Тема уроку №6: 

"Способи збудження дуги,припинення процесу зварювання та заварювання кратеру,основні схеми переміщення електроду при зварюванні"

Збудження дуги можливо в наступних випадках: 

1) при переході зі стійкого малопотужного газового розряду в дуговий; 

2) у процесі створення високоіонізованого потоку пари, яка перекриває міжелектродний простір (у більшості випадків за допомогою третього електроду); 

3) при електричному пробої газового або вакуумного проміжку між електродами, що забезпечує перехід з нестійкого іскрового розряду в стійкий розряд (здійснюється 10 подачею імпульсу високої частоти і високої напруги); 

4) при розімкненні контактів або розриві перемички між електродами в ланцюзі зі струмом. 

При зварюванні електродом, що плавиться зазвичай використовують дугу розімкнення, а при зварюванні неплавким вольфрамовим електродом — високочастотний допоміжний розряд від осцилятора. Імпульс високої напруги отримують зазвичай за допомогою конденсатора. 

При зварюванні вугільним (графітовим) електродом дугу збуджують, використовуючи частіше всього третій електрод. У газових проміжках (при атмосферному тиску) з різко неоднорідним електричним полем напруга збудження самостійного дугового розряду не співпадає з напругою пробою, якому відповідає перекриття газового проміжку плазмовим каналом з падаючою вольт-амперної характеристикою. У цих умовах опір плазмового каналу, який перекриває міжелектродний проміжок розряду, стає менше, ніж опір зовнішнього ланцюга, включаючи внутрішній опір джерела напруги. Тому правильно вважати, що при достатній потужності джерела напруги іскровий пробій завершується утворенням плазмового каналу дуги. У самостійному дуговому розряді починаючи з струмів вище декількох ампер спостерігається нерівномірний розподіл потенціалу та температури між електродами. 

Стрибки потенціалу в катодній і анодній областях обумовлені скупченнями просторового заряду і підвищеним опором цих областей в порівнянні зі стовпом дуги. Нерівномірним виявляється і розподіл температури по довжині стовпа дуги. Високі значення температури в стовпі дуги (плазмовому каналі) знижуються до істотно менших значень на поверхні електродів. Все це призводить до того, що умови в приелектродних областях помітно відрізняються від умов у плазмовому каналі (шнурі), і, отже, при вивченні процесів в дузі варто виділити три зони: катодну 1, анодну 2 і стовп дуги 3 (рис. 1.). 

У газовому проміжку між двома електродами заряджені частинки можуть виникнути у всіх трьох зонах, але головним чином вони з'являються в результаті процесів емісії на катоді та об'ємної іонізації в стовпі дуги. У зв'язку з обмеженістю емісії електронів стовп дуги (як і будь-який провідник) далеко від катода зберігає по відношенню до нього позитивний потенціал, тому часто його називають позитивним стовпом. У той же час не слід забувати, що плазма стовпа зазвичай квазінейтральна. Схема перенесення зарядів в дузі показана на рис. 2. 

Довжина дуги. Одразу після запалювання дуги починається плавлення металу. Довжина дуги повинна бути постійною. Від правильно вибраної довжини дуги значною мірою залежить продуктивність зварювання і якість зварного шва.

Нормальною вважається довжина дуги, що дорівнює 0,5 ... 1,1 діаметра електрода стержня. Збільшення довжини дуги знижує стійкість її горіння, глибину проплавлення основного металу, збільшує витрати на угар і розбризкування металу, викликає утворення шва з нерівною поверхнею і збільшує вплив навколишньої атмосфери на розплавлений метал.

У процесі зварювання необхідно підтримувати визначену довжину дуги, яка залежить від марки і діаметра електрода. Орієнтовна нормальна довжина дуги повинна бути в межах , де Le – довжина дуги, мм; de – діаметр електроду, мм.

Довжина дуги суттєво впливає на якість зварювального шва і його геометричну форму. Довга дуга сприяє більш інтенсивному окисленню і азотуванню розплавленого метала, збільшує розбризкування, а при зварюванні електродами основного типу приводить до пористості металу.

У процесі зварювання електроду надається рух в трьох напрямках.

Перший рух – поступальний, за напрямком вісі електроду. Цим рухом підтримується постійна довжина дуги в залежності від швидкості плавлення електроду.

Другий рух – переміщення електроду вздовж вісі валика для утворення шва. Швидкість цього руху встановлюється в залежності від струму, діаметра електроду, швидкості його плавлення, виду шва і інших факторів. При відсутності поперечних рухів електрода отримується так званий ниточний валик, на 2…3 мм більший діаметру електроду, або вузький шов шириною .

Третій рух – переміщення електроду упоперек шва для отримання так званого уширенного валика.

Поперечні коливальні рухи кінця електрода (рис. 3) визначаються формою розчищення, розмірами та положенням шва, властивостями зварювано матеріалу, навичками зварника. Для широких швів, які дістають з поперечними коливаннями е ≤ (1,5...5)de. 

З точки зору продуктивності найдоцільнішими є однопрохідні шви, які звичайно застосовують при зварюванні металу невеликих товщин (до 8... 10мм) з попереднім розчищенням кромок. При виконанні горизонтальних швів у вертикальній площині часто утворюються підрізи, а при зварюванні в стельовому стані ускладнюється повний провар шва. 

В обох випадках зварювання повинно виконуватися короткою дугою з достатньо швидкими коливальними рухами. Метал товщиною більше 8 мм зварюють багато прохідними швами. Перший валик в корні горизонтального шва наноситься електродом діаметром 4 мм, а послідуючі - діаметром 5 мм. Валики горизонтального шва зручно виконувати електродом з обпиранням на покриття.. При зварюванні стикових горизонтальних з'єднань підготовка кромок необхідна тільки для верхньої кромки. Поперечні коливальні рухи кінця електрода (рис. 3) визначаються формою розчищення, розмірами та положенням шва, властивостями зварювано матеріалу, навичками зварника. Для широких швів, які дістають з поперечними коливаннями е ≤ (1,5...5)de. 

Горизонтальні шви виконують вертикально розташованим електродом кутом назад кутом вперед. Рух електрода може проводитись на себе і від себе. Кут нахилу електрода до вертикальної площині зварного виробу повинен встановлюватися 75-85°, швидкість плавлення дроту залежить від величини зварювального струму, напруги дуги, діаметра і марки дроту. Виліт електрода знаходиться в прямій залежності від діаметра дроту: зі збільшенням діаметра від 1,4 до 3 мм виліт збільшується до 20-26 мм. 

Під час горіння зварювальної дуги під електродом на поверхні зварюваного виробу утворюється поглиблення, в якому знаходиться рідкий метал (зварювальний ванна). Саме поглиблення називається кратером. При різкому обриві дуги цей кратер виявляється частково не заповненим металом. В результаті зменшується перетин шва і знижується міцність зварного з'єднання Тому при обриві зварювальної дуги кратер повинен бути обов'язково заварений. Щоб закрити кратер, зварювальну дугу запалюють попереду нього на основному металі, потім проводять дугою в зворотному напрямку до вже завареного шву (при цьому перетинаючи кратер).

   Пройшовши місце обриву, потрібно заповнити кратер металом і тільки потім знову рухатися вперед. Типова заварка кратера полягає в тому, що зварювальну дугу знову відводять на зварений шов в місце утворення кратера і повільно подовжують відстань від електрода, тим самим наплавлені метал. Після заповнення кратера розтягнута дуга обривається, не залишаючи поглиблення в металі зварювального шва.

Наприкінці шва не можна обривати дугу відразу.

Електрод переміщують на верхній край зварювальної ванни (1-2) і потім швидко відводять (3) від кратера; Дугу обривають наприкі­нці зварного шва (1), а потім повторно запалюють (2) для формування шва необхідної висоти;