Строительный справочник | материалы - конструкции - технологии. Способы зажигания дуги

Способы зажигания дуги - Сварочная дуга

Способы зажигания дуги

Категория:

Сварочная дуга

Способы зажигания дуги

Дуга может возникнуть в результате пробоя газа (воздуха) или предварительного соприкосновения электродов с последующим разведением их на расстояние нескольких миллиметров. Пробой воздуха возможен только при больших напряжениях, например 1000 В при зазоре между электродами в 1 мм. Этот способ возбуждения дуги обычно не применяется ввиду опасности высокого напряжения. При питании дуги переменным током высокого напряжения и высокой частоты (более 3000 В и 150—250 кГц) можно осуществить пробой воздуха при зазоре между электродом и изделием до 10 мм. Этот способ зажигания дуги не опасен для сварщика и им нередко пользуются, включая в сварочную цепь прибор, называемый осциллятором. Для второго способа возбуждения дуги требуется разность потенциалов между электродом и изделием всего 40—60 В и, следовательно, источник высокого напряжения не нужен.

Соприкосновение электрода с изделием создает замкнутую сварочную цепь. В момент отрыва электрода от изделия электроны, находящиеся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, теряют прочную связь с атомами и электростатическим притяжением перемещаются на анод, образуя дугу с электронным током. Эта дуга с течением времени (микросекунды) стабилизируется. Электроны, вышедшие с катодного пятна, ионизируют газовый промежуток, в дуге появляется ионный ток. Скорость зажигания дуги зависит от свойств источника питания сварочным током, от силы тока в момент соприкосновения электродов, от состава газов и времени соприкосновения электродов.

Чем ниже потенциал ионизации вещества, заполняющего промежуток между электродами, тем быстрее и в большем количестве возникнут ионы и быстрее завершится переход от электронной дуги к электронно-ионной.

На скорость возбуждения дуги также влияет величина сварочного тока. Чем больше ток при одном и том же диаметре электрода, тем больше становится сечение катодного пятна, большим будет электронный ток в начале зажигания, быстрее произойдет ионизация и переход к устойчивой электронно-ионной дуге. Время перехода еще более сокращается при уменьшении диаметра электрода.

Полярность тока также влияет на скорость зажигания дуги. При постоянном токе и обратной полярности (минус источника тока подключается к изделию) скорость возбуждения дуги больше, чем при переменном.

От момента возникновения дуги до стационарного ее состояния может пройти несколько десятых долей секунды.

Поддержание непрерывного горения дуги будет осуществляться, если приток энергии в дугу превышает потери в ней.

Повторные возбуждения дуги после ее периодических угасаний в результате коротких замыканий каплями электродного металла, образующихся на конце плавящегося электрода и переносимых на изделие, происходят самопроизвольно, если температура торца электрода остается достаточно высокой.

Напряжение между электродом и изделием при этом должно быстро восстанавливаться до 25 В.

Читать далее:

Перенос электродного металла на изделие

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

С чего начать учиться сварке: зажигание дуги, наплавка валика, заварка кратера

Главная страница » Статьи о сварке » Как научиться сваривать металл » С чего начать учиться сварке: зажигание дуги, наплавка валика, заварка кратера

Сварка представляет собой сложную, но достаточно востребованную технологию работы с различными металлами и сплавами. Надежность данного метода соединения материалов делает сварку такой распространенной. Знание навыков сварочного дела позволяют исполнителю реализовывать собственными руками разные проекты.

Важно! Обучение следует начинать не с соединения двух заготовок, а с наплавки валика. Сварка валика является основополагающим процессом в познании азов. Если начинающий исполнитель не научится выполнять наплавку валика, то ему будет очень сложно (невозможно) проводить сваривание разнообразных изделий и деталей. Практические работы по наплавке рекомендуется выполнять на остатках металла.

Что такое валик в сварке

Сварочный валик — это металл шва, наплавленного в результате однократного перемещения источника тепла, т.е. в результате одного прохода. Представленная далее картинка поможет понять, что называется валиком в сварке (при вертикальном и потолочном пространственном положениях).

Для получения узкого валика следует избегать совершения заметных колебательных движений электродом. Данный тип чаще всего применяется при заварке корня шва, при работе с тонкостенными изделиями, при подварке подрезов.

Уширенный валик (ширина не превышает 14 мм.) получается при сварке, выполняемой поперечными колебаниями; используется при сваривании толстостенных деталей, а также угловых и горизонтальных швов.

Широкий валик (больше 14 мм.) используется при сварке заполняющих слоев. Итак, мы помогли начинающему сварщику узнать, что такое сварочный валик. Теперь поговорим о необходимой теории сварочного процесса.

Основы сварки

После ознакомления с основным понятием электросварки необходимо изучить теоретические основы рабочего процесса.

Прочное соединение заготовок выполняется посредством воздействия температур. Электрическая дуга нагревает металл до температуры плавления. Появляется дуга благодаря току: постоянному или переменному.

Первая разновидность напряжения характерна для сварочных аппаратов инверторного типа. Данное оснащение питается от сети в 220В. Дуга постоянного тока легче перемещается и контролируется. Новичкам в области сварки рекомендуется использовать такие агрегаты. Они характеризуются простотой и удобством в работе.

Сварочные аппараты трансформаторного типа выдают переменный ток. Применение такого оборудования затрудняет процесс. Из-за переменного напряжения электродуга менее стабильна.

Образование дуги становится возможным благодаря наличию металла и электрода.

Чтобы четко понимать как осуществляется сварочный процесс, нужно вникнуть в суть следующих процедур:

дуга появляется посредством контакта основного изделия и электрода;
в месте появления дуги металл плавится;
вместе с металлом плавится и электрод, частицы которого попадают в сварочную ванну;
покрытие электрода также горит, в результате чего образуется газовое облако, защищающее ванну от вредного взаимодействия с кислородом. Это обеспечивает поддержание необходимой для плавления температуры;

сохранению нужной температуры также способствует образуемый шлак;
сварочный валик образуется при движении электрода; несколько движений стержня гарантирует получение шва;
после окончания работ, шлаковая корка отбивается молотком.

Данная информация позволяет понять теорию сварочного процесса. Также нужно рассмотреть практическую сторону соединения заготовок:

электрод следует поместить в специальный держатель;
электрод необходимо держать под углом в 70 градусов к поверхности;
выставив оптимальный угол наклона, можно прочертить по металлу быструю линию(проверить наличие контакта). Если все сделано правильно, то появятся искры и треск;
затем оставив нужный угол, следует зажечь дугу (можно электродом коснуться металла и тут же поднять электрод таким образом, чтобы образовалась искра в 3-5 мм, подробнее о зажигании дуги будет ниже) . Если все проделано верно, то дуга начнет гореть, а металл плавиться;

если электрод залипает, то необходимо его раскачать и оторвать, а после опять зажечь дугу. Залипание электрода может говорить о том, что следует увеличить силу тока;
как только исполнитель добился стабильного горения дуги, можно приступать к наплавлению валиков.

Зажатую дугу нужно плавно перемещать по сварному шву. При этом совершаются равномерные движения амплитудой 2-3 мм., которыми сварщик как бы загребает наплавленный металл. Чем размереннее движения, тем красивее получится соединение.

Способы зажигания сварочной дуги

Процесс зажигания сварочной дуги включает несколько этапов:

возбуждение дуги осуществляется посредством кратковременного контакта конца электрода и свариваемой детали;
наличие тока обеспечивает короткое замыкание, торец стержня начинается нагреваться до высоких температур, при которых после отрыва электрода происходит ионизация газового промежутка;
в результате возникает дуга.

Данные сведения помогут исполнителям понять, как происходит зажигание, выполнение данных процессов поможет определить, выражаясь языком сварщиков, как «поймать дугу».

Выделяют следующие способы зажигания дуги покрытыми электродами:

1) Прямой отрыв или зажигание впритык или способ касания.2) Отрыв по кривой или способ чирканьем напоминает движение при зажигании спички.

Как правильно выполнить зажигание изображено на картинке.

Сварщики активно применяют оба метода при ручной дуговой сварке. Первый — зажигание дуги отрывом — используется при работе в узких, труднодоступных и неудобных местах.

Длина дуги при сварке электродами оказывает значительно влияние на формирование соединения, его форму, ширину и чешуйчатость.

При электросварке выделяют очень короткую, короткую, среднюю и длинную дугу. Чем короче дуга, тем выше качество металла шва.

Длину дуги следует вычислять по формуле:

lд = 0,5 (d+2),

где d — диаметр электрода.

Либо есть еще правило: длина дуга равна диаметру электрода. На практике же никто не меряет ее, а выдерживают интуитивно, по опыту.

Сварка очень короткой дуги производится впритык.

Короткая дуга подразумевает расстояние между электродом и основным металлом равное примерно 50% диаметра стержня; применяется при выполнении вертикальных, горизонтальных и потолочных швов, а также при работе со стыковыми и корневыми швами в нижнем положении.

Расстояние при использовании средней дуги — 1-1,2 диаметра электрода. Среднюю дугу следует применять при сваривании и наплавке в нижнем положении, в отдельных случаях и в горизонтальном.

Использование длинной дуги нежелательно, не рекомендуется её применять.

Начинающим и домашним сварщикам также важно знать, как зажечь дугу на инверторе.

Инвертор — металлический ящик компактных размеров и небольшой массы. Аппарат производит ток необходимых параметров. Для этого агрегат преобразует переменный ток из сети в 220В в сварочный.

Инвертор имеет две клеммы: в первую исполнитель должен поместить электрод, а вторая соединяется с изделием (что в какую, см. про прямую или обратную полярность). После подачи тока образуется электрическая цепь. Небольшой разрыв цепи — в несколько миллиметров — приводит к ионизации воздуха в месте разрыва, возникает сварочная дуга.

Важно знать, как зажигать дугу электродом, чтобы не прилипал. Залипание прутка может быть вызвано несколькими причинами:

Хранение электродов не в оптимальных условиях приводит к их отсыреванию. Сырые расходники нужно прокалить, иначе они будут залипать.
Прилипание возможно из-за неверного подбора электрода к свариваемым деталям. Для определенных материалов (таких как чугун, нержавейка, алюминий и другие) нужно применять специальные расходники. Для выбора используйте меню в правой колонке сайта.
Использование некачественных или дешевых прутков, а также электродов неизвестного происхождения может привести к проблемам.
Параметры на сварочном аппарате установлены неправильно, низкая сила тока приводит к залипанию.
Неочищенная поверхность также может привести к залипанию.
Отсутствие опыта у исполнителя иногда приводит к неправильному возбуждению дуги.

Чтобы избежать проблем во время сварочных работ необходимо использовать качественные электроды, выставить оптимальный режим сваривания, тщательно подготовить рабочую поверхность и попрактиковаться в правильном поджигании дуги.

Выполнение всех рекомендаций позволит произвести зажигание дуги и поддержание её горения на протяжении всего рабочего процесса.

Важно! В случае обрыва нужно знать, в каком месте производится последующее зажигание дуги. Потребность в повторном зажигании также может возникнуть в том случае, если у исполнителя закончился электрод. Возбуждение дуги следует осуществлять на металле шва, на расстоянии в 12-15 мм. от кратера (места обрыва).

Повторное зажигание дуги: 1. возбуждение; 2. перенос дуги на начало кратера; 3. продолжение валика через кратер.

Данные сведения помогут исполнителю проанализировать способы зажигания сварочной дуги, в зависимости от поставленных целей и имеющегося оборудования.

Техника наплавки валиков

Дуговая наплавка валиков может осуществляться в различных пространственных положениях: нижнее, горизонтальное, вертикальное и потолочное. В зависимости от этого существуют отличительные правила сварки, которые мы рассмотрим далее.

Однако, нужно выделить и общие рекомендации:

наилучшее качество работ достигается при ширине валика, равной примерно 2,5 диаметрам электрода;
амплитуда движение электрода должна быть равна 1,5-2 диаметрам стержня;
каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 1/3-1/2 его ширины.

У новичков после первых практических опытов возникает вопрос: почему сварочный валик высокий? Высота валика сварного шва зависит от силы тока, а также от скорости перемещения электрода. Быстрое движение электрода и малая величина тока обеспечивают получение узких и высоких валиков. Такие валики быстрее застывают, но они обладают одним существенным недостатком — наличие пор. Также сварщик может столкнуться с непроваренными участками.

Еще один важный параметр — углубление или западание между валиками сварного шва представляет собой продольную впадину между двумя расположенными рядом валиками. Данный параметр следует измерять в том случае, если высота валиков разнится. Измерение осуществляется относительно валика, имеющего меньшую высоту; выполняется визуально или с помощью штангенциркуля.

Наплавка валиков в нижнем положении

Наплавка валиков в нижнем пространственном положении выполняется с помощью совмещения трех перемещений электрода одновременно:

равномерная и непрерывная подача электрода к детали, обеспечивает постоянство длины дуги и скорости плавления;
прямолинейное перемещение проводится вдоль оси шва, гарантирует оптимальную скорость работ и качественное формирование соединения, угол наклона стержня — 15-30 градусов относительно оси, перпендикулярной рабочей поверхности;
колебательные движения выполняются поперек оси шва с целью прогрева кромок, применяется для получения валика нужной ширины, выделяют поступательное движение и движения полумесяцем.

Наплавка валиков в нижнем положении шва выполняется тем способом, который в большей степени подходит для решения поставленных задач.

Видео

Обратный валик сварного шва

Обратный валик при сварке — валик корневого шва, сформированный с противоположной стороны ведения сваривания. Для его формирования следует выполнять постоянные поступательные движения электрода, с применением короткой дуги, горящей с обратной стороны (на картинке). При этом следует устанавливать минимальные или средние величины тока.

