ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия зажигания и устойчивость горения дуги из "Сварочное дело Сварка и резка металлов Изд2 " Для получения качественного сварного соединения необходимо устойчивое горение дуги, или ее стабильность. Под стабильностью дуги подразумевают не только устойчивое горение, но и быстрое зажигание, малую чувствительность к изменениям длины дуги в определенных пределах, быстрое повторное зажигание (возбуждение) после обрыва, необходимое проплавление основного металла. [c.27] Условия зажигания и устойчивого горения дуги зависят от таких факторов, как род тока (постоянный или переменный), прямая или обратная полярность при сварке на постоянном токе, диаметр электрода, состав обмазки при сварке щтучными электродами, температура окружающей среды. [c.27] Для зажигания дуги требуется большее напряжение, чем напряжение для горения дуги. Напряжение, подводимое от источника питания к электродам при разомкнутой сварочной цепи, является напряжением холостого хода. При сварке на постоянном токе напряжение холостого хода не превышает 90 В, а на переменном — 80 В. В момент горения дуги напряжение, подаваемое от источника питания, значительно снижается и достигает значения, необходимого для устойчивого горения дуги. В процессе горения дуги ток и напряжение находятся в определенной зависимости. [c.27] Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи при условии постоянной длины дуги называют статической вольт-амперной характеристикой дуги. Такая характеристика представлена на рис. 2.3. [c.27] В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается, так как при повышении силы тока увеличивается поперечное сечение столба дуги и его проводимость. Вольт-амперная характеристика является падаюш ей. [c.28] В области 2 (100... 1000 А) при увеличении тока напряжение сохраняет постоянную величину, так как поперечное сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Вольт-амперная характеристика является жесткой, дуга горит устойчиво, обеспечивается нормальный процесс сварки. [c.28] В области 3 (свыше 1000 А) увеличение силы тока вызывает возрастание напряжения, так как из-за ограничения размеров катодного пятна площадью поперечного сечения электрода растет плотность тока. При этом вольт-амперная характеристика становится возрастающей. Дугу с падающей вольт-амперной характеристикой используют при ручной дуговой сварке штучными электродами и неплавящимся электродом в инертных газах, а с жесткой и возрастающей — при автоматической и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах плавящимся электродом. [c.28] При механизированной сварке плавящимся электродом иногда оперируют вольт-амперной характеристикой дуги, снятой не при постоянной ее длине, а при постоянной скорости подачи электродной проволоки (рис. 2.4). Как видно из рис. 2.4, каждой скорости подачи электродной проволоки соответствует узкий диапазон токов с устойчивым горением дуги. Слишком малый сварочный ток может привести к короткому замыканию электрода с изделием, а слишком большой — к резкому возрастанию напряжения и ее обрыву. [c.28] Устойчивость системы источник питания — дуга определяют внешней характеристикой источника, представляющей собой зависимость изменения напряже ния источника (кривая 1, рис. 2.5) от сварочного тока. [c.29] Свойства дуги определяют зависимостью изменения напряжения дуги от сварочного тока, т. е. ее статической вольт-амперной характеристикой (кривая 2, рис. 2.5). [c.29] Система источник питания — дуга должна находиться в установившемся состоянии, которое определяется точками Ах и А2. Пересечение внешней характеристики источника с осью ординат определяет напряжение холостого хода источника а с осью абсцисс — силу тока короткого замыкания 1 . [c.29] Точку А называют точкой зажигания дуги, а точку А — точкой устойчивого горения. Только в этих двух точках при данной внешней характеристике источника тока имеются условия, при которых дуга может гореть. Однако система всегда автоматически будет переходить в нижнюю рабочую точку, в которой только возможно устойчивое горение дуги. Если по какой-либо причине сила тока уменьшится, то напряжение источника возрастет, а ток дуги увеличится и будет соответствовать точке А . Наоборот, при случайном увеличении силы тока напряжение источника будет меньше напряжения дуги, ток уменьшится и режим горения дуги восстановится. [c.29] Если статическая характеристика дуги падающая, то для устойчивого горения дуги внешняя характеристика источника питания в рабочей точке должна быть более круто падающей, чем статическая характеристика дуги. [c.29] Более полная стабилизация горения дуги достигается при достаточной степени ионизации столба дуги, поэтому вторым условием для зажигания и горения дуги является введение в состав покрытия штучных электродов или в состав флюсов таких элементов, как калий, натрий, барий, литий, алюминий, кальций и др. Эти элементы обладают низким потенциалом ионизации и способствуют быстрому зажиганию дуги. [c.29] При питании дуги переменным током полярность электрода и изделия и условия существования дугового разряда периодически изменяются. Дуга переменного тока промышленной частоты 50 Гц гаснет при переходе тока через нуль и перемене полярности в начале и конце каждого полупериода и вновь возбуждается 100 раз в секунду, или дважды за каждый период. Устойчивость горения такой дуги зависит от того, насколько легко происходит повторное возбуждение дуги в каждом полупериоде. Это определяется ходом физических и электрических процессов в дуговом промежутке и на электродах в отрезки времени между каждым затуханием и новым зажиганием дуги. Снижение тока сопровождается соответствующим уменьшением температуры в столбе дуги и степени ионизации дугового промежутка. Одновременно падает и температура активных пятен на аноде и катоде. Падение температуры несколько отстает по фазе при переходе тока через нуль, что связано с тепловой инерционностью процесса. Особенно интенсивно падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны, в связи с интенсивным отводом теплоты в массу детали. [c.30] Величина пика зажигания существенно влияет на устойчивость горения дуги переменного тока. Деионизация и охлаждение дугового промежутка возрастают с увеличением длины дуги, что приводит к необходимости дополнительного повышения пика зажигания. Затухание и обрыв дуги переменного тока при прочих равных условиях всегда происходят при меньшей длине дуги, чем при сварке на постоянном токе. При наличии в дуговом промежутке паров легкоионизирующихся элементов напряжение повторного зажигания снижается и устойчивость горения дуги переменного тока повышается. [c.31] С увеличением силы тока физические условия горения дуги улучшаются, что также приьодит к снижению пика зажигания и повышению устойчивости дугового разряда. Таким образом, величина пика зажигания — важная характеристика дуги переменного тока, оказывающая существенное влияние на ее устойчивость. Чем хуже условия для повторного возбуждения дуги, тем выше должно быть напряжение холостого хода источника питания дуги и выше пик зажигания. Однако увеличение амплитудных значений синусоиды напряжения ограничивается правилами техники безопасности, по которым максимальное эффективное значение напряжения источника переменного тока для питания сварочных постов допускается не выше 80 В. [c.31] Общепринятая мера стабилизации сварочной дуги переменного тока — включение в сварочные цепи переменного тока дросселей, что позволяет поддерживать стабильность дуги и регулировать сварочный ток изменением индуктивного сопротивления. [c.31] При сварке на постоянном токе зажигание и горение дуги протекают несколько лучще, чем при сварке на переменном токе. Тем не менее для повыщения стабильности горения дуги дроссели включают и в сварочную цепь постоянного тока. [c.32] Для улучшения возбуждения дуги применяют специальные высокочастотные устройства — осцилляторы, а для обеспечения надежного повторного возбуждения дуги — специальные генераторы импульсов высокого напряжения (стабилизаторы). [c.32] Вернуться к основной статье