговой сварке.
Мероприятия по снижению влияния трех основных опасных факторов
Оценка факторов рабочей среды с учетом принятых мер
Заключение
Список литературы

Вложенные файлы: 1 файл

Содержание.doc

Описание процесса электродуговой сварки

Цех по сварке алюминиевых колен

Оценка факторов рабочей среды

Мероприятия по снижению влияния вредных факторов при ручной дуговой сварке.

Мероприятия по снижению влияния трех основных опасных факторов

Оценка факторов рабочей среды с учетом принятых мер

Безопасность труда – это такое состояние его условий, при котором исключено негативное воздействие на работающих людей опасных и вредных производственных факторов. В наш век, век научно-технического прогресса, когда особенностью производства является применение самых разнообразных технологических процессов, сложных по своей физико-химической основе, использование высокотоксичных, легковоспламеняющихся веществ, различного рода излучений, а также внедрение новых материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения, особенно остро стоит вопрос о безопасности. И, несмотря на внедрение новых, более современных и безопасных для человека технологий, остается много отраслей, где травматизм являет собой значительную проблему. Таким образом, можно сказать, что уровень производственного травматизма в России сегодня в первую очередь определяется технологическим уровнем производства.

Одна из отраслей, где вопрос о безопасности технологического процесса является наиболее актуальным, является отрасль металлообработки, где не последнее место занимает процесс сварки.

Сваркой называют технологический процесс получе ния механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – структурной непрерывной связью.

Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты. Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников.

Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами, иногда с использованием технической электроники и кибернетики.

Описание процесса электродуговой сварки

Электродуговая сварка – наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии.

При электродуговой сварке кромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Для сварки необходим сильноточный источник питания низкого напряжения, к одному зажиму которого присоединяется свариваемая деталь, а к другому – сварочный электрод. Электрическая дуга представляет собой устойчивый длительный электрический разряд между двумя электродами в ионизированной газовой среде. Дуга состоит из анодной области, катодной области и столба. Главная роль дугового разряда – преобразование электрической энергии в теплоту. Температура дуги на оси газового столба достигает 6000. 7500°С, что позволяет расплавить практически все металлы и сплавы. На поверхностях анода и катода температура дуги снижается до 3500 – 4000 0 С. Столб дуги окружен пламенем (ореолом). Из-за большого концентрации тепла и высоких температур при сварке тонкого или легкоплавкого металла, а также чувствительных к перегреву высокоуглеродистых, нержавеющих и легированных сталей электрическую дугу питают током обратной полярности. То есть минус источника тока подключают к изделию.

В результате очень высоких температур дуги возникают опасные факторы: интенсивное излучение сварочной дуги в оптическом диапазоне (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) и интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свариваемых изделий и сварочной ванны.

Интенсивность излучения и его спектральный состав зависят от мощности дуги, применяемых сварочных материалов, защитных и плазмообразующих газов и т.п. При отсутствии защиты возможно поражение органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т.п.) и кожных покровов (эритемы, ожоги и т.п.). А интенсивность инфракрасного (теплового) излучения зависит от температуры предварительного подогрева изделий, их габаритов и конструкций, а также от температуры и размеров сварочной ванны. При отсутствии средств индивидуальной защиты воздействие теплового излучения может приводить к нарушениям терморегуляции вплоть до теплового удара. Контакт с нагретым металлом может вызвать ожоги.

Электрическая дуга возникает в результате сильного нагрева торца электрода (катода), который под действием электрического поля начинает испускать свободные электроны (электронная эмиссия). В дуговом промежутке образуются положительно и отрицательно заряженные частицы – ионы. Положительные ионы – это атомы, потерявшие электроны; отрицательные ионы – это частицы, присоединившие электроны. В образовании дуги главную роль играют положительные ионы. Процесс образования ионов называют ионизацией; газ в дуговом промежутке, содержащий ионы, становится ионизированным, а дуговой промежуток – электропроводным.

Длина дуги. При горении дуги на поверхности свариваемого изделия образуется ванна расплавленного металла (сварочная ванна) с углублением – кратером. Расстояние от конца электрода до поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Длина дуги при ручной дуговой сварке металлическим электродом составляет от 2 до 6 мм. Практически можно считать нормальной дугу, длина которой приблизительно равна диаметру электродного стержня. Длинной называется дуга, длина которой более 1-1,5 диаметра электрода.

Сварку обычно выполняют короткой дугой. При сварке длинной дугой происходит сильное разбрызгивание, окисление капель расплавленного металла, что ведет к пористости шва и плохому сплавлению наплавленного и основного металлов. Так же искры, брызги и выбросы расплавленного металла и шлака могут явиться причиной ожогов.

При сварке угольным электродом длина дуги может достигать 15-20 мм. Напряжение дугового разряда связано прямой зависимостью с длиной дуги: чем длиннее дуга, тем выше напряжение разряда. Точная форма этой зависимости определяется условиями разряда – наличием или отсутствием защитной газовой атмосферы, свойствами покрытого электрода, наличием и свойствами флюса и т.д.

Температура дуги зависит от силы тока, приходящейся на единицу площади поперечного сечения электрода, — плотности тока. Чем она больше, тем выше температура дуги. При ручной дуговой сварке плавящимся электродом плотность тока от 10 до 20 А/мм 2 и напряжение 18. 20 В. Этим способом можно сваривать и наплавлять углеродистые и легированные стали всех марок толщиной от 1 м и выше, чугун и цветные металлы, а также наплавлять твердые сплавы.

В ремонтной практике для сварочных работ используют переменный и постоянный ток. Сварочная дуга на переменном токе малой плотности горит неустойчиво. Чтобы повысить стабильность дуги, увеличивают плотность тока. По этой причине при сварке мелких деталей возрастает опасность их прожигания, однако из-за простоты источников питания сварку на переменном токе применяют достаточно широко. При сварке на постоянном токе дуга горит стабильно. Это позволяет использовать малые токи и сваривать тонкие детали, кроме того, можно изменять полярность тока. Поэтому, несмотря на более сложное и дорогое оборудование источников питания, постоянный ток применяют в практике все шире.

Производительность сварки характеризуют количеством расплавленного электродного металла в единицу времени.

Под действием высокой температуры в зоне сварки молекулы кислорода и азота, попадающие из воздуха, частично распадаются на атомы. Кислород образует оксиды железа и способствует выгоранию ценных легирующих элементов (марганца, кремния и др.), тем самым резко ухудшая свойства наплавленного слоя. Азот образует нитриды, которые увеличивают твердость, снижают пластичность и способствуют образованию коробления и трещин. Водород, попадающий в зону сварки из влаги и ржавчины, способствует образованию пор и трещин. Чтобы уменьшить вредное воздействие этих элементов, место сварки зачищают, а зону сварки защищают нейтральными газами и шлаками. После сварки используются для зачистки швов ручные пневматические инструменты. Они являются источником локальной вибрации, что может привести к развитию вибрационной болезни у сварщика. Выделение сварочного аэрозоля, газов, пыли также является опасным фактором, т. к. наносит вред дыхательной системе рабочих.

Певмоприводы, вентиляторы, плазмотроны, источники питания, ультразвуковые генераторы, электроды могут быть источниками шума и ультразвука, что также негативно сказывается на рабочих.

Сварщик испытывает психологические нагрузки, которые заключаются в необходимости непрерывного наблюдения за зоной сварки, в напряжении зрения, высоких требований к точности движения и перемещения электрода.

Высокие требования к органам зрения связаны с необходимостью тщательного наблюдения за разделкой, сварочной ванной и кристаллизующимся металлом.

Выполнение ручной сварки часто сопровождается повышенным статическим напряжением. Сварку выполняют часто в вынужденной позе, сидя на корточках, лежа на боку и спине и т.д., что вызывает сильное напряжение мышц рук и тела.

В настоящее время сварка относится к наиболее распространенным
технологическим процессом в различных отраслях производства. Кроме
того она востребована в быту и малом строительстве.
Когда-то мир не знал сварки. Открытие электрической дуги круто изме-
нило способы соединения металлических изделий и конструкций. Электрическая сварочная дуга в настоящее время являетсяважнейшим промышленным видом сварки металлов и занимает первое место среди других способов сварки. А с изобретением сварочного аппарата такие работы вышли на новый уровень.
На протяжение ХХ века усовершенствовались старые способы сварки и
изобретались новые. В итоге сварка превратилась в универсальный способ
соединения материалов.

3
Электрическая сварочная дуга

Электрическая дуга являетсяодной из форм электрического разряда в ионизированном газе. Устойчивый разряд образуется в газовой среде между твердыми или жидкими проводниками (электродами), если в этой среде имеются заряженные частицы - электроны и ионы. В обычных условиях газы являются изоляторами, поскольку атомы газов электрически нейтральны. Заряженные частицы в дуговом промежутке создаются за счетпроцесса ионизации, при котором происходит расщепление нейтральных атомов на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Именно они обеспечивают перенос зарядов при своем движении к электродам и протекание электрического тока через дуговой промежуток. Для горения дуги необходим источник тока.
Возбудить дугу можно кратковременным касанием изделия сварочным электродом,подключенным к источнику питания. В момент короткого замыкания по цепи протекает электрический ток, который нагревает торец электрода. При разведении электродов после их соприкосновения от поверхности нагретого тела открываются электроны, обладающие кинетической энергией, достаточной для преодоления силы электростатического притяжения. Под действием электрического поля - разности потенциалов, котораясоздается источником питания между электродами, электроны устремляются к аноду. Электрическая сварочная дуга – это электрический разряд большой мощности, который протекает в среде газов, металлических паров и флюса, применяемого при сварке. Сварочная дуга характеризуется следующими параметрами:

при ее присутствии выделяется много тепла – температура внутри
сварочной дуги достигает 6000 градусовона дает много света, в том числе ультрафиолетового и инфракрасного
спектра.
электрическая дуга является проводником электрического разряда
на нее оказывают воздействия электромагнитные поля.
и главная ее особенность – это способность оказывать давление на металл.

Разновидности электрической сварочной дуги

Электрическая сварочная дуга может разной – её тип полностью зависит оттипа сварки и от той среды в которой производятся сварочные работы
Открытая электрическая сварочная дуга появляется, когда сварка
производится без применения защитных газов и флюса- то есть, просто в
воздухе . Это наиболее части встречающийся тип сварочной дуги, в состав
среды горения которой входит окружающий воздух, пары испускаемые металлом.

Сварочная дуга используется человечеством для неразъемного, герметичного соединения металлов более века назад. Ее изучением занимался физик Вольт. Затем появились устройства для сварки. Электрический разряд возникает в момент короткого замыкания между электродом и свариваемой деталью. Электрическая энергия преобразуется в тепловую, образуется ванна расплава. Создается диффузный однородный слой металла на месте свариваемого стыка.

Изучив вольт-амперные характеристики процесса, ученые усовершенствовали процесс сварки, создали сварочные аппараты, поддерживающие стабильное горение дуги.

Что такое сварочная дуга, определение

Что можно назвать сварочной дугой – это, по сути, длительный проводник, состоящий из ионизированных частиц, существующий во времени благодаря поддерживающему электрическому полю. Дуговой разряд характеризуется непрерывной формой, высокой температурой, возникает в газовой среде, способной к ионизации.

В учебниках сварщика определение сварочной электродуги звучит следующим образом: это длительный электрический разряд в плазме, состоящей из смеси ионизированных воздушных или защитных газов, а также испарившихся компонентов присадочного и основного металла.

Природа и строение

За короткое время разогреть металл до температуры плавления можно мощной сварочной дугой. Ее свойства характеризуются плотностью тока, вольтамперными показателями. С точки зрения электротехники, дуговой столб – ионизированный газовый проводник между катодом и анодом с большим сопротивлением, способностью к свечению. Детальное рассмотрение строения сварочной дуги поможет понять сущность температурного воздействия. Длина электродуги в среднем составляет 5 мм, она делится на основные зоны:

анодную, она не более 10 микрон;
катодную, она в 10 раз меньше анодной;
столб – видимая светящаяся полоска.

За температуру сварочной дуги отвечает поток свободных электронов. Они образуются на катодном пятне. Оно разогревается до 38% температуры плазмы. В дуговом столбе электроны двигаются к аноду, а положительные частицы – к катоду. У столба нет собственного заряда, он остается нейтральным. Внутри частицы разогреваются до 10 000°С, металл при этом в среднем нагревается до 2350°С, стандартная температура ванны расплава составляет 1700°С.

Место входа и нейтрализации электронов называют анодным пятном. Его температура выше, чем катодного на 4–6%.

Напряжение в анодной и катодной зонах существенно снижается, свечения не возникает. Видима только плазма, излучающая ультрафиолетовые, инфракрасные и световые волны. Они вредны для органов зрения, кожи. Поэтому сварщики используют индивидуальные средства защиты.

Виды сварочной дуги

Существует несколько критериев классификации сварочной дуги. По типу сварочного тока и положению электрода относительно свариваемых элементов выделяют следующие разновидности:

прямого действия, разряд перпендикулярен заготовке, параллелен электроду;
косвенного действия, разряд возникает между двух электродов, наклоненных друг к другу под углом от 40 до 60°, и металлом.

Классификация состава плазмы столба:

открытого типа возникает в воздушной атмосфере благодаря испаряемым из обмазки и металла компонентам;
закрытая, возникающая под слоем флюса за счет газообразной фазы, образовавшейся из частиц электрода, металла, компонентов флюса при прохождении разряда;
с подачей газовой смеси или однокомпонентного защитного газа.

Классифицируют дуговую сварку по материалу разжигающего электрода. Используют электроды:

вольфрамовые тугоплавкие
угольные или графитовые;
стальные с различным типом обмазки, в состав которой входят ионизирующие компоненты.

По длительности воздействия различают стационарную (постоянную) электродугу и импульсную, применяемую при контактной сварке.

Условия горения

Сущность сварочного процесса заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую.

Для поддержания сварочного столба необходимо создать условия для быстрой ионизации газа: детали прогревают, чтобы воздух вокруг них был теплым, или подают в рабочую зону газ, способный ионизироваться. Легче всего ионизируются частицы щелочных и щелочноземельных металлов. При пропускании тока через стержень их частицы становятся активными.

Чтобы дуговой столб не угасал, важно поддерживать постоянную температуру в катодной области. Она напрямую зависит от химического состава катода, его площади. Нужная температура поддерживается источником тока, в промышленных условиях она достигает 7 тысяч градусов.

Как возникает электрическая сварочная дуга

Как и любой электрический разряд, сварочная электродуга появляется при замыкании цепи. Возникновение тока при касании электрода к свариваемому металлу приводит к выработке большого количества тепла. В точке замыкания появляется расплав, он тянется за кончиком электрода, образуется шейка, которая мгновенно распыляется из-за сильного тока. Происходит ионизация молекул воздуха и защитного облака, они переносят поток электронов.

Направленность потока зависит от рода тока. Дуга разжигается на постоянном токе обратной и прямой полярности, на переменном. Частота угасания и розжига электродуги зависит от параметров рабочего тока.

Чем определяется мощность сварочной дуги

На мощностные параметры электродуги влияют несколько факторов:

напряжение, возрастание приводит к увеличению мощности только в небольшом диапазоне, существуют ограничения по размеру электрода;
сила тока, большой ампераж обеспечивает стабильное горение;
величина напряжения плазмы, пропорциональна мощности.

