Зварювальні властивості дуги і процеси, що протікають в ній

Зміст:

Зварювальна дуга - це потужний електричний розряд між двома струмопровідними поверхнями. Вона є точковим теплоджерелом, що забезпечує плавку присадного матеріалу з утворенням шва.

Дуга характеризується зарядом, що передається іонами та електронами. Виникнення у середовищі газу частинок, мають різноіменні заряди, називається процесом іонізації.

Для зварювання електродом, що плавиться, запалення дуги викликається коротким замиканням, яке виникає між електродами. Внаслідок того, що їхня поверхня не є абсолютно рівною, торкання здійснюється острівними ділянками на виступах. При тепловому вплив вони відразу розплавляються, створюючи рідку змичку електрода з виробом. Коли електрод забирається, смичка відповідно витягується, діаметр розрізу її в поперечному перерізі зменшується. Величина електроопору відразу підвищується з одночасним різким підвищенням терморежиму. Під час закипання розплавленого металу змички починається швидка іонізація випарів і моментально з'являється дуга, що складається з трьох характерних зон (рис.1): катодної, анодної та дугового стовпа.

Як забезпечити потрібний режим зварювання.

Зварювальні властивості дуги забезпечуються її технологічними умовами, за яких буде дотриманий необхідний режим горіння, швидке збудження та достатнє проплавлення металу. Такі умови залежать від таких причин:

• діаметр застосовуваних електродів та тип їх обмазки,
• вид струму та його полярність,
• температура та вологість.

Напруга, що збуджує зварювальну дугу, зазвичай більше, ніж його робоче значення. Коли ланцюг розімкнутий, його напруга називається холостим ходом, значення якого у разі застосування постійного струму досягає 90V.

Узварювальні роботи вольтаж залежить від сили струму. Цей зв'язок отримав назву «Статична вольт-амперна характеристика» (СВАХ) (рис. 2), що визначає зварювальні властивості дуги.

Залежність сили струму.

• 100 А і нижче - напруга обернено пропорційно силі струму, розріз стовпа збільшується, СВАХ спадаюча.
• 100 – 1000 A – напруга стала. Жорстка СВАХ, стійка дуга, прийнятний режим зварювання.
• Більше 1000 A – збільшення струму разом із напругою, що зростає СВАХ. Цей метод використовується для робіт із флюсом, а також при зварюванні в захисному середовищі.

Як отримати стійку дугу?

Стійкість горіння має сильний вплив на зварювальні властивості дуги. Досягти потрібного режиму можна за таких умов:

• Застосовувати високопотужне електроджерело, щоб при збудженні катоду було забезпечено оптимальний прогрів до потрібної температури.
• Потрібна міра іонізації, що досягається включенням у хімсклад покриття таких матеріалів: Na, Al, K, Li, Ca.
• Інсталяція в електричному ланцюзі додаткового елемента, що підвищує її індуктивність - дроселя.

Щоб покращити збудження дуги, використовуються осцилятори високої частоти, надійне перезбудження допоможуть покращити генератори імпульсні або стабілізатори. Правильно обране джерело живлення підтримає горіння дуги незалежно від коливань зовнішньої електромережі та відрегулює процес зварювання у кожному конкретному випадку.

Вплив магнітних полів

Дуга - електричний провідник, яка до того ж ще й має гнучкість. На її положення впливають магнітне обурення, що виникає в найближчому оточенні, що впливає на заряджені частинки, що рухаються. Це може стати причиною відхилення дуги від звичайногостановища. Такий вплив отримав назву «магнітне дуття». Найбільше його значення помічено досвідченим шляхом використання постійного струму.

Вплив магнітних полів на дугу відбувається і за нерівномірному положенні поля щодо дуги (рис. 3).

Магнітне дуття знижує якість зварювальних робіт. Щоб досягти зменшення його впливу, застосовуються такі дії:

• короткодугове зварювання;
• підведення зварювального струму якомога ближче до дуги;
• нахил електрода у бік дії магнітного дуття;
• розташування додаткових феромагнітних мас.

Якщо ці дії не допомагають – потрібно провести заміну електроджерела та проводити зварювання з використанням змінного струму. Так дія магнітного дуття не буде настільки відчутною.

---