Электрическая сварочная дуга и ее свойства: температура, строение, сущность, характеристика

Общее описание

Между электродом и металлической деталью, с которой выполняется работа, образуется дуга. Формирование этого разряда происходит из-за того, что происходит электрический пробой воздушного зазора. При возникновении такого эффекта происходит ионизация молекул газа, повышается не только его температура, но и его электропроводность, сам газ переходит в состояние плазмы. Процесс сварки, а точнее возгорание дуги, сопровождается такими эффектами, как выделение большого количества тепла и световой энергии. Именно из-за резкого изменения этих двух параметров в сторону их большого увеличения и происходит процесс плавления металла, так как в локальном месте температура повышается в несколько раз. Совмещение всех этих действий называется сваркой.

Свойства дуги

Чтобы появилась дуга, нужно коротко коснуться электрода на заготовке, с которой вы хотите работать. Таким образом, происходит короткое замыкание, в результате чего появляется сварочная дуга, довольно быстро повышается ее температура. После прикосновения необходимо разорвать контакт и установить воздушный зазор. Затем вы сможете выбрать необходимую длину арки для дальнейшей работы.

Если разряд будет слишком коротким, электрод может прилипнуть к обрабатываемому материалу. В этом случае плавление металла будет происходить слишком быстро и это вызовет образование проседания, что крайне нежелательно. Что касается характеристик слишком длинной дуги, то она нестабильна с точки зрения горения. Также в этом случае температура сварочной дуги в зоне сварки не достигнет необходимого значения. Довольно часто можно увидеть криволинейную дугу и сильную нестабильность при работе на промышленном сварочном аппарате, особенно при работе с крупногабаритными деталями. Это часто называют магнитным обдувом.

Магнитное дутье

Суть этого метода заключается в том, что ток дуговой сварки способен создавать небольшое магнитное поле, которое может взаимодействовать с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через заготовку. Другими словами, прогиб дуги происходит из-за того, что появляются некоторые магнитные силы. Этот процесс называется дутьем, потому что отклонение носа сбоку, по всей видимости, происходит из-за сильного ветра. Реальных способов избавиться от этого явления нет. Чтобы минимизировать влияние этого эффекта, можно использовать укороченную дугу, а сам электрод нужно располагать под определенным углом.

Структура дуги

В наше время сварка — это процесс, разобранный достаточно подробно. В связи с этим известно, что существует три области горения дуги. Те области, которые примыкают к анодной и катодной, соответственно, анодной и катодной областях. Конечно, температура сварочной дуги при ручной дуговой сварке также будет отличаться в этих областях. Есть третья секция, которая расположена между анодом и катодом. Это место обычно называют колонной арки. Температура, необходимая для плавления стали, составляет около 1300-1500 градусов по Цельсию. Температура столба дуги может достигать 7000 градусов Цельсия. Хотя здесь справедливо отметить, что он не полностью переносится на металл, однако даже этого значения достаточно для успешного плавления материала.

Для обеспечения стабильной дуги необходимо создать несколько условий. Стабильный ток силой около 10 А. При таком значении можно поддерживать стабильную дугу с напряжением от 15 до 40 В. Следует отметить, что значение тока 10 А минимальное, максимальное может достигать. 1000 А. Распределение напряжения на участках неоднородно, прежде всего на анодном и катодном. Падение напряжения происходит также при дуговом разряде. После проведения нескольких экспериментов было обнаружено, что при сварке плавящегося электрода наибольшая капля будет в области катода. В этом случае также изменяется распределение температуры в сварочной дуге, и основной градиент приходится на ту же область.

Зная эти характеристики, становится понятно, почему при пайке важно правильно выбрать полярность. Подключив электрод к катоду, можно достичь наивысшего значения температуры сварочной дуги.

Как происходит формирование дугового разряда

Дуга возникает в результате разрыва межэлектродного пространства между неподвижным и подвижным электродами (см. Рис. 1). В процессе ионизации среды между электронами плотность их потока по длине увеличивается, а диэлектрические свойства среды остаются постоянными. Самый простой способ ионизировать колонку — увеличить разность потенциалов между электродами с одновременным увеличением тока и температуры зазора между электродами.

Эти факторы, действуя вместе, ионизируют среду, превращая ее из диэлектрика в проводник. Затем на короткое время поток электронов становится непрерывным, поддерживая ток короткого замыкания в зазоре.

Определение устойчивости существования процесса осуществляется по следующим факторам:

1. Диэлектрическая прочность среды.
2. Степень ионизации, то есть количество электронов, находящихся в ионизированном потоке
3. Длина: с увеличением этого параметра увеличивается сопротивление дуги.
4. Чем меньше сечение разряда, тем больше сопротивление дуги.
5. Требуемое время разделения: мощность уменьшается с увеличением времени разделения.

В процессе возбуждения разряда еще одним условием устойчивости существования является необходимость правильной настройки всех вышеперечисленных параметров. Эти ограничения классифицируются в зависимости от назначения устройства, использующего сварочную дугу — требования к сварке, наплавке или подбору размеров могут быть разными.

Рисунок 1 — Схема сварочной дуги

Виды сварочной дуги

Сварочная дуга с неконтролируемым поперечным сечением, предназначенная для соединения нескольких проводящих материалов вместе, использует два разных типа сварочных аппаратов: с плавящимся и неплавящимся электродами. К первому типу относятся:

1. Сварка металлов газом: инертным (MIG по международной классификации) или активным (MAG, но чаще используется сочетание букв GMAW — сварка с использованием защитного газа, защищающего основной металл от активного окисления).
2. Экранированная дуговая сварка (MMA). Это процесс ручной электродуговой сварки, при котором между металлическим стержнем (электрод покрыт или содержит флюс) и заготовкой возникает разряд. Поверхность стержня и заготовки сливаются, образуя сварочную ванну. При одновременном плавлении флюсового покрытия на стержне образуются газы и шлаки, которые впоследствии защищают сварочную ванну от окружающей атмосферы. Это универсальный процесс, идеально подходящий для соединения черных и цветных металлов различной толщины и во всех положениях заготовки.
3. Порошковая дуговая сварка (FCAW) использует порошковый электрод с непрерывным питанием и источник постоянного напряжения для обеспечения постоянной длины разряда. В этом процессе используется защитный газ или газ, образующийся в результате термического испарения флюса, для защиты области сварного шва от загрязнения.
4. Дуговая сварка под флюсом (SAW). Обычно используемый процесс с расходуемым электродом (который непрерывно подается в зону плавления) и защитным слоем из плавкого флюса. При плавлении флюс становится проводящим, обеспечивая легкий путь прохождения тока между деталью и электродом. Поток также помогает предотвратить брызги металла и искры, подавляя пары и УФ-излучение.
5. Электрошлаковая сварка (ЭШС). Вертикальный процесс, используемый для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход. При таком способе зажигания дуга зажигается еще до того, как добавление флюса погасит ее. В результате плавления в потоке, когда расходные материалы для проволоки загружаются в ванну расплава, на поверхности ванны образуется расплавленный шлак. Тепло, необходимое для плавления концов сварочной проволоки и детали, создается за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока. Для предотвращения вытекания расплавленного шлака в конструкцию включены две подвижные медные башмаки, которые постоянно охлаждаются водой.

Второй тип — это сварка TIG, которая используется для создания дугового разряда. Защита сварного шва и резервуара заключается в использовании защитного инертного газа (обычно аргона).

Сварочной дугой можно легко управлять, ограничивая размер ее поперечного сечения.

Для этого можно использовать, например, концентрированный поток любого рабочего тела с минимальными электроизоляционными свойствами (например, масло или керосин). Такая сжатая дуга в условиях контролируемого движения по поверхности обладает характеристикой высокопроизводительной размерной обработки металлов (см. Рис. 2).

Рисунок 2 — Размерная обработка металла дуговым разрядом: 1 — Дуговый разряд; 2 — Поперечный поток рабочего тела; 3 — электрод верхний; 4 — источник возбуждения дугового разряда; 5 — Гидравлический привод; 6 — Цистерна с работающей машиной; 7 — Нижний электрод

Строение и главные условия возбуждения разряда

В зоне разряда дуга является проводником электрического тока, протекающего через столб ионизированного газа. Для стабильного существования этого столба требуется очень значительная разность потенциалов, при которой в зоне дугового разряда образуются две зоны: отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод. В этом случае полярность протекания тока не имеет значения, поскольку разряд может быть начат как с прямой, так и с обратной полярностью.

При сварке и размерной обработке карбида полярность преимущественно прямая, а обратная полярность используется для размерной обработки металлов. Соотношение между током и напряжением называется вольт-амперной характеристикой сварочной дуги. Каждая модель сварочного аппарата имеет разные ВАХ.

Конструкция предполагает, что между точками катода и анода имеется область плазменного столба с большей яркостью из-за высоких скоростей движения электронов.

При сварке дуга не только обеспечивает тепло, необходимое для плавления электрода и основного металла, но при определенных условиях является средством транспортировки расплавленного металла от электрода к заготовке. Есть два основных способа перемещения шпинделя:

• Механическое натяжение, когда преобладающая часть капель расплавленного металла касается ванны и втягивается в нее силами поверхностного натяжения;
• Электродинамические силы, возникающие при выталкивании расплавленного металла из сварочной ванны

При простом подключении холодного электрода к устройству, генерирующему большие токи, ионный канал отсутствует. Тогда дуга плохо загорается. Возникновение дуги в сварочных инверторах вызывается приложением начального напряжения, достаточно высокого, чтобы вызвать разряд, или прикосновением электрода к заготовке, чтобы вызвать короткое замыкание.

Во втором случае говорят о явлении дожига дуги, когда контактная площадка быстро и сильно нагревается. В результате запускается поток ионизированного газа, после чего контакт прекращается и горение продолжается «естественным» образом.

Дуговая сварка может выполняться на постоянном или переменном токе. Выбор жесткости схемы и ее типа зависит от процесса, типа электрода, атмосферы дуги и свариваемого металла.

Как подобрать параметры для устойчивого горения

Четыре важных свойства процесса: сварочный ток, межэлектродный зазор, рабочее напряжение и напряжение холостого хода, а также скорость дуги. Эти параметры сильно повлияют на производительность сварки.

Поскольку эти факторы могут варьироваться в широком диапазоне, они считаются базовыми настройками для любой сварочной операции. Пример использования ВАХ источника питания показан на рис.4.

Сварочный ток определяется характеристиками генератора и напрямую зависит от скорости подачи электрода / проволоки. В нижнем диапазоне тока для каждого размера провода кривая почти линейна.

Однако при более высоких сварочных токах, особенно с проволокой малого диаметра, кривая теряет линейность, что сопровождается повышенным расходом проволоки (особенно при длительной работе на больших токах).

Эксплуатационные характеристики приведены в таблице:

Статическая сварочная дуга на площади пятна, м2 Плотность электрической мощности, Вт / м2 Градиент энергии по длине полюса, Вт / м

— ручная дуговая сварка	До 10-6	До 1 × 1011	До 2,3 × 106
— сварка в среде защитного газа	До 10-7	До 1 × 1012	До 1,3 × 104
— автоматическая сварка	До 10-7	До 1 × 1012	До 8,0 × 105

С увеличением зазора между электродами нагрев области столба увеличивается. Это особенно важно для полуавтоматических или автоматических сварочных процессов, когда длина зоны контакта увеличивается, а дуга становится менее стабильной.

Настройка напряжения напрямую контролирует длину дуги. Кроме того, для стабильных условий горения при любом заданном уровне сварочного тока требуется определенный диапазон.

Рисунок 4- Выбор необходимых значений тока и напряжения на сварочной дуге

Скорость лука обычно выражается в метрах в минуту. При проверке этого параметра учитывайте следующее:

• По мере увеличения толщины материала скорость следует снижать;
• Для заданной толщины материала по мере увеличения сварочного тока скорость движения также увеличивается. Обратное также верно.

При каких условиях горит дуга

В типичной мастерской или вашем гараже средняя температура составляет 20 градусов по Цельсию, а давление не превышает атмосферного. В таких условиях газ практически не может проводить электрический ток и образовывать дугу. Чтобы решить эту проблему, необходимо добавить к образующимся газам ионы. Это то, что профессиональные мастера называют ионизацией.

Кроме того, в катодной области необходимо постоянно поддерживать постоянную температуру. Это необходимо для возникновения дуги и поддержания горения. Но поскольку именно в области катода и анода температура может падать быстрее всего, у многих новичков возникает множество проблем. Кроме того, температура катодной области может сильно варьироваться в зависимости от температуры помещения, в котором происходит процесс пайки. Проблем можно избежать, если следить за исправностью источника питания и стабильностью электроснабжения (особенно актуально для домашних сварщиков с нестабильным напряжением в домашней электросети). Все это очень сильно влияет на свойства сварочной дуги и суть происходящих в ней процессов.

Особенности дуги

Сварочная дуга и ее характеристики имеют ряд характеристик, которые необходимо учитывать в своей работе:

• Как мы уже несколько раз говорили, дуга имеет очень высокую температуру. Это достигается за счет высокой плотности электрического тока (плотность может достигать тысяч ампер на квадратный сантиметр). По этой причине важно правильно настроить станок и соблюдать осторожность при сварке тонких металлов.
• Электрическое поле распределяется между электродами неравномерно, если используются два. При этом в сварочной колонне напряжение практически не меняется, но в катодной области это напряжение значительно снижается, что может привести к ухудшению качества сварного шва.
• Сварочная колонна, в свою очередь, имеет самую высокую температуру, чего нельзя сказать о других частях дуги. Учтите, что если вам нужно увеличить длину дуги, вы, скорее всего, немного потеряете эту температуру. Этот показатель особенно важен при сварке металлов с высокой температурой плавления.

Падение напряжения сварочной дуги также можно регулировать, выбирая плотность тока. Чем выше плотность тока, тем больше вероятность уменьшения напряжения дуги. Но бывают случаи, когда напряжение сварочной дуги увеличивается с увеличением силы тока. Чтобы освоить этот процесс, потребуется некоторый опыт. Не стесняйтесь экспериментировать, если работа позволяет. Это были основные свойства сварочной дуги, на которые нужно обращать внимание.

Как образуется электрическая дуга

Сварочная дуга — это не что иное, как электрический разряд. Происходит при замыкании цепи. Когда электрод касается поверхности свариваемого металла, тепловая энергия начинает вырабатываться в больших количествах. В точке соприкосновения металл начинает плавиться. Расплав притягивается к концу расходного материала, образуя тонкую шейку. Распыляется практически мгновенно под действием сильного электрического поля. В это время происходит ионизация молекул газа, образуется защитное облако и обеспечивается свободное движение электродов.

Тип тока определяет направление потока. Дуга может зажигаться прямой и обратной полярностью, переменным или постоянным током. Частота гашения и зажигания дуги напрямую зависит от текущих параметров, выбранных сварщиком.

Чем определяется мощность сварочной дуги

Основные факторы, влияющие на параметры мощности:

• напряжение. Увеличение мощности сварки достигается за счет увеличения напряжения питания. Но в относительно небольшом диапазоне значений. Есть некоторые ограничения на размер расходных материалов;
• сила тока. Прямая зависимость: чем выше показатель, тем стабильнее горит дуга;
• напряжение плазмы прямо пропорционально мощности.

Длиной дуги обычно называют расстояние от электрода до рабочей поверхности во время сварки. От этого показателя зависит количество выделяемого тепла.

Мощность дуги определяет, насколько быстро металл плавится. Эта особенность имеет большое значение, так как от нее зависит скорость выполнения операций соединения металлов. Ток изменяет рабочую температуру в зоне плавления. Даже длинная дуга не гаснет при большом токе. Во время пайки редко требуется изменение настройки силы тока.

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Параметры мощности выражены. Данные позволяют определить:

• время горения;
• мощность дуги;
• условия подавления.

Динамика вольт-амперных индикаторов показывает изменение длины электрической дуги в период ее нестабильности. Статическая вольт-амперная характеристика дуги, с другой стороны, показывает соотношение между напряжением и током в течение периода стабильности длины дуги. Его свойства выражены графиком, разделенным на три сектора:

• провисание. Если сила тока увеличивается, напряжение резко падает. Это связано с образованием столба: увеличивается площадь потока плазмы, изменяется показатель ее электропроводности;
• жесткий. Особенностью отрасли является снижение напряжения при постоянной плотности тока. Наблюдается увеличение силы тока в диапазоне значений 100-1000А. Диаметр арочной колонны увеличивается прямо пропорционально. Кроме того, пятна анода и катода меняются;
• растет. Размер пятна катода стабильный и зависит от диаметра электрода. С увеличением силы тока индикаторы столбика дуги меняются.

Вольт-амперные характеристики ручной дуговой сварки неплавящимся или плавящимся электродом не доходят до третьего сектора графика, а различаются только в первых двух. Механизированная сварка с применением флюсов описывается графическими показателями второго и третьего секторов. Третий сегмент полностью соответствует сварке плавящимся электродом в защищенной среде.

В случае использования сварочного аппарата в режиме переменного тока. В каждом полупериоде на пике зажигания зажигается дуга. При пересечении нулевой отметки электрическая дуга затухает. Нагрев активных точек прекращается. Ионизация газов поддерживается стабильными парами активных щелочных металлов, присутствующими в покрытии электрода. При работе на переменном токе зажигать дугу в защищенной среде труднее, чем при работе на постоянном токе.

При выборе оборудования для проведения конкретного вида работ важно учитывать, что вольт-амперные характеристики электрической дуги напрямую зависят от внешних показателей вольт-ампер. Например, для ручной дуговой сварки требуется источник питания с падающим вольт-амперным напряжением (высокое напряжение холостого хода). В этом случае специалист сможет изменить длину дуги с помощью регулятора силы тока.

Ток короткого замыкания при плавлении электрода на 20-50% превышает ток дуги. Производительность работы с плавящимися электродами оптимальна в случае использования разрывной дуги. Для зажигания электрической дуги угольным или вольфрамовым электродом вспомогательный разряд не мешает.

Высокие токи короткого замыкания могут вызвать пробивание заготовки. Короткое замыкание возникает при падении капли расплавленного электрода. После этого показатели резко возвращаются к исходным значениям. Сила тока возрастает до уровня тока короткого замыкания, мост, образованный между металлом и электродом, быстро сгорает, и электрическая дуга возобновляется. Все эти изменения в основных принципах происходят мгновенно. Завод должен быть в состоянии реагировать на изменения в течение этого периода, чтобы стабилизировать производительность.

Особенности электрической дуги

Благодаря широкому диапазону значений дуга совместима как с огнеупорными, так и с обычными электродами. Под его воздействием металл быстро нагревается, после чего образуется ванна расплава. Преобразование электроэнергии в тепло происходит с минимальными потерями.

По своей природе электрическая дуга сравнима с другими видами зарядов. Его отличительные особенности:

• высокая температура, создаваемая плотным течением;
• небольшое снижение катодного и анодного напряжения, которое в небольшой степени зависит от изначально установленного напряжения;
• электрическое поле неравномерно распределено между полюсами;
• стабильность электрической дуги в космосе;
• силовые и вольт-амперные характеристики саморегулирующиеся;
• четко очерчены границы свода.

Зажигать лук можно двумя способами: краном или коротким тапом.

Возникновение

Электрическая дуга возникает или, как говорят сварщики, «зажигается», когда электрод ненадолго замыкается на заготовку. Протекающий ток нагревает металл, он начинает плавиться. Газ, окружающий место контакта, также сильно нагревается, этой энергии становится достаточно для его ионизации.

После открытия электрода и детали столб газа между ними ионизируется и становится способным проводить электрический ток, который быстро протекает через него, и сварочная дуга начинает гореть.

Если электрод не вынут, через точку контакта протекает ток, дуги не возникает, электрод, как говорят сварщики, «заедает». Чтобы зажечь лук, вам нужно будет оторвать его от куска и повторить короткое постукивание.

Питание дуги.

Источник питания дуги может быть постоянным или переменным. Если сварка выполняется от источника постоянного тока, электрод, подключенный к положительному полюсу этого источника, является анодом в результирующей электрической цепи, а электрод, подключенный к отрицательному полюсу источника энергии дуги, является катодом.

Эта дуга может иметь прямую или обратную полярность. Дуга с линейной полярностью отличается тем, что отрицательный полюс источника постоянного тока находится на электроде, а положительный полюс — на металле свариваемой поверхности. В дуге обратной полярности полюса распределяются по-разному: отрицательный полюс прикрепляется к металлу, а положительный полюс — к электроду.

Если сварочная дуга питается от источника переменного тока, каждый электрод выполняет обе функции поочередно, то есть является анодом или катодом.

Среда горения

Существует несколько технологий дуговой сварки с разными свойствами и параметрами. Электросварочная дуга бывает следующих видов:

• открытым. Разряд горит прямо в атмосферу;
• закрыто. Высокая температура, возникающая во время горения, вызывает обильное выделение газов из потока горения. Флюс содержится в покрытии сварочных электродов;
• в среде защитного газа. В этом варианте в зону сварки подается газ, чаще всего это гелий, аргон или углекислый газ.

Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.

Оксидный слой препятствует образованию сплошного шва, металл в месте стыка приобретает пористость, в результате чего снижаются прочность и герметичность соединения.

В какой-то мере сама дуга способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующей притоку атмосферного воздуха.

Использование флюса позволяет более активно вытягивать воздух из зоны сварки. Использование защитного газа, подаваемого под давлением, практически полностью решает эту проблему.

Температурные зоны

Независимо от того, какой электрод используется — плавкий или неплавкий — самая высокая температура наблюдается в центре столба дуги — до 7000 ° С.

Низкотемпературные зоны сварочной дуги расположены в областях анодной и катодной точек, но в них выделяется до двух третей всей энергии. Это центры излучения в инфракрасной части спектра.

Зона максимальной температуры является источником излучения ультрафиолетового спектра, наиболее вредного для здоровья человека.

При использовании переменного тока для сварки понятие полярности теряет смысл. Анод и катод меняются 50 или 60 раз в секунду.

Сварка под флюсом

При работе с переменным током используется очень простое оборудование и меньше риск залипания электродов.

Однако стабильность дуги в таких источниках сварки сильно зависит от стабильности источника питания. Их работа также вызывает всплески тока.

Классификация по продолжительности

Существует классификация разрядов сварочной дуги по длительности. Некоторые процессы выполняются, когда дуга находится в таком режиме, как импульсный. Такие аппараты сваривают короткими очередями. За короткий период времени, пока происходит вспышка, температура сварочной дуги успевает подняться до этого значения, достаточного для локального плавления металла. Сварка происходит очень точно и только в том месте, где устройство касается детали.

Однако в подавляющем большинстве сварочного оборудования используется непрерывная дуга. Во время этого процесса электрод непрерывно перемещается по стыкуемым кромкам.

Есть участки, называемые сварочными лужами. В таких местах температура дуги значительно повышается и следует за электродом. После того, как электрод прошел через участок, сварочная ванна уходит, в результате чего участок начинает довольно быстро остывать. После охлаждения происходит процесс, называемый кристаллизацией. В результате образуется валик сварного шва.

Вольт амперная характеристика

График, который выражает зависимость напряжения от изменения тока, называется вольт-амперной характеристикой дуги.

В условиях постоянной длины столбца и постепенного увеличения тока график разбивается на три основные области. В первом, называемом «нисходящим», напряжение немного уменьшается по мере увеличения тока. Эта зона соответствует процессам, происходящим при ручной сварке. Во втором, по мере увеличения тока напряжение остается стабильным. Эта часть спецификации относится к полуавтоматической сварке с механической подачей проволоки.

И, наконец, третья область, называемая «подъем в гору», используется при автоматической сварке, где напряжение увеличивается по мере увеличения тока.

Дуговая сварка плавящимся электродом

При ручной сварке начальные значения на кривой соответствуют режиму холостого хода источника. Когда сварочный аппарат зажигает дугу, напряжение снижается до достижения зоны стабилизации, это напряжение сохраняется в течение всей работы.

Природа возникновения явления

Процесс формирования дуги выглядит следующим образом:

1. Сварщик касается металлического предмета электродом на долю секунды.
2. В момент контакта происходит короткое замыкание, сопровождающееся протеканием большого тока и, как следствие, мощным выделением тепла.
3. Металл в точке контакта плавится. Он становится вязким, тягучим.
4. Когда расходный материал отделяется от заготовки, за ним волочится капля расплава.
5. По мере растяжения он сужается, образуя так называемую шейку. В какой-то момент он испаряется и превращается в облако заряженных частиц. В то же время из-за высокой температуры в этой зоне защитный воздух или газ ионизируются.
6. Под действием электрического поля носители отрицательного заряда устремляются к аноду, а положительного — к катоду. Начинается процесс протекания тока в плазме.

В момент контакта происходит короткое замыкание, в месте контакта металл плавится.
Каждая фаза длится миллисекунды, разряд происходит практически мгновенно. Кроме того, ток поддерживается эмиссией электронов на катоде. По пути к аноду они ионизируют металлические газы и пары, увеличивая количество свободных носителей заряда.

Современные сварочные аппараты оснащены высокочастотным генератором (генератором). Это устройство позволяет зажигать дугу бесконтактно.

При каких условиях начинается горение

Возникает электросварочная дуга с силой тока от 10 до 1000 А и разностью потенциалов 15-40 В. В холодном воздухе зажигание затруднено, так как он слабоионизирован. В таких условиях заготовка нагревается или подается горячий защитный газ.

Длина дуги, кратер, провар.

Сам процесс электродуговой сварки протекает следующим образом.

Как только мы касаемся заготовки токоведущим электродом и сразу же возвращаем ее на определенное расстояние, образуется дуга в вольтах и ​​сразу начинается плавление основного металла и металла проводника. В результате конец электрода всегда находится в расплавленном состоянии, а жидкий металл с него в виде капель переходит в сварной валик, где металл электрода смешивается с расплавленным металлом заготовки.

Исследования показали, что такие капли переносятся с электрода примерно 20-30 в секунду, то есть этот процесс происходит очень быстро.

Хотя дуга развивает очень высокую температуру, она выделяет тепло в очень небольшом пространстве чуть ниже дуги.

Диаграмма длины дуги

Если мы рассмотрим дугу, возбуждаемую металлическим электродом через темное стекло, мы позаботимся о том, чтобы в точке образования дуги между электродом и основным металлом на основном металле выделялась раскаленная поверхность, которая непосредственно под выдувным стеклом имеет форму впадины, заполненной жидким металлом. Создается впечатление, что это углубление образовано так, как будто жидкий металл выбрасывается дугой. Это углубление называется сварочной ванной. Его окружает нагретый до белого каления металл, а температура нагрева прилегающего участка быстро падает до красного и уже на небольшом расстоянии, величина которого меняется в зависимости от диаметра электрода и силы тока, температура составляет относительно температуры свариваемого объекта.

Хорошая и плохая сварочная дуга, как отличить? Полезные советы.

Расстояние между концом электрода и дном ванны, то есть поверхностью расплавленного металла, называется длиной дуги. Это значение очень важно в сварочной технике. Для получения хорошего шва необходимо минимизировать длину дуги, то есть сделать дугу короче, а ее длина не должна превышать 3-4 мм. Конечно, длина дуги не является постоянной величиной, так как острие электрода непрерывно плавится и, следовательно, расстояние между ним и кратером увеличится; если электрод оставался неподвижным до разрыва соединения. Поэтому при сварке необходимо постоянно подносить электрод по мере его плавления к основному металлу, чтобы длина дуги оставалась примерно постоянной в пределах 2-4 мм.

Необходимость поддержания короткой дуги (т.е.не более 3–4 мм) вызвана тем, что расплавленный металл электрода поглощает кислород и азот из воздуха, окружающего дугу, во время ее перехода от электрода к кратеру, что ухудшает его механические свойства (относительное удлинение и ударопрочность). Понятно, что вредное влияние воздуха будет тем меньше, чем меньше времени жидкий металл будет проходить через воздух.

Короткая:

При короткой дуге это время будет меньше, чем при длинной, и, таким образом, металл электрода не успеет поглотить столько кислорода и азота, сколько мог бы, пройдя долгий путь из-за длинной дуги. Поскольку каждый сварщик всегда должен стремиться к получению наилучшего сварного шва, короткая дуга, бывшая в употреблении, является предпосылкой для хорошего сварного шва. Короткая дуга выделяется не только своим внешним видом, но и слухом, так как короткая дуга издает характерное сухое потрескивание, напоминающее потрескивание масла, налитого на горячую сковороду. Каждый сварщик должен знать этот короткий звук дуги.

Длинная:

С длинной дугой (т.е длиннее 4 мм) у нас никогда не получится хороший шов. Не говоря уже о том, что при длинной дуге произойдет сильное окисление металла шва, сам шов также имеет очень неровный вид. Это связано с тем, что длинный разряд менее стабилен, чем короткий, искра имеет тенденцию блуждать и отклоняться в сторону от места сварки, что создает нагрев, не равный нагреву короткой дуги, а распространяется на большую площадь. По этой причине тепло, излучаемое дугой, не достигает точки плавления металла в точке сварки, а напрасно рассеивается на большой поверхности.

Таким образом, при длинной дуге достигается плохое проплавление и, кроме того, капли с электрода, попадая на плохо нагретое место, не сливаются с основным металлом, а разбрызгиваются по бокам.

По внешнему виду всегда сразу можно отличить сварной шов с коротким или длинным бантом. Хорошо сваренный короткий лук имеет правильную форму, гладкую выпуклую поверхность и чистый блестящий вид. Сварной шов с длинной дугой имеет неправильный бесформенный вид и окружен многочисленными каплями и брызгами затвердевшего металла с электрода. Такой шов, конечно, совершенно бесполезен.

Защита от электрической дуги

Примеры защитных костюмов от электрической дуги

Если сварочные аппараты используют дугу, то многие другие аппараты и, кроме того, человек должен избегать ее. Риск возникновения электрической дуги на оборудовании зависит от нескольких пунктов:

• частота использования оборудования сотрудником;
• опыт и знания аппаратных сотрудников
• уровень износа оборудования;

Если человек не имеет необходимого индивидуального защитного костюма и попадает в зону действия электрической дуги, шансы на выживание резко снижаются. Вероятность серьезных ожогов чрезвычайно высока.

Стол

Таблица — степень воздействия электрической дуги

Каковы возможности защиты электронной почты. Арка?

1. соблюдать все необходимые правила и нормы техники безопасности;
2. при длительном использовании защитного материала, частой стирке костюм не должен портиться; (все зависит от модели);
3. ткань должна иметь максимум 2 секунды остаточного воспламенения;
4. необходимо надевать антистатическую обувь и костюмы, чтобы обезопасить себя от электрической дуги.

Вместо заключения

Теперь вы знаете все о сварочной дуге и ее свойствах, а также знаете ее характеристики. Опытные сварщики могут поделиться в комментариях своим пониманием того, что такое сварочная дуга и суть процессов, происходящих в ней. Это будет особенно полезно для начинающих сварщиков.

Короче говоря, сварочная дуга состоит из сварочного столба, анода и катодной области. Именно в этих областях течет ток. В результате образуется электрический разряд. Образуется дуга и преобразует полученный ток в тепло, температура может достигать 10 тысяч градусов по Цельсию!
Саму дугу можно зажечь двумя способами: зажиганием и постукиванием. Новички предпочитают метод постукивания, но мы рекомендуем вам освоить и метод постукивания, так как это улучшит ваши профессиональные навыки и предотвратит прилипание электродов. Удачи!