Способы дуговой сварки - Характеристики сварочной дуги
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:20
- Просмотров: 34547
При любом способе сварки напряжение дуги находится в определенной зависимости от сварочного тока при постоянной длине сварочной дуги. За длину дуги принимают длину столба дуги, пренебрегая при этом малой протяженностью приэлектродных областей. Зависимость напряжения дуги от сварочного тока при постоянной длине
дуги называют статической вольт - амперной характеристикой, т. е. С/д = /(/со) при /fl = const. Эта зависимость хорошо согласуется с внешней характеристикой источника питания, показывающей зависимость выходного напряжения источника питания от сварочного тока, т. е. Uaых = Si (/св.)
Сварочная дуга является нелинейным участком сварочного контура, поэтому для описания ее статической вольтамперной характеристики используют дифференциальное сопротивление, численно равное отношению бесконечно малого приращения напряжения дуги к бесконечно малому приращению сварочного тока.
В зависимости от значения дифференциального сопротивления при прочих равных условиях различают три типа статических вольтамперных характеристик (рис. 2): падающая, жесткая и возрастающая.
Падающую вольтамперную характеристику (рис. 2, а) имеют дуги, свободно горящие в воздухе и в среде аргона при сварочном токе от единиц ампер до 80 А. Снижение напряжения дуги при увеличении сварочного тока объясняется тем, что сумма падений напряжений в приэлектродных областях катода и анода не зависит от сварочного тока и определяется падением напряжения в столбе дуги. В сварочной дуге, свободно горящей в воздухе, с увеличением сварочного тока более интенсивно протекает ионизация, возрастает проводимость столба дуги и увеличивается площадь его поперечного сечения. В сварочной дуге, свободно горящей в среде аргона, рост проводимости столба дуги сопровождается интенсивно протекающей ионизацией защитного газа при повышении его температуры. На участке падающей вольтамперной характеристики дифференциальное сопротивление равно нулю.
Жесткую вольтамперную характеристику (рис. 2, б) имеют сварочные дуги при токах от 80 А и выше. Напряжение дуги в этом случае определяется суммой падений напряжений в приэлектродных областях и в столбе дуги, площадь поперечного сечения которых пропорциональна увеличению сварочного тока, проводимость дугового промежутка при этом остается без изменения. На участке жесткой вольтамперной характеристики дифференциальное сопротивление равно нулю.
Возрастающую вольтамперную характеристику имеют сварочные дуги при токах от 300 А и выше. Напряжение дуги в этом случае
растет не за счет увеличения площади поперечного сечения активного пятна катода, которое занимает весь торец электрода, а вследствие увеличения концентрации зарядов в нем. Это приводит к увеличению падения напряжения в приэлектродной области катода, которое является составной частью напряжения дуги.
При сварке под флюсом малыми диаметрами электродов и при больших сварочных токах вольтамперная характеристика дуги (рис. 2,6, штриховая линия). При сварке плавящимся электродом в среде углекислого газа и неплавящимся электродом в среде аргона сжатой дугой вольтамперная характеристика круто - возрастающая (рис. 2, в). На участке возрастающей вольтамперной характеристики дифференциальное сопротивление больше нуля.
Статической вольтамперной характеристикой описывают сварочный процесс в установившемся режиме. При описании сварочного процесса в реальном масштабе времени используют динамическую вольтамперную характеристику, которая показывает зависимость мгновенных значений напряжения дуги от сварочного тока. Форма динамической вольтамперной характеристики определяется свойствами источника питания, от которых зависит устойчивость сварочного процесса при питании дуги как постоянным, так и переменным током.
При дуговой сварке происходит изменение длины сварочной дуги. Поэтому важное значение для устойчивого горения сварочной дуги имеет ее эластичность. Сварочная дуга считается эластичной, если при значительном увеличении длины дуги сварочный процесс является устойчивым.
Эластичность сварочной дуги зависит от сварочного тока, формы статической и динамической характеристик источника питания Увеличение сварочного тока приводит к увеличению эластичности дуги. Улучшение динамических свойств источника питания уменьшает время переходного процесса в сварочном контуре при различных возмущениях (изменение напряжения сети, сварочного тока и напряжения дуги).
Применение источников питания с полого падающей или жесткой внешней характеристикой при условии их согласования с жесткой и возрастающей вольтамперной характеристикой сварочной дуги для заданных параметров напряжения дуги и сварочного тока улучшает устойчивость горения сварочной дуги.
Вся электрическая мощность, без учета потерь, потребляемая сварочной дугой от источника питания, превращается в тепловую мощность. Тепловые процессы, происходящие при горении сварочной дуги, характеризуются основными параметрами — полной тепловой мощностью, действующей тепловой мощностью и КПД сварочной дуги.
Полная тепловая мощность сварочной дуги есть эквивалент электрической мощности, получаемой сварочной дугой от источника питания:
где Q — полная тепловая мощность сварочной дуги, Дж/с; д—-напряжение дуги, В; Iсв — сварочный ток, А.?
Однако не вся тепловая мощность сварочной дуги затрачивается на нагрев и плавление металла электрода и изделия. Часть тепловой мощности расходуется на нагрев окружающего воздуха, защитного газа, на плавление электродного покрытия или флюса и т. д. Тепловая мощность, расходуемая на непосредственный нагрев и плавление металла электрода и изделия, называется действующей тепловой мощностью сварочной дуги, где q — действующая тепловая мощность сварочной дуги, Дж/с; г\ — КПД сварочной дуги.
Откуда КПД сварочной дуги, для различных способов сварки КПД сварочной дуги имеет разное значение.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи