Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 000143 из ДГТУ (бывш. РИСХМ)

Тема

"Технологические свойства сварочной дуги"

Выполнил: студент группы ОМ32

Шулешов А.П.

Содержание:

1. Сварочная дуга и ее свойства.

2. Среда дугового разряда.

3. Питание дуги.

4. Технологические свойства дуги.

5. Возникновение сварочной дуги.

1. Сварочная дуга и ее свойства.

Основой процесса сварки является электрическая дуга, но новички в этом деле иногда не знают, что же это такое. Итак, давайте же рассмотрим, что такое сварочная дуга и ее свойства.

Сварочная дуга представляет собой концентрированный электрический разряд, который протекает только в среде специального газа, предназначенного для ведения работ.

При этом сварочная дуга характеризуется двумя основными свойствами, а именно: при работе с дугой выделяется большое количество тепла, а также, сварка производится с выделением световой энергии. При выполнении работы температура дуги может достигать 6000 градусов.

Свет электрической дуги невероятно яркий, поэтому нашел свое применение в различных осветительных приборах, в том числе во всем известной лампе накаливания. Кроме световой энергии, сварочная дуга выделяет инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, оно особенно опасно для глаз и кожи человека. Это опасное излучение может вызвать воспаление глаз, а также ожог роговицы, вследствие чего может произойти полная или частичная потеря зрения. На коже ультрафиолетовые лучи могут оставить серьезные ожоги: именно для того, чтобы избежать столь серьезных последствий, сварщиками применяются специальные щитки и маски, которые защищают глаза, а также одежду, защищающую от негативного воздействия сварочной дуги.

2. Среда дугового разряда.

Итак, электрическая сварочная дуга различается по среде, в которой происходит ее горение, а именно:

* Дуга может гореть в обычном воздухе. Ее принято называть открытой. Газовую среду в зоне сварки составляет воздух с небольшой примесью испарений металлов, которые участвуют в процессе сварки. Кроме этого, в примесях присутствуют материалы самих электродов для сварки.

* Другой тип дуги принято называть закрытым, так как горит она под специальным слоем флюса. При этом зону сварки составляют пары материала, который сваривается при помощи дуги, а также флюса и электрода.

* И последний вид - это дуга, которая горит с применением специальных газов, защищающих ее от попадания воздуха. В зону сварки подается углекислый газ, аргон и другие.

3. Питание дуги.

Питание сварочной дуги происходит от специальных источников, которые создают переменный или постоянный ток. Для нормальной работы со сварочной дугой необходимо дополнительное оборудование, например, трансформатор, выпрямитель тока. Эти приборы довольно габаритные и тяжелые, правда сейчас появилась возможность заменить все громоздкие и неудобные аппараты на один сварочный инвертор, вес которого составляет всего несколько килограмм.

Однако питание дуги от инвертора имеет и свои минусы, например, длина проводов не должна превышать 2,5 метров, что не очень удобно, но вполне можно привыкнуть.

4. Технологические свойства дуги

Под технологическими свойствами сварочной дуги понимают совокупность ее теплового, механического и физико-химического воздействия на электроды, определяющие интенсивность плавления электрода, характер его переноса, проплавление основного металла, формирование и качество шва. К технологическим свойствам дуги относятся также ее пространственная устойчивость и эластичность. Технологические свойства дуги взаимосвязаны и определяются параметрами режима сварки.

Важными технологическими характеристиками дуги являются зажигание и стабильность горения дуги. Условия зажигания и горения дуги зависят от рода тока, полярности, химического состава электродов, межэлектродного промежутка и его длины. Для надежного обеспечения процесса зажигания необходимо подведение к электродам достаточного напряжения холостого хода источника питания дуги, но в то же время безопасного для работающего. Для сварочных источников напряжение холостого хода не превышает 80 В на переменном токе и 90 В на постоянном. Обычно напряжение зажигания дуги больше напряжения горения дуги на переменном токе в 1,2 - 2,5 раза, а на постоянном токе - в 1,2 - 1,4 раза. Дуга зажигается от нагрева электродов; возникающего при их соприкосновении. В момент отрыва электрода от изделия с нагретого катода происходит электронная эмиссия. Электронный ток ионизует газы и пары металла межэлектродного промежутка, и с этого момента в дуге появляются электронный и ионный токи. Поддержание непрерывного горения дуги будет осуществляться, если приток энергии в дугу компенсирует ее потери. Таким образом, условием для зажигания и устойчивого горения дуги является наличие специального источника питания электрическим током.

5. Возникновение сварочной дуги.

Дуга сварки обычно возникает при касании поверхности свариваемого материала концом электрода. При этом происходит быстрое замыкание, и ток в точке своего соприкосновения имеет невероятно большую плотность. В результате чего почти мгновенно металл расплавляется, а между электродом и свариваемым материалом возникает небольшая полоска из расплавившегося металла.

Далее сварщик просто отводит электрод, в результате чего возникает шейка в жидком металле, которая быстро разрушается под действием тока высокой плотности. Испарившиеся при разрушении газы ионизируются и именно в результате этого процесса возникает сварочная дуга.

На рис. 1 приведена последовательность процессов при зажигании сварочной дуги.

Рис. 1. Последовательность зажигания сварочной дуги:

а - короткое замыкание; б - образование перемычки из жидкого металла; в - возникновение дуги

Так как торец электрода и поверхность свариваемого металла имеют неровности, то контакт между ними при коротком замыкании происходит в отдельных точках (рис. 1,а). Поэтому плотность тока в точках контакта достигает больших значений, металл мгновенно расплавляется, образуя перемычку из жидкого металла между электродом и свариваемым металлом (рис. 1,б).

При отводе электрода от поверхности металла на некоторую длину, называемую длиной дуги ?, жидкая перемычка растягивается с уменьшением сечения, затем в момент достижения металлом перемычки температуры кипения он испаряется, и происходит разрыв перемычки (рис. 1,в).

Образуется разрядный промежуток, который заполняется заряженными частицами паров металла, покрытия электрода и газов. Так возникает сварочная дуга, которая представляет собой светящийся столб нагретого газа, состоящего из электронов, ионов и нейтральных атомов.

Рис. 2. Схема сварочной дуги:

1 - электрод; 2 - катодное пятно; 3 - катодная область; 4 - столб дуги; 5 - анодная область; 6 - анодное пятно; 7 - сварочная ванна; 8 - свариваемая деталь;

падения напряжения: UK - в катодной области; UCT - в столбе дуги; UA - в анодной области; UД - напряжение на дуге; ? - длина дуги; h - глубина проплавления (провар)

Это состояние газа называется плазмой, которая электрически нейтральна, так как в ней количество положительных и отрицательных частиц одинаково.

Температура столба дуги выше температуры точки кипения металла электрода и изделия, и конец электрода и изделие отделены от столба дуги промежуточными газовыми слоями, называемыми приэлектродными областями дуги (рис. 2).

В катодной области 3 из катодного пятна 2 происходит эмиссия электронов в столб дуги 4, где они ионизируют нейтральные атомы.

В катодной области на длине в доли миллиметра сосредоточена значительная часть напряжения дуги, которое называется катодным падением напряжения UК и достигает 10... 16 В.

В анодной области 5 около анодного пятна 6 происходит резкое падение напряжения на длине свободного пробега электрона. Это падение напряжения называется анодным падением напряжения UA, величина которого составляет 6...8 В. На этом участке электроны резко увеличивают скорость своего движения и нейтрализуются на анодном пятне. Анод получает энергию от дуги в виде потока электронов и теплового излучения, поэтому температура анодной области выше температуры катодной области, и на аноде выделяется большее количество тепла.

Общее падение напряжения в электрической дуге

UД = UА + UК + UСТ

где UД - общее падение напряжения; UA - падение напряжения в анодной области; UK - падение напряжения в катодной области; UСТ - падение напряжения в столбе дуги.

В среднем величина напряжения на дуге

UД = UA + UK + UСТ = (10...16) + (6...8) + (2...12) = (18...36) В.

Дуга горит устойчиво при сварке плавящимся электродом при UД = 18...28 В, а при сварке неплавящимся электродом - при UД = 30...35 В

При сварке на постоянном токе прямой полярности температура в различных зонах сварочной дуги:

* в середине столба дуги - около 6000 °С;

* в анодной области - 2600 °С;

* в катодной области - 2400 °С;

* в сварочной ванне - 1700...2000 °С.

При сварке на переменном токе распределение тепла дуги и температуры в катодной и анодной областях примерно одинаково (катодная область на электроде).

Показать полностью… https://vk.com/doc191209291_437887823
108 Кб, 11 сентября 2016 в 6:55 - Россия, Ростов-на-Дону, ДГТУ (бывш. РИСХМ), 2016 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении