Слайд 1Определение и строение дуги
Исаева И.В.
Слайд 2Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд в газовой среде, образованной между
электродами, либо между электродами и изделием. Сварочная дуга характеризуется выделением большого количества тепловой энергии и сильным, световым эффектом. Она является концентрированным источником теплоты и применяется для расплавления основного и присадочного материалов.
Слайд 4В сварочной дуге дуговой промежуток разделяется на три основные области: анодную, катодную
и столб дуги.
Катодная зона
Столб дуги
Анодная зона
Слайд 5Общая длина сварочной дуги равна сумме длин всех трех областей: Ld=Lk+Lc+La,
где Ld - общая длина сварочной дуги, см;
Теплота, выделяемая сварочной дугой, не вся переходит в сварной шов. Часть теплоты теряется бесполезно на нагрев окружающего воздуха, плавление электродного покрытия.
Мощность сварочной дуги Q зависит от сварочного тока I и напряжения дуги U
Слайд 6Катодное пятно является источником потока свободных электронов. Температура его для стальных
электродов достигает 2400-2600 °С. В катодном пятне выделяется около 38% общей теплоты дуги.
Области дугового промежутка:
Слайд 7Анодное пятно является местом входа и нейтрализации свободных электронов. Оно имеет
примерно такую же температуру, как и катодное пятно, но в результате бомбардировки электронами на нем выделяется больше теплоты, чем на катодном (примерно 42%).
Области дугового промежутка:
Слайд 8Столб дуги представляет собой проводник электрического тока. В нем свободные электроны
и отрицательно заряженные ионы движутся к аноду, а положительно заряженные ионы - к катоду. В целом столб дуги не имеет заряда. Он нейтрален, так как в каждом сечении столба одновременно находятся равные количества противоположно заряженных частиц.
Области дугового промежутка:
Слайд 9 ПРОВЕРКА УСВОЕНИЯ ПРОЙДЕННОГО МАТЕРИАЛА
Вставьте пропущенные слова в текст:
Сварочной дугой называется
мощный (1…) электрический (2…) в (3…) газовой среде, образовавшейся между (4…) и изделием (или двумя электродами).
Слайд 10Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд в ионизированной газовой среде,
образовавшейся между электродом и изделием (или двумя электродами).
Слайд 11Из каких частей состоит сварочная дуга?
Слайд 12Какую температуру имеют участки сварочной дуги?
3000C
6000-8000C
4000C
Слайд 14По среде горения
Открытая дуга
Закрытая дуга
Дуга, горящая в защитных газах
Слайд 15Открытая дуга горит в воздухе (в состав газовой среды зоны дуги
входят воздух, пары электрода, электродного покрытия и свариваемого металла)
Слайд 16Закрытая дуга горит под флюсом (в состав газовой среды зоны дуги
входят пары основного металла, проволоки и флюса)
Слайд 17В состав газовой среды зоны дуги, горящей в среде защитных газов,
входят пары основного металла, проволоки и флюса
Слайд 18По роду тока
Дуга постоянного тока
Дуга переменного тока
Слайд 19По длительности горения
Стационарная
Импульсная
Слайд 20По полярности
(только на постоянном токе)
Дуга прямой полярности
Дуга обратной полярности
Слайд 21При прямой полярности отрицательный полюс силовой цепи - катод - находится
на электроде, а положительный полюс - анод - на основном металле (минус «-» на электроде, плюс «+» на металле)
Слайд 22При обратной полярности положительный полюс –катод находится на электроде, а отрицательный-анод
– на изделии («плюс» на электроде, а «минус» на изделии).
Слайд 23
При переменном токе эта смена будет происходить 100 раз в секунду,
поэтому дуга на переменном токе горит менее устойчиво, чем на постоянном. При сварке на переменном токе количество теплоты, выделяющиеся на электроде и изделии, будет примерно одинаковым.
Слайд 25По типу электрода
Между неплавящимся (угольным, графитовым, вольфрамовым) электродом
Между плавящимся (металлическим) электродом
Слайд 27По принципу работы
Дуга прямого действия
Дуга косвенного действия
Дуга комбинированного действия
Слайд 32При длинной дуге процесс плавления металла электрода идет неравномерно. Стекающие с
торца электрода капли металла в большей степени могут окисляться кислородом и обогащаться азотом воздуха. Наплавленный металл получается пористым, шов имеет неровную поверхность, а дуга горит неустойчиво. При длинной дуге снижается производительность сварки, увеличивается разбрызгивание металла и количество непроваров или неполного сплавления наплавленного металла с основным.
Слайд 33Виды сварочных дуг
По среде горения
По роду тока
По длительности горения
По полярности
По типу
электрода
По принципу работы
1.Открытая
2.Закрытая
3. В среде защитных газов
1. Дуга переменного тока
2. Дуга постоянного тока
1. Стационарная
2. Импульсная
1. Прямой полярности
2. Обратной полярности
1. Между плавящимся электродом
2. Между неплавящимся электродом
1. Дуга прямого действия
2. Дуга косвенного действия
3. Дуга комбиниро-ванного действия
Слайд 34Какой состав имеет газовая среда в зоне дуги при ручной дуговой
сварке плавящимся электродом с обмазкой?
Какая дуга и почему горит стабильнее: дуга переменного или постоянного тока?
Что называется прямой полярностью?
Какая дуга называется прямой и обратной?
5. Нормальная длина дуги?
Слайд 35В состав газовой среды зоны дуги входят воздух, пары электрода, электродного
покрытия и свариваемого металла
Слайд 36Дуга постоянного тока горит стабильнее.
При переменном токе дуга горит в меньшей
степени стабильно, чем при постоянном токе. Это объясняется тем фактором, что в то время, когда ток опускается до нулевой отметки, ионизация дугового промежутка минимизируется, в результате чего дуга может погаснуть.
Слайд 37Прямая полярность - полярность, при которой электрод присоединяется к отрицательному полюсу
источника питания дуги, а объект сварки - к положительному. (минус «-» на электроде, плюс «+» на металле)
Слайд 38Способы возбуждения дуги
два основных способа возбуждения дуги: способ короткого замыкания и
способ высоковольтного высокочастотного разряда.
Способ короткого замыкания используют в основном при сварке плавящимся электродом. В момент касания электродом поверхности основного металла происходит замыкание электрической цепи вторичного контура источника питания дуги и в этой цепи возникает электрический ток. Из-за шероховатости поверхностей электрода и основного металла короткое замыкание происходит по отдельным выступам, плотность тока в которых оказывается достаточной для почти мгновенного расплавления выступающих участков. Между электродом и свариваемым изделием образуется жидкая перемычка расплава.
При отводе электрода перемычка растягивается, сечение ее уменьшается, сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл этой перемычки нагреется до температуры кипения, она разрушается, образуя легко ионизируемые пары металла, в которых и развивается дуговой разряд.
Слайд 39Дугу можно зажечь путем касания электродом свариваемого изделия и отводом его
перпендикулярно вверх.
Дугу можно зажечь путем «чиркания» электродом как спичкой по поверхности свариваемого изделия.
способ короткого замыкания
Слайд 41При втором способе возбуждения дуговой разряд развивается из искрового.
Для создания
искрового разряда используют специальное устройство - осциллятор, который представляет собой генератор высоковольтного (U = 2000...4000 В) высокочастотного (f= 250 кГц) электрического разряда.
Осциллятор подключают или параллельно газовому промежутку между электродом и изделием, или последовательно с этим промежутком.
Напряженность электрического поля, создаваемого осциллятором между электродом и изделием, выше потенциала ионизации газа, что ведет к электрическому пробою газового промежутка.
Поскольку работающий осциллятор - это мощный источник радиопомех, то после возбуждения дуги его отключают.
Слайд 42Условия зажигания и устойчивость горения дуги
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 штучными электродами, температура окружающей среды.
Слайд 43Для 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.
Слайд 44Условие зажигания и горения дуги
Первое условие зажигания и горения дуги —
наличие электрического источника питания дуги достаточной мощности, позволяющего быстро нагревать катод до высокой температуры при возбуждении дуги.
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.
Третьим условием устойчивости горения дуги при сварке является включение в сварочную цепь последовательно с дугой индуктивного сопротивления, что позволяет вести сварочные работы металлическими электродами на переменном токе при напряжении сварочного трансформатора порядка 60*- 65 В и стандартной частоте тока.
Слайд 45
В процессе горения дуги ток и напряжение находятся в определенной зависимости.
Статическая вольтамперная характеристика сварочной дуги
Слайд 46Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины и величины сварочного
тока, называют вольтамперной характеристикой сварочной дуги
При малых и сверхвысоких величинах тока Ud зависит от величины сварочного тока.
В области I увеличение тока до 80 А приводит к резкому падению напряжения дуги, которое обусловливается тем, что при маломощных дугах увеличение тока вызывает увеличение площади сечения столба дуги, а также его электропроводности. Форма статической характеристики сварочной дуги на этом участке падающая. Сварочная дуга, имеющая падающую вольт-амперную характеристику, имеет малую устойчивость.
В области II (80-800 А) напряжение дуги почти не изменяется, что объясняется увеличением сечения столба дуги и активных пятен пропорционально изменению величины сварочного тока, поэтому плотность тока и падение напряжения во всех участках дугового разряда сохраняются постоянными. В этом случае статическая характеристика сварочной дуги жесткая. Такая дуга широко применяется в сварочной технике.
При увеличении сварочного тока более 800 А (область III) напряжение дуги снова возрастает. Это объясняется увеличением плотности тока без роста катодного пятна, так как поверхность электрода уже оказывается недостаточной для размещения катодного пятна с нормальной плотностью тока. Дуга с возрастающей характеристикой широко применяется при сварке под флюсом и в защитных газах.
Слайд 47 Перенос металла может быть различным:
крупнокапельный (характерен сварочная ванна для ручной дуговой
сварки покрытым электродом)
мелкокапельный (наблюдается при сварке под флюсом и в защитных газах — аргоне, углекислом газе и пр.)
струйный (имеет место при сварке в аргоне на больших токах) При струйном переносе образуются мелкие капли, которые следуют друг за другом в виде непрерывной цепочки (струи). Струйный процесс переноса электродного металла возникает при сварке проволокой малого диаметра с большой плотностью тока.
Мелкокапельный и струйный переносы электродного металла обеспечивают более устойчивый процесс сварки и лучшее формирование сварного шва.
Плавление и перенос электродного материала
Слайд 48
В процессе горения дуги жидкий металл с конца электрода переходит в
сварочную ванну в виде отдельных капель (капельный способ) и при полуавтоматической сварке струйно.
Перенос капель осуществляется под действием:
• силы тяжести;
• силы поверхностного натяжения;
• электромагнитных сил.
Размер капель зависит от плотности сварочного тока и напряжения дуги. При увеличении плотности сварочного тока происходит уменьшение размера капель жидкого металла, а число их увеличивается. При повышении напряжения дуги размер капель жидкого металла увеличивается, а число их уменьшается
Слайд 49При сварке покрытыми электродами наблюдается в основном крупнокапельный и мелкокапельный перенос
.
Тип переноса зависит от состава и толщины покрытия, режима
сварки, рода тока и полярности.
Слайд 50Для электродов с основным покрытием характерен крупнокапельный перенос металла в широком
диапазоне режимов сварки, что обусловлено высоким поверхностным натяжением металла на границе со шлаком, поскольку и шлак, и металл хорошо раскислены.
Для сварки электродами с кислым и рутиловым покрытиями характерен мелкокапельный перенос.
Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся электродом в инертных газах.
Слайд 51 Схемы крупнокапельного (а) и струйного (б) переноса электродного металла
на заготовку при короткой дуге:
dk — диаметр капля, dэ диаметр электрода
Слайд 53Магнитное дутье
Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном
при сварке постоянным током(недостаток), называют магнитным дутьем.
При сварке переменным током, когда полярность меняется с частотой тока, это явление выражено значительно слабее.
Магнитное дутье вызывает непровары и ухудшает формирование швов.
Слайд 59Что называется сварочной дугой?
Какие процессы происходят в сварочной дуге?
Какова температура в
столбе дуги( в анодной, катодной зоне)?
Как классифицируются сварочные дуги по способу подключения?
Как классифицируются сварочные дуги по степени сжатия?
Как классифицируются сварочные дуги по полярности?
Как классифицируются сварочные дуги по длине дуги?
Какой металл рекомендуется варить обратной полярностью и почему?
Каково условие устойчивого горения сварочной дуги?
Как определяется мощность сварочной дуги?
Что такое магнитное дутьё?
Назовите причины магнитного дутья.
Назовите методы предотвращения магнитного дутья?
Вопросы к теме?