Электродный металл растекается в виде зонтика. Таким образом производится сварка труб с обратным валиком для стыковых и угловых соединений. При этом соединение изделий в основном осуществляется в потолочном положении. В формировании обратного валика «участвуют» сила тяжести расплавленного металла, воздействие дуги, сила поверхностного натяжения расплавленного металла с обеих сторон.

Наплавка валиков на пластины

Сварной валик может быть наплавлен на пластину следующими способами: электрод перемещается слева направо или справа налево. Первый метод является наиболее удобным для исполнителя. Кроме этого, выделяют два направления движения электрода: на себя и от себя. Работы следует проводить по тщательно зачищенной поверхности.

При наплавке валика на пластину следует придерживаться общих правил сварки. Наплавка на пластины чаще всего осуществляется в нижнем положении. Поэтому исполнителю следует принимать во внимание рекомендации, касающиеся работ в данном положении.

Сварка облицовочных валиков

Облицовочный валик — последний шов при многослойной технологии соединения. Перед свариванием следует произвести разделку кромок, которые не должны иметь острых углов. Данный слой варится узкими валиками в два прохода: сначала заваривают разделительный слой, а затем основной (облицовочный). Исполнитель выполняет поперечные колебания электрода.

При этом сила тока должна быть на 10-20А ниже, чем при работе с предыдущими валиками. Также можно применять электрод меньшего диаметра. Верхний валик укладывается на более высокой скорости, чтобы он получился плоским, имел плавные очертания, без подрезов. Валик сварного шва выполняется с целью улучшения внешних характеристик соединения.

Сварка ниточного валика

Ниточный валик формируется путем подачи электрода в направлении его оси и прямолинейном перемещении прутка вдоль шва, без колебательных движений. Таким образом исполнитель получает узкое сварное соединение. Электрод нужно наклонять к поверхности изделия. Изменяя угол наклона сварщик может регулировать глубину проплавления металла.

Сварка валика в подобных случаях обеспечивают его ширину, величина которой колеблется в диапазоне 0,8-1,5 диаметра стержня. Необходимость получения ниточного валика возникает при работе с тонким металлом, а также при заварке корня шва и подварке подрезов.

Заварка кратера

У начинающих исполнителей часто возникает вопрос: почему нужна заварка кратера? Горение электрической дуги вызывает образование углубления — кратера. Резкий обрыв дуги приводит к тому, что кратер оказывается не заполнен металлом. Также в кратерах концентрируются напряжения, которые могут вызвать образование трещин. Поэтому важно знать, как заваривать кратер.

После завершения шва необходима тщательная и качественная заварка сварочного кратера. Заварка кратера производится следующим образом: электрод поднимается вверх возвратно-поступательными движениями, затем выполняется обрыв. Также существует второй способ: в конце сварного шва нужно произвести обрыв, после паузы произвести дополнительное зажигание и осуществить обрыв дуги. При необходимости повторить данные действия несколько раз. Следует отметить, что заварка кратера сварочного шва таким образом может привести к загрязнению металла окислами. Данные способы применяются при сварке одиночных и прерывистых швов, а также при осуществлении наплавки.

Заварка кратера шва при выполнении соединения по замкнутому кругу осуществляется следующим образом: нужно выполнить плавный заход на первый валик и добиться выполнения так зазываемого «замка».

Кратеры могут образовываться не только в конце сварочного соединения, но и при замене электрода, когда тот закончился. В подобных ситуациях следует соблюдать требования к заварке кратера перед гашением дуги: дефект заполняется путем постепенного отвода электрода и вывода дуги на только что наложенное соединение. Последующее возбуждение дуги проводится на основном металле в 12-15 мм. от кратера (см выше про повторное зажигание дуги).

Данные сведения помогут начинающим исполнителям понять, как заварить кратер и применить знания на практике.

Видео

Следующий ролик вкратце показывает суть основных моментов из данной статьи устами самоучки. В нем объединены использованные выше короткие ролики про зажигание дуги, наплавку валика и заварку кратера.

Данная статья дает ответы на актуальные для новичков вопросы; разъясняет значение основных понятий: сварка, валик; это сможет упростить усвоение теоретических и практических азов.

Где купить электроды различных марок

Выбирайте производителей и продавцов сварочных электродов, перейдя по ссылке ниже на страницу нашего каталога фирм.

Выбрать компанию

weldelec.com

Способы зажигания дуги | Теория сварочных процессов

Статическая вольтамперная характеристика дуги

Первоначальное установление дугового разряда в литературе именуют как зажигание или возбуждение дуги. Для первоначального возбуждения дуги надо выполнить три условия:

– надо создать катодное падение напряжения, т.е. источник питания должен иметь напряжение выше напряжения дуги;

– сварочная цепь и источник питания должны обеспечить протекание тока выше порогового I0, ниже которого дуговой разряд не может существовать;

– надо обеспечивать начальную ситуацию, т.е. наличие в разрядном промежутке токопроводящей среды.

Остановимся на тех способах, которые имеют преимущественное применение: электрическим пробоем, электрическим взрывом (расплавлением электрода в вылете), разрывом электрической цепи (размыканием электродов).

Электрическим пробоем межэлектродного промежутка пользуются, как правило, при сварке вольфрамовым электродом. Для этого используют осцилляторы последовательного или параллельного включения с основным источником питания. Осциллятор вырабатывает импульсы тока с частотой до 250 кГц напряжением (2500-3000) В. Могут использоваться генераторы импульсов, подающих напряжение (250-300) В. Как осцилляторы, так и генераторы импульсов обеспечивают первоначальный пробой межэлектродного промежутка. Этот маломощный разряд затем поддерживается основным источником питания, возникает дуговой разряд. Следовательно, при первоначальном пробое обеспечивается электропроводность в межэлектродном пространстве.

Процесс возбуждения дуги разрывом электрической цепи используется при сварке угольным электродом, ручной дуговой сварке плавящимися электродами, автоматической сварке под флюсом проволоками большого диаметра (более 2,5 мм). При замыкании электрода на изделие микровыступы нагреваются до температуры кипения, создаются условия для термоэлектронной эмиссии. При отрыве электрода от изделия (при сварке под флюсом это выполняется автоматически) все напряжение источника питания оказывается приложенным к ничтожно малому зазору. Создается напряженность электрического поля у поверхности катода достаточная для автоэлектронной эмиссии. Эмиссия приводит к ионизации газа, возникает дуговой разряд.

При сварке в среде защитных газов плавящимся электродом и под флюсом проволоками диаметром не более 2,5 мм возбуждение дуги осуществляется расплавлением (электрическим взрывом) электродной проволоки в момент короткого замыкания ее с изделием.

Процесс возбуждения дуги начинается с подачи электрода к изделию. При соприкосновении электродной проволоки с изделием в сварочной цепи протекает ток короткого замыкания. За счет тепла, выделяющегося при протекании тока короткого замыкания, электродная проволока быстро нагревается, деформируется (т.к. подача проволоки продолжается) и взрывообразно перегорает (как плавкий предохранитель) на участке от наконечника мундштука до изделия. При этом продукты разрушения проводника (электрода) могут быть различными – от оплавившихся частей до парожидкого золя и плазмы. Температура жидких частиц находится в пределах от температуры плавления до температуры кипения, а температура пара еще выше. Чаще всего после первого замыкания дугового промежутка стабильный процесс сварки еще не устанавливается.

Одной из главных причин этого является сравнительно быстрый отвод тепла в холодный основной и электродный металлы при первом замыкании электрода. Из-за большого теплоотвода короткое замыкание затягивается, электрод разогревается на сравнительно большом участке, который затем перегорает. Длина перегоревшего участка проволоки при первом коротком замыкании значительно больше разрывной длины дуги, поэтому возникаемая в первый момент дуга гаснет.

При последующих замыканиях еще не успевшей затвердеть оплавленный участок основного металла соприкасается с электродом. В этом случае теплоотвод уменьшится благодаря первому нагреву металла, а тепло будет выделяться в более ограниченном объеме. При повторном коротком замыкании проволоки с изделием перегревается только небольшой участок электрода, оплавленный и разогретый при предыдущем закорачивании. Величина его соизмерима с длиной дуги, и возникающая при перегорании проволоки дуга уже не обрывается. С этого момента и начинается устойчивый процесс.

theorysp.ru

Способы зажигания сварочной дуги | Инструмент, проверенный временем

Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров.

Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000 В и зазоре между электродами в 1 мм. Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения.

При питании дуги током высокого напряжения (более 3000 В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют. (Для этого в сварочную цепь необходимо включить осциллятор.)

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60 В, поэтому применяется чаще всего.

Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод от* водится от изделия, электроды, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к эподу, образуя электрическую дугу. Дуга быстро стабилизируется (в течение микросекунды). Электроны, которые выходят с катодного пятна, ионизируют газовый промежуток и в нем появляется также полный ток.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка.

Чем меньше потенциал ионизации вещества между электродами (или между электродом и изделием), тем быстрее и в большем количестве возникнут ионы и тем быстрее произойдет переход от электронной дуги к электронно-ионной.

На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем-больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет электродный ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т. е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т. е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

hssco.ru

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА. СПОСОБОВ ЗАЖИГАНИЯ ДУГИ

При механизированных способах сварки зажигание (возбуждение) дуг и установление процесса — важные іехнологические операции, оказывающие влияние на качество начальных участков швов, расход сварочных материалов и электроэнергии, особенно при выполнении коротких и прерывистых швов И V говой точечной сварке. Эти операции важны при выполнении сварки на поточно — механизированных линиях, роботами и роботизированными системами, а таю для синхронизации работы многоголовочных автоматов

Процесс дуговой сварки можно условно разделить на три стадии: начал стабильное течение процесса и его окончание. Обычно под началом процесса пои — мают время установления стабильного процесса сварки, включающее зажиг ние дуги и переход к заданным параметрам режима.

Признаком установления стабильного процесса при сварке длинной дуп й является непрерывность горения дуги на заданном режиме, а при сварке короткой дугой (с частыми периодическими замыканиями дугового промежутка) непрерывность тока и периодичность процесса.

Все существующие способы зажигания дуги могут быть сведены к трем основным группам: размыканием контактов или разрывом перемычки в цепи с током, электрическим пробоем газового или вакуумного промежутка; переходом какого либо маломощного электрического разряда в дуговой.

Примером способа зажигания дуги в последней группе может служить переход тлеющего разряда в дуговой.

Известно, что существование дуги как самостоятельного разряда возможно лишь при токе, превышающем некоторое минимальное значение. Поэтому зажиганию дуги всегда предшествует маломощный электрический разряд в газах таги низковольтного импульсного, искрового или тлеющего разряда.

Для процессов дуговой сварки удобно различать контактные и бесконтактные способы зажигания дуги. К контактным способам относятся размыкание контактов в цепи с током, а к бесконтактным — электрический пробой межэлек — троцного промежутка (рис. 7).

Существующие бесконтактные способы зажигания дуги применяют преимущественно для сварки неплавящимся и покрытым электродом. Эти способы осуществляют при непрерывном сближении электродов путем ионизации и электри ческого пробоя межэлектродного промежутка: подачей на межэлектродный промежуток импульсов напряжения амплитудой 100—300 В с помощью генераторов импульсов; искровым разрядом, создаваемым источником высокочастотного высоковольтного напряжения — осциллятором; вспомогательной дугой, которая, как правило, зажигается осциллятором; ионизирующим излучением.

Перечисленным бесконтактным способам зажигания дуги присущи недостатки: радиопомехи по сети и эфиру; повышенные требования к надежности изоляции; повышенная опасность для обслуживающего персонала.

Контактные способы зажигания дуги применяют как при сварке электродами большого диаметра путем предварительного закорачивания электрода с последующим его отрывом от основного металла или применения легкоплавких вставок и других промежуточных проводящих материалов, так и при сварке

Подпись: способи зажигания дуги ^izznziyrzzn

Рис. 7. Классификация способов записаний еьаргчной дуги

электродами малого диаметра (2,5 мм и меньше; непрерывной іклів чей злентр. л к основному металлу до их соприкосновения.

Рассмотрим существующие предстг ,тения о механизме зажигания дуга. Л. А. Сена при анализе процесса зажигания дуги размыканием контактов рас. сматривал межэлектродный промежут ■ как конденсатор переменной емкое Расчеты показывают, что при зазоре м. жду электродами 3 нм, который дог ь гается через 8-10~7 с при их разведении, напряженность электрического поля проходит через максимум и составляет 3-Ю9 В/м. На основании этих данных Л. А. Сена сделал вывод, что полученная напряженностъ поля оказывается достаточной для возникновения автоэлектронной эмиссии и зажигания дуги.

По мнению В. Т — Золотых, для зажигания дуги и ее развития необходима не только напряженность поля, обеспечивающая автоэлектронную эмиссию, но и приобретение электронами энергии, достаточной для ионизации газа. Это условие может быть выполнено при межэлектродном расстоянии не менее длины свободного пробега электрона. Если учесть, что длина свободного пробега элек тронов в водороде, кислороде, азоте и аргоне составляет 0,5—1,1 мкм, то в этом случае напряженность поля согласно модели Л. А. Сена оказывается на два порядка ниже необходимой для автоэлектронной эмиссии.

Известно, что зажигание дуги может осуществляться электрическим пробоем межэлектродного промежутка. Анализ данных работы [70] показывает, что напряженность поля, обеспечивающая электрический пробой при атмосферном давлении, составляет 10е—107 В/м. Это на два-три порядка ниже напряженности электрического поля, необходимой для возникновения автоэлектронной эмиссии.

М. Я. Броун и Г. И. Погодин-Алексеев объясняют зажигание и развитие электрической сварочной дуги, исходя из активной роли термической ионизации при размыкании электродов в цепи с током. В момент размыкания электродов благодаря высокой плотности тока температура контакта сильно возрастает, металл электродов расплавляется и частично испаряется. Образуется промежуток, заполненный парами металла, потенциал ионизации которых ниже потенциала ионизации компонентов воздуха. Нарастает. ионизация, которая осуществляется электронами, освобожденными из катода термо — и автоэлектронной эмиссией. Ввиду малого расстояния между электродами и высокой степени возбуждения и ионизации паров оыстро развивается устойчивый дуговой разряд.

между электродами или перегорании электрода на участке вылета. При этом создаются благоприятные условия для зажигания дуги: высокая температура контактных участков электродов или участка вылета в месте его перегорания и высокая напряженность электрического поля, обусловленная малым межэлектродным расстоянием, образующимся при разрыве цепи, и возникающей при этом ЭДС самоиндукции. Все это обусловливает гарантированное зажигание дуги во всех случаях, аналогично повторному зажиганию дуги в пределах каждого цикла при сварке короткой дугой. В последнем случае благодаря наличию перемычки расплавленного металла между электродом и сварочной ванной значительно облегчаются условия разрыва цепи. Он происходит при токе меньше установившегося тока короткого замыкания и не сопровождается выбросом участков вылета электрода.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА. СПОСОБОВ ЗАЖИГАНИЯ ДУГИ

Однако при контактных способах начальное зажигание дуги не является достаточным условием установления процесса сварки (особенно тонкими электродными проволоками), который носит, как правило, циклический характер. В этом случае стабильный процесс устанавливается после нескольких относительно длительных замыканий электрода, при которых ток короткого замыкания в большинстве случаев достигает установившегося значения. Каждое такое замыкание электрода с основным металлом характеризуется разогревом вылета электрода проходящим током, перегоранием и выбросом отрезков электродной проволоки, возникновением и погасанием дуги. Возможно несколько таких циклов до установления процесса. Поэтому основное значение для начала сварки при контактных способах зажигания дуги имеет не собственно зажигание дуги, а установление процесса.

Сокращение и стабилизация времени установления процесса при контактных способах зажигания дуги (рис. 8) достигаются путем подготовки конца элект — трода заточкой или действием магнитного поля, препятствующего образованиюкрупной капли, а также программным уменьшением напряжения в период окончания процесса сварки; программным изменением напряжения и тока процесса; программным изменением скорости подачи электрода; изменением параметров сварочной цепи путем уменьшения ее индуктивности и активного сопротивления.

Известны также комбинированные способы, ускоряющие установление процесса, сочетающие, например, программирование скорости движения электрода с изменением электрических параметров сварочной цепи, уменьшением капле — образования и др.

При сварке в защитных газах плавящимся электродом наибольшее практическое значение имеет установление процесса для электродных проволок диь метром до 2,5 мм.

В работах [88, 105] приведено феноменологическое описание установления процесса сварки плавящимся электродом диаметром до 2,5 мм. Показано, что устойчивый процесс сварки начинается после второго или большего числа замыканий электрода с основным металлом.

Управление установлением процесса сварки плавящимся электродом целесообразно рассмотреть с помощью математической модели.

hssco.ru

Способы зажигания дуги | Инструмент, проверенный временем

Дуга может возникнуть в результате пробоя газа (воздуха) или предварительного соприкосновения электродов с последующим разведением их на расстояние нескольких миллиметров. Прсбой воздуха возможен только при больших напряжениях, например 1000 В при зазоре между электродами в 1 мм. Этот способ возбуждения дуги обычно не применяется ввиду опасности высокого напряжения. При питании дуги переменным током „ысо. ого напряжения и высокой частоты (более 3000 В и 150—250 кГц) можно осуществить пробой воздуха при зазор е между электродом и изделием до 10 мм. Этот способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и им нередко пользуются, включая в сварочную цепь приОоі, ча^ывае ой осциллятором. Для второго способа возбуждения дуги требуется разности потенциалов между электродом и изделием всего 40—60 В и, следовательно, источник высокого напряжения не нужен.

Соприкосновение электрода с изделием соз — да< г замкнутую сварочную ^епь. В момент отрыва электрода от изделия электроны, находящиеся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне теряют прочную связь с атомами и электрос этическим приіяжеиигм перемещаются йа анод, образуя дугу с электронным током. Эта дуга с. течением времени (микросекунды) стабилизируется. Электроны, вышедшие с катодного пятна, ионизируют газовый промежуток, в дуге появляется ионный Ток. Скорость зажигания дуги зависит от свойств источника питіїжШл сварочным током, от силы тока в момент сопркко новения электродов, от состава газов и времени соприкосновения электродов.

Чем ниже потенциал ионизации вещества, заполняющего промежуток межд; Электр ода ми, тем быстрее и в большем количестве возникнут ионы и быстрее завершится переход от электронной дуги к электронно-ионной’.

