2021-07-31
344Министерство образования Красноярского края КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КРАСНОЯРСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ».
Дисциплина: МДК 01.01 Основы технологии сварки и сварочное оборудование.
Выполнил: студент гр.СВ 19 Пучинин Тимур
Красноярск 2020
1) Электрическая дуга - разновидность электрического разряда в газе, по форме существования вещества считается плазмой.
Пример: Если взять два электрода, поместить их в воздухе на определенном расстоянии, подать на них напряжение, которое постепенно увеличивать, то на определенном значении напряжения произойдет пробой воздушного промежутка между электродами, при этом будет гореть электрическая дуга.
2) Сущность протекающих в электрической дуге процессов: электрические заряды в сварочной дуге переносятся заряженными частицами - электронами, а также отрицательно и положительно заряженными ионами. Процесс, при котором в газе возникают положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а такой газ - ионизированным. Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом. Из-за шероховатости поверхности электродов касание при коротком замыкании происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющееся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, ее сечение уменьшается, электрическое сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл перемычки доходит до температуры кипения, пары металла легко ионизируются и возникает дуга. Возникновение дуги длится доли секунды.
3) Дуга возбуждается после замыкания сварочной цепи в момент отведения конца электрода от свариваемого изделия. Сварщики возбуждают дугу обычно одним из двух наиболее употребительных способов: ударом или «чирканьем». По первому способу электрод почти вертикально подводится к месту сварки и после легкого прикосновения сразу же отводится вверх. По второму способу дуга возбуждается скользящим прикосновением конца электрода к свариваемой поверхности. Этот способ возбуждения напоминает способ зажигания спички.
Возбуждение сварочной дуги дополнительным импульсом высокого напряжения и высокой частоты (от осциллятора); кроме того, возможны и другие способы (дополнительной дугой, промежуточной вставкой и т. д.).
4) Типы сварочной дуги. В зависимости от типа применяемого электрода дуга может возбуждаться между плавящимся (металлическим) и неплавящимся (угольным, вольфрамовым и др.) электродами. По принципу работы дуги бывают прямого, косвенного и комбинированного действия (рис. 14).
Прямой дугой называют дуговой разряд, происходящий между электродом и изделием. Косвенная дуга представляет собой дуговой разряд между двумя электродами (атомно-водородная сварка). Комбинированная дуга — это сочетание дуги прямого и косвенного действия. Примером комбинированной дуги служит трехфазная дуга, у которой две дуги электрически связывают электроды с изделием, а третья горит между двумя электродами, изолированными друг от друга.
5) Процессы, происходящие в момент возбуждения сварочной дуги. При коротком замыкании происходит соприкосновение торца электрода с изделием. Поскольку торец электрода имеет неровную поверхность, контакт происходит не по всей плоскости торца электрода (рис. 18). В точках контакта плотность тока достигает весьма больших вёличии и под действием выделившегося тепла в этих точках металл мгновенно расплавляется. В момент отвода электрода от изделия зона расплавленного металла — жидкий мостик растягивается, сечение уменьшается, а температура металла увеличивается. При отводе электрода от изделия жидкий мостик металла разрывается, происходит быстрое испарение («взрыв» металла). В этот момент разрядный промежуток заполняется нагретыми ионизированными частицами паров металла, электродного покрытия и воздуха — возникает сварочная дуга. Процесс возникновения дуги длится всего доли секунды. Ионизация газов в дуговом промежутке в начальный момент возникает в результате термоэлектронной эмиссии с поверхности катода, вследствие нарушения структуры в результате резкого перегрева и расплавления металла и электродного покрытия.
Увеличение плотности электронного потока происходит также за счет окислов и образовавшихся поверхностных слоев расплавившихся флюсов или электродных покрытий, снижающих работу выхода электронов. В момент разрыва мостика жидкого металла потенциал резко падает, что способствует образованию автоэлектронной эмиссии. Падение потенциала позволяет увеличивать плотность тока эмиссии, накапливать электронам кинетическую энергию для неупругих столкновений с атомами металла и переводить их в ионизированное состояние, увеличивая тем самым число электронов и, следовательно, проводимость дугового промежутка. В результате ток увеличивается, а напряжение падает. Это происходит до определенного предела, а затем начинается устойчивое состояние дугового разряда — горение дуги.
6) Особенности сварочной дуги, питаемой переменным током. При одинаковых материалах ток почти не выпрямляется, выпрямление тока в сварочной дуге называется составляющей постоянного тока, которая при аргонно-дуговой сварке алюминия отрицательно действует на процесс. Устойчивость горения сварочной дуги, питаемой переменным током, ниже, чем дуги, питаемой постоянным током. Это объясняется тем, что в процессе перехода тока через нуль и изменения полярности в начале и конце каждого полупериода дуга угасает. В момент угасания дуги снижается температура дугового промежутка, вызывающая деионизацию газов столба дуги. Одновременно с этим падает и температура активных пятен. Температура особенно падает на том активном пятне, которое расположено на поверхности сварочной ванны, вследствие отвода тепла в изделие. В связи с тепловой инерционностью процесса падение температуры несколько отстает по фазе от перехода тока через нуль. Зажигание дуги из-за пониженной ионизации дугового промежутка в начале каждого полупериода возможно только при повышенном напряжении между электродом и изделием, называемом пиком зажигания. Если катодное пятно находится на основном металле, то в этом случае величина пика зажигания несколько выше. На величину пика зажигания влияет эффективный потенциал ионизации: чем больше эффективный потенциал ионизации, тем выше должен быть пик зажигания. Если в сварочной дуге находятся легко ионизируемые элементы, пик зажигания снижается и, наоборот, он увеличивается при наличии в атмосфере дуги ионов фтора, которые при соединении с положительными ионами легко образуют нейтральные молекулы.