Длиной сварочной дуги называют расстояние от сварного кратера до кончика электрода. От этой величины зависит объем выделившегося тепла.

По мощности сварочной дуги определяют скорость плавления металла. От этой характеристики зависит время выполнения сварочных работ. Регулировка силы тока производится для корректировки температуры в рабочей зоне, даже на длинном столбе электродуга не будет затухать при большом ампераже. Напряжение редко изменяют в процессе сварки.

Вольт-амперная характеристика

ВАХ описывает зависимость токовых параметров. С помощью этого графика определяют:

мощность дуги;
время горения,
условия гашения.

Динамическая ВАХ описывает неустановившееся состояние электродуги, когда ее длина колеблется. Статическая вольт-амперная характеристика отражает зависимость вольтажа от ампеража при постоянной дуговой длине. График делится на три области:

падающая – при подъеме силы тока напряжение резко спадает, это связано с формированием столба: площадь сечения плазменного потока возрастает, электропроводность плазмы изменяется;
жесткая, это участок стабильной плотности тока и падения напряжения, с ростом ампеража от 100 до 1000 А пропорционально увеличивается диаметр дугового столба (анодное и катодное пятна, соответственно, изменяются);
возрастающая, характеризуется постоянным размером катодного пятна, она ограничена диаметром электрода, при увеличении ампеража по закону Ома увеличивается U, R дугового столба.

Статическая вольт-амперная харакетиристика сварочной дуги: 1 — падающая; 2 — жесткая; 3 — возрастающая.

ВАХ процесса обычной ручной сварки с использованием плавящихся и неплавящихся электродов на воздухе или в облаке защитного газа ограничена двумя первыми областями, до третьей ампераж не доходит. Механизированной сварки с использованием флюсов соответствует графику II и III областей, сварка плавящимся электродом в облаке защитной атмосферы – III.

При использовании оборудования, генерирующего переменный ток, возбуждение сварочной дуги происходит в каждом полупериоде, на пике зажигания. При переходе через ноль электродуга затухает, нагрев активных пятен прекращается. Покрытия электродов, содержащие активные щелочные металлы, повышают устойчивость ионизации. Защитное облако затрудняет розжиг на переменном токе, но поддерживают горение на постоянном. Между полюсами возникает ионизация молекул газа.

При выборе оборудования необходимо это учитывать, что вольт-амперная характеристика электродуги зависит от внешней ВАХ. Работу сварочного аппарата рассматривают как наложение графиков. Для ручной сварки необходимы источники питания с падающими областями ВАХ (повышенным напряжением холостого хода), чтобы была возможность изменять длину дуги, регулируя ампераж. Сила тока короткого замыкания во время падения капли с плавящегося электрода на свариваемый металл на 20–50% выше дугового тока. Для сварки плавящимся электродом используют дугу размыкания. Для розжига дуги вольфрамовым или угольным электродом желателен вспомогательный разряд.

При высоких значениях тока короткого замыкания возрастает риск прожогов металла. При падении капли происходит замыкание, затем резко возрастает до первоначальных значений – ампераж возрастает до величины тока короткого замыкания, образовавшийся мостик перегорает, дуга возбуждается снова. Изменения тока и напряжения в столбе происходят моментально, за доли секунды. Сварочное оборудование должно быстро реагировать на колебания, стабилизировать напряжение.

Особенности дуги

Благодаря особым свойствам, электрическая дуга используется при сварке с тугоплавкими и плавящимися электродами. Она быстро разогревает металл, образуя ванну расплава. Электрический ток эффективно преобразуется в тепловую энергию с минимальными потерями.

По природе происхождения электрическую сварочную дугу можно сравнить с другими видами электрических зарядов. Основные отличительные характеристики дуги:

Читайте также: