Электрическая сварочная дуга и ее свойства

Для получения, а затем для поддержания существования электрической дуги необходимо осуществлять ионизацию воздушного (газового) промежутка между электродом и свариваемой заготовкой.

Такая ионизация осуществляется электронами из поверхности катода за счет термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий, причем интенсивность первой регламентируется в основном температурой катода, а второй – напряженностью электрического поля.

Вылетающие из поверхности катода электроны ионизируют атомы и молекулы газообразных веществ, что в конечном счете приводит к явлению проводимости в зазоре между электродом и металлом заготовки и как результат – к стабильному функционированию электрической дуги, как источника тепловой энергии в процессе сварки.

Отрицательно заряженные частицы электроны направляются к аноду (металл заготовки), а положительно заряженные ионы к катоду (электрод).

В процессе образования электрического разряда – электрической дуги – образуется тепловая и световая энергия, а также электромагнитное излучение.

Распределение, например, тепловой энергии происходит примерно следующим образом. На аноде выделяется около 45 % тепла от общего количества теплового запаса дуги, как результат бомбардировки электронами, энергетически более мощными по сравнению с ионами, бомбардирующими катод, и выделение тепловой энергии на котором, по этой причине, составляет примерно 35 %. Остальная часть тепловой энергии выделяется в столбе электрической дуги.

Температура, в случае использования стального электрода, составляет около 2400 ⁰С на катоде, и 2600 ⁰С– на аноде, что необходимо учитывать при разработке технологических процессов сварки различных металлов и сплавов.

Следует указать, что при сварке с использованием не плавящихся электродов для ионизации газов в зазоре электрод-металл заготовки используют включение в электрическую сварочную цепь генератора высокочастотного переменного тока высокого напряжения (осциллятора) для зажигания электрической дуги. Частота осциллятора порядка 10⁶ Гц и напряжение 2500-3000 В при сравнительно небольшой мощности 0,2-0,3 кВт.

Электрическая сварочная дуга в общей сварочной электрической цепи является ее одним из участков. Сама же дуга также состоит, как уже было выяснено в начале настоящей главы, из отдельных участков – катодная зона, столб сварочной дуги и анодная зона.

Особенностью участка сварочной цепи – сварочной дуги является то, что она наиболее подвержена сильному воздействию электромагнитных сил, возникающего магнитного поля вокруг проводника с протекающим по нему электрическим током. Интенсивность такого сильного воздействия вызвана тем, что проводник (электрическая дуга) представляет собой смесь жидких и газообразных веществ. Это явление, как известно, носит название пинч-эффекта.

Данное воздействие на сварочную дугу пропорционально величине сварочного тока – с увеличением величины сварочного тока увеличивается и интенсивность проявления пинч-эффекта.

Электромагнитные силы, воздействующие на сварочную дугу, оказывают существенное влияние как на характер, так и на интенсивность «транспортировки» жидкого металла от металлического стержня электрода до сварочной ванны металла свариваемой заготовки. Это явление особенно важно учитывать при выполнении сварочных швов в различных пространственных положениях, особенно потолочных и близких к ним по расположению сварных швов.

Дата добавления: 2015-09-04