Електродъгово заваряване и заварчик

Структурата и характеристиките на електрическата дъга

Електрически дъга - продължителен електрически разряд в плазмата, което е смес от йонизирани компоненти на защитна атмосфера, пълнител и основния метал газове и пари.

Arc получи името си от характерната форма, която приема при горене между две хоризонтално разположени електроди; горещи газове са склонни да се издигне и кривите на електрически разряд, под формата на арка или дъга.

От практическа гледна точка това може да се разглежда като проводник дъга газ, който преобразува електрическата енергия в топлина. Тя осигурява висока интензивност топлина и лесно управляем чрез електрически параметри.

Обща характеристика на газовете е, че те обикновено не са проводници на електричество. Въпреки това, при благоприятни условия (висока температура и наличието на външно електрическо поле с висока интензивност) могат да бъдат йонизирани газове, т.е. техните атоми или молекули могат да освобождават или за електроотрицателните елементи обратно, за улавяне на електрони, съответно в развитието на положителни или отрицателни йони. С тези промени, газовете преминават в четвъртото състояние на материята нарича плазма, която е електропроводима.

Възбуждане на дъгата се извършва на няколко етапа. Например, в MIG / MAG заваряване, в края на контакт на електрода и заготовката се случва контакта между микро издатините на техните повърхности. Високата плътност на тока улеснява бързото топене на издатините и образуване на течност метален слой, който постоянно се увеличава към електрода и в крайна сметка се разпада.

Когато скок прекъсване настъпва бързо изпаряване на метала, и разликата в разряд е изпълнен с йони и електрони, които се срещат в процеса. Поради факта, че продуктът на електрода и напрежение се прилага, електрони и йони започват да се движат: електроните и отрицателно заредени йони - към анода и положително заредени йони - към катода, и по този начин се възбужда от заваръчна дъга. След възбуждане на концентрацията на дъга на свободни електрони и положителни йони в междината дъга продължава да нараства, защото електроните в техния път се сблъскват с атоми и молекули и "победи" са повече електрони (атома, които са загубили един или повече електрони и стават положително заредени йони ). Тя се появява интензивен газ йонизация и дъга дъга празнина се превръща в трайно разреждане на дъгата.

След няколко части от секундата след започването на дъгата на основния метал започва да се образува заваръчната вана, и върху крайната повърхност на електрода - капка метал. И дори след около 50-100 милисекунди е настроен стабилен трансфер на метала от края на заваръчна тел в заваръчната вана. Това може да бъде или капчици летят свободно дъга празнина или капки, които формират първия късо съединение, и след това се вливат в заваръчната вана.

Електрическите свойства определят дъга в три характерните зони - на колона, както и региони дъга електрод (катод и анод), които са разположени между колоната дъга от една страна и на електрода и заготовката от друга.

За да се поддържа плазмена дъга заваряване на консуматив електрод да се осигури достатъчно ток от 10 до 1000 ампера и придават между електрода и електрическото напрежение от порядъка на 15 - 40 волта. В този случай, на напрежението в колона дъга себе си няма да надвишава няколко волта. Останалата част от спадане на напрежението на катода и анода райони на дъгата на. Дължината на колоната дъга средно до 10 мм, което съответства на приблизително 99% от дължината на дъга. По този начин, електрически интензивността на полето в колоната дъга е в границите ot0,1 до 1.0 V / mm. Катодна и анодна област, от друга страна, се характеризират с много къса дължина (около 0.0001 mm до региона на катода, което съответства на средна свободен пътя на йон и 0,001 mm за анода, което съответства на средна свободен пътя на електрона). Съответно, тези региони имат много висока електрическа интензитет поле (до 104 V / mm за региона на катод и до 103 V / mm за анода).

Установено е експериментално, че в случай на заваряване с консуматив електрод на напрежението в региона на катод е по-голяма, отколкото на напрежението в региона на анод 12-20 V и 2-8, съответно. Като се има предвид, че топлината на обекти верига зависи от тока и напрежението, става ясно, че за заваряване с консуматив електрод повече топлина се освобождава в зоната, където пада повече напрежение, т.е. в катода. Следователно, при заваряване с консуматив електрод се използва главно, обратна полярност заваръчния ток връзка, когато катода служи като продуктът да осигури дълбоко проникване на основния метал (с положителния полюс на захранването е свързан към електрод). Прав полярност се използва понякога, когато застроени слоеве (когато проникването на основния метал, за разлика, желателно е, че има минимална).

В условия ВИГ заваряване (заваряване с не-консуматив електрод), капка катод напрежение, напротив, е много по-нисък пад на напрежение и анод, съответно, при тези условия, повече се освобождава топлина вече при анода. Следователно, при заваряване с не-консуматив електрод да осигури дълбоко проникване на основния метал изделие е свързан към положителния полюс на захранването (и става анода) и електрод, свързан към отрицателния полюс (по този начин осигурява допълнителна защита срещу прегряване на електрода).

По този начин, независимо от вида на електрода (не консуматив или консуматив) топлина се генерира предимно в активните участъци на дъгата (катод и анод), а не в колона дъга. Това свойство на дъгата се използва за сливане само части от основния метал, към който се ръководи дъгата.

Тези части на електродите, чрез които настоящата дъга, наречени активни места (при положителния електрод - анода и отрицателно - катод място). място на катод е източник на свободни електрони, които допринасят за йонизация на разликата дъга. В същото време на катода бързам потоци от положителни йони, които го бомбардират и му дават им кинетична енергия. Температурата на повърхността на катода в активното място заваряване консуматив електрод достига 2500 ... 3000 ° C.

Структурата на дъгата
Lc - катод регион; Ia - анод област (La = Lc = 10 -5 до 10 -3 cm); Lst - дъга колона; Ld - дължината на дъгата; Ld = Lc + LST на La +

За място на анод спускане потоци от електрони и отрицателно заредени йони, които прехвърлят кинетична енергия към него. Температурата на повърхността на анода в активното място заваряване консуматив електрод достига 2500 ... 4000 ° C. Температурата на колоната на дъгата при заваряване консуматив електрод варира от 7 000-18 000 ° С (за сравнение, точката на топене на стомана е около 1500 ° С).

Влиянието на магнитните полета върху дъгата

При извършване на DC заваряване често се наблюдава такова явление като магнитен. Тя се характеризира със следните особености:

- полюс дъга рязко се отклонява от нормалното си положение;
- дъгата е нестабилен и често се разпада;
- променя звука искрене - появи пляска.

Магнитната взрив дава образуване заварка и може да допринесе за появата на дефекти заваръчни като липса на синтез и липса на проникване. Причината за магнитна удар е взаимодействието на магнитното поле на дъгата с други близко разположени магнитни полета или феромагнитни маси.

Публикация заваряване дъга може да се разглежда като част от веригата заваряване под формата на гъвкав проводник, около която има магнитно поле.

Взаимодействието на магнитното поле на дъгата и магнитното поле произвежда в заготовката, когато настоящите потоци, заваръчна дъга се деформира в посока, обратна на мястото на проводима връзка.

Ефект феромагнитни маси на отклонение на дъгата се дължи на факта, че поради голямата разлика в устойчивостта на преминаване на областта на дъгата на магнитните силови линии във въздуха и чрез феромагнитни материали (желязо и сплави от тях), магнитното поле е по-кондензирана от противоположно разположени маса, така че колоната на дъгата се измества към феромагнитен тяло.

Магнитното поле на дъгата се увеличава с заваръчен ток. Ето защо, магнитен удар ефект често се проявява при заваряване на по-високи режими.

Намаляване ефект магнитен удар на заваръчния процес може да бъде:

- извършване на кратко заваряване;
- накланяне на електрода, така че си край е насочен към действието на магнитното въздух взрива на;
- обобщаваща текущото преднина най-близо до дъгата.

Намаляване на магнитно удар ефект също може да бъде заменен с постоянен заваръчен ток да се редуват при което магнитното взрива проявява значително по-малко. Въпреки това, трябва да се помни, че дъгата AC е по-малко стабилни, поради смяната на полюсите тя излиза и светва отново 100 пъти в секунда. Към AC дъга стабилно изгори е необходимо да се използва дъга стабилизатори (legkoioniziruemye елементи), който се прилага, например, в покритието на електродите или в поток.