Полярность - Страница 20

Способы дуговой сварки - Полярность

Подробности

При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности. В первом случае электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, а изделие — к положительному полюсу и служит анодом; во втором случае электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом, а изделие — к отрицательному и служит катодом. В зависимости от материала электрода различают дуги между неплавящимися электродами (угольными или вольфрамовыми) и плавящимися металлическими электродами. Сварочная дуга обладает рядом физических и технологических свойств, от которых зависит эффективность использования дуги для сварки. К физическим свойствам относятся электрические, электромагнитные, кинетические, температурные, световые. К основным технологическим свойствам относятся: мощность дуги, пространственная устойчивость, саморегулирование. Электрические свойства дуги. Для образования и поддержания горения дуги необходимо иметь в пространстве между электродами электрически заряженные частицы — электроны, положительные и отрицательные ионы. Процесс образования ионов и электронов называется ионизацией , а газ, содержащий электроны и ионы, ионизированным. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. В дуговом промежутке выделяют следующие области (рис. 19): катодную L« и анодную La, где наблюдается значительное падение напряжения, вызванное образованием около электродов пространственных зарядов (скоплением заряженных частиц), и расположенную между ними область дугового разряда, называемую столбом дуги Lc. На поверхности анода и катода образуются электродные пятна, представляющие собой основание столба дуги, через которые проходит весь сварочный ток. Электродные пятна выделяются яркостью свечения. Общая длина сварочной дуги Lq равна сумме длин всех трех областей: L^=LK+Lc+La, где Ld — общая длина сварочной дуги; La — длина катодной области, равная примерно 10"® см; LK— длина столба дуги; La — длина анодной области, равная примерно 10~3— Ю-4 см. Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается из суммы падений напряжений в отдельных областях дуги: l/d=l/K+t/c+t/a» ^а» ^к» ^с» ^а — соответственно общее падение напряжения на дуге, в катодной области, столбе дуги и анодной области, В. Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины описывается уравнением Ud—a+bLd, где а — сумма падений напряжения в прикатодной и прианодной областях, В; Ld — длина столба дуги, мм; b — удельное падение напряжения в дуге, отнесенное к 1 мм столба дуги, В/мм. Тепловая мощность дуги. Основной характеристикой сварочной дуги как источника энергии для сварки является эффективная тепловая мощность qK. Эффективная тепловая мощность источника сварочного нагрева — это количество теплоты, введенное в металл за единицу времени и затраченное на его нагрев. Эффективная тепловая мощность является частью общей тепловой мощности дуги q, так как некоторое количество теплоты дуги непроизводительна расходуется на теплоотвод в металле, излучение, нагрев капель при разбрызгивании. Отношение эффективной тепловой мощности к полной тепловой мощности источника теплоты называется эффективным коэффициентом полезного действия (к.п.д.) процесса нагрева т]и =qjq. Полную тепловую мощность сварочной дуги, т. е. количество теплоты, выделяемое дугой в единицу времени, приближенно считают равной тепловому эквиваленту ее электрической мощности q=IUd, где I — величина сварочного тока, A; U^ — падение напряжения на дуге, В. Соответственно эффективная тепловая мощность определяется выражением qn=IUdr|и. Значение г)и может меняться от 0,3 до 0,95 и для различных видов сварки ориентировочно составляет: открытая угольная дуга — 0,5—0,65; дуга в аргоне — 0,5—0,6; сварка штучными покрытыми электродами — 0,7—0,85; сварка под флюсом — 0,85—0,93. Количество теплоты, вводимое в металл источником нагрева и отнесенное к единице длины шва, называется погонной энергией сварки. Погонная энергия, Дж/м, равна отношению эффективной мощности столба дуги уменьшается, поэтому падает потребное для поддержания разряда напряжение и характеристика дуги является падающей. При дальнейшем росте тока (// область) столб дуги начинает сжиматься, объем газа, участвующего в переносе заряда, уменьшается, это приводит к меньшей скорости роста числа заряженных частиц. Поэтому напряжение дуги становится мало зависящим от тока, а характеристика становится пологой и жесткой. Дальнейшее увеличение тока характеризуется сильным сжатием столба дуги (III область), и вольтамперная кривая становится возрастающей, что указывает на увеличение энергии, расходуемой внутри дуги. Участки I и II ВАХ соответствуют режимам сварки, применяемым при ручной сварке плавящимся покрытым электродом, а также неплавящимся электродом в среде защитных газов. Механизированная сварка под флюсом соответствует II области и частично захватывает III область при использовании тонких электродных проволок и повышенной плотности тока, сварка плавящимся электродом в защитных газах соответствует III области ВАХ. Для питания дуги с падающей или жесткой ВАХ применяют источники питания с падающей или пологопадающей внешней характеристикой. Для питания дуги с возрастающей ВАХ применяют источники тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой. Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источник постоянного тока — сварочные генераторы с приводом от электродвигателя (сварочные преобразователи), сварочные генераторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания (сварочные агрегаты) и полупроводниковые сварочные выпрямители. Сварочные трансформаторы благодаря своим технико-экономическим показателям имеют преимущества по сравнению с источниками постоянного тока. Они проще в эксплуатации, долговечнее, обладают более высоким к.п.д. Источники постоянного тока предпочтительнее в технологическом отношении: при их применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях и др. Основные технические показатели источников питания сварочной дуги — внешняя характеристика, напряжение холостого хода, относительная продолжительность (ПР) работы и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме. Величина ПР определяется как отношение продолжительности рабочего периода источника питания к длительности полного цикла работы и выражается в процентах: ПР=(/р//ц)100, где /р — непрерывная работа под нагрузкой (сварка); — длительность полного цикла (сварка + +пауза). Оптимальная величина ПР принята 60%. Различие между ПР и ПВ состоит в том, что в первом случае источники питания во время паузы не отключаются от сети и при разомкнутой сварочной цепи работают на холостом ходу, а во втором случае источники полностью отключаются от сети, что имеет место при механизированной сварке.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER