Возбуждение сварочной дуги осуществляется кратковременным коротким замыканием электродов Сварочная дуга должна гореть устойчиво. Для этого необходимо, чтобы воздушный промежуток между электродами имел достаточную непрерывную ионизацию, которая происходит за счет тепловой эмиссии электронов из катодного пятна при соответствующей разности потенциалов на электродах. Катодные и анодные пятна являются наиболее нагретыми участками электродов, через которые проходит весь ток дуги. Плотность тока на катоде выше, чем на аноде, так как в области катодного пятна навстречу электронному потоку движется поток положительных ионов. Столб дуги в прикатодной области сжимается, вследствие чего катодное пятно имеет меньшие размеры по сравнению с анодным. В области анодного пятна ионизация почти отсутствует, положительных ионов образуется мало, в результате чего движется только поток электронов и сжатия дуги не происходит.
Размеры и температура катодного пятна зависят от силы сварочного тока, химического состава электродов, давления и состава газовой среды и других факторов. Температура электрода в катодном пятне достигает высоких значений. Приближенно при стальном электроде она составляет 2200°С, а при вольфрамовом — 3400°С.
Так как основная часть энергии торможения электронов на аноде затрачивается на его нагрев, то температура анодного пятна несколько выше, чем катодного. Температура столба дуги, его форма и размеры обусловливаются силой сварочного тока, давлением и составом газовой среды, материалом и размерами электродов. Наиболее высокая температура 5000—-7000°С и выше наблюдается в центре столба дуги вдоль его оси. Тепловая мощность сварочной дуги пропорциональна напряжению и силе тока в дуге.
Сварочная дуга подразделяется на дугу прямого и косвенного действия. Дуга прямого действия возбуждается между металлическим или графитовым электродом и свариваемыми деталями, которые включаются в электрическую сварочную цепь. Такая дуга с прекращением сварки обрывается, поэтому иногда она называется зависимой.
Дуга косвенного действия возбуждается между специальными электродами и горит независимо от того, ведется сварка или нет. Такая дуга называется независимой.
В практике производства и ремонта наибольшая часть сварочных работ выполняется дугой прямого действия. Тепло данной дуги используется более полно, так как свариваемый металл является одним из электродов сварочной цепи и его нагрев происходит не только за счет тепла дуги, но и за счет бомбардировки заряженными частицами.
Возбуждение и горение дуги на переменном токе осуществляется по тем же физическим законам, что и на постоянном. Однако вследствие периодического изменения полярности электродов при сварке на переменном токе промышленной частоты условия дугового разряда изменяются 100 раз в секунду. При переходе тока через нулевое значение и перемене полярности электродов в начале и конце каждого полупериода дуга гаснет, а температура дугового промежутка падает. Это сопровождается снижением ионизации газов в столбе дуги, вследствие чего дуга горит неустойчиво. Для устранения этого явления применяются специальные обмазки электродов, повышающие ионизацию дугового промежутка.
Сварка на переменном токе более экономична, так как для ее выполнения применяется более простое и недорогостоящее оборудование, чем для сварки на постоянном токе.
При сварке постоянным током форма дуги зависит от полярности электродов, с изменением которой можно изменять условия нагрева свариваемых деталей.
В случае применения тока обратной полярности (минус на свариваемой детали) в свариваемом металле выделяется меньше тепла, чем при прямой, но зато оно концентрируется на меньшем участке и обеспечивает высокий нагрев, что способствует увеличению скорости сварки, повышению глубины провара и уменьшению ширины зоны термического влияния. Поэтому сварка обратной полярности применяется при сварке деталей малого сечения, деталей из цветных металлов и сплавов, чувствительных к перегреву и в других случаях, когда имеется опасность пережога или перегрева свариваемых металлов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.