На cKODOvTb возбуждения дуги также влияет величина сварочного тока. Чем больше ток при одної*, и том же диам< тре электрода, тем больше становится сечение катодного пятна, большим будет электронный ток в начале зажигания, быстрее произойдет ионизация и переход к устойчивому дуговому разряду. Зремя перехода еще более сокращается при „меньшені^ ді. аметра электрода.

Пс лярность тока также влияет на скорость зажигания дуги. При постоянном токе и обоат — ной полярности (минус источника тока подключается к изделию) скорость возбуждение дуги больше, чем при переменном.

От момента возникновения дуги до стационарного ее состояния может пройти не<.А>лько десятых долей секунды.

Поддержание непрерывного горения дуги будет осуществляться, если приток энергии в дугу Пиевышае потерт в ней.

Tldb горные возбуждения дуги после ее периодических угасаний в результате коротких замыканий каплями электродного металла, образующихся на конце плавящегося электрода и переносимых на изделие, происходят самопроизвольно, если температура торца электрода остается достаточно высокой.

Напря кение между электродом и изделием при этом должно быстро восстанавливаться (до 25 В в течение менее 0,05 с).

hssco.ru

Приемы зажигания и поддержания сварочной дуги | Строительный справочник | материалы - конструкции

Под сварочной дугой понимают разряд электрического тока, возникающий в газовой среде, в результате которого происходит резкое увеличение температуры, позволяющее переход металла из твердой фазы в жидкую. Умение правильно зажигать, поддерживать и перемещать сварочную дугу определяет квалификацию сварщика. От этого во многом зависит качество сварного соединения и его внешний вид. Правильность подбора дуги лучше проверять на пробной заготовке. Для этого подойдет любой кусок металла, имеющий такие же свойства, как и свариваемые детали. И только после того, как будет полная уверенность, что режимы сварки подобраны правильно, можно приступать к наложению сварочного шва.

Дуга зажигается приблизительно так же, как и спичка. Для этого конец электрода опускают к свариваемому шву на расстояние 25 мм и, опустив маску, делают касательное движение концом электрода по металлу. При этом происходит короткое замыкание электрода с основным металлом, возникающее на вершинах выступов шероховатой поверхности. Под действием образовавшейся теплоты эти выступы начинают плавиться, образуя жидкую перемычку между электродом и основным металлом. При отводе электрода перемычка удлиняется, а ее сечение снижается, увеличивая электрическое сопротивление и, как следствие, температуру. Когда температура расплавленного металла достигает точки кипения, электрический ток начинает поддерживаться образовавшимися ионами металла, вызывая сварочную дугу.

Сварочная дуга зажигается под действием разности потенциалов, созданной источником питания при разомкнутой электрической цепи (напряжение холостого хода). Как правило, для зажигания дуги требуется большее напряжение, чем для поддержания условий устойчивого ее горения. Кроме того, устойчивая дуга зависит от таких факторов, как состав обмазки электродов, род тока (постоянный или переменный), прямая или обратная полярность при сварке на постоянном токе, диаметр электрода, температура окружающей среды.

Как только дуга загорится, электрод поднимают над свариваемым швом на расстояние, равное 0,5 —1,1 диаметра электрода, и выполняют процесс сварки. Сквозь затемненные стекла маски видно, что дуга горит между стержнем электрода и основным металлом, а под ее действием образуется сварочная ванна, состоящая из жидкого металла и шлака. При этом в состав жидкой сварочной ванны входит как основной, так и электродный металл, капли которого переносятся через сварочную дугу. Вместе со сварочным электродом плавится его покрытие, образуя газовую защиту вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Процесс наложения сварочного шва наглядно показан на рисунке.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка: 1 — электрод; 2 — покрытие электрода; 3 — газовая защита

Сварку выполняют электродом, который подают в зону горения дуги и перемещают вдоль свариваемого шва. Важным моментом в сварочном процессе является правильность выбора длины дуги. От этого напрямую зависит качество шва, его геометрическая форма и монолитность. Наука правильно поддерживать сварочную дугу приходит с опытом. Для этого нужно сначала пройти соответствующую тренировку на ненужных кусках железа и только после приобретения соответствующих навыков приступать к сварке изделий.

По мере продвижения дуги (на рисунке показано грелкой) сварочная ванна затвердевает и бразуется монолитный шов. От правильного положения электрода и равномерности его перемещения вдоль свариваемого шва напрямую зависит качество сварного соединения. Независимо от направления сварки электрод должен быть наклонен к оси шва так, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину, формируя ровный красивый шов. Оптимальным считается угол наклона электрода в пределах 15° в сторону ведения шва.

Залогом зажигания сварочной дуги и устойчивого ее горения являются несколько факторов, именуемые режимами дуговой сварки (РДС).

build.novosibdom.ru