урок 3. Зварювальна дуга,її властивості.Види дуг.Будова зварювальної дуги постійного струму.Пряма і зворотня полярність.
Під час виникнення дуги відбуваються такі процеси:
- емісія – поява електродів провідності;
- іонізація – утворення позитивно заряджених частинок;
- рекомбінація – з’єднання негативно заряджених електронів і позитивних іонів та утворення нейтральних атомів.
Іонізація дугового проміжку відбувається під час запалювання дуги і безперервно підтримується в процесі її горіння. Процес запалювання дуги в більшості випадків включає в себе три етапи: коротке замикання електрода з виробом, відвід електрода на відстань 3-6 мм і виникнення стійкого дугового розряду. Коротке замикання виконується для розігріву торця електрода і заготовки в зоні контакту з електродом. Після відведення електрода з його розігрітого торця (катода) під дією електричного поля починається термоелектронна емісія електронів. Зіткнення швидко прямуючих у напрямку до анода електронів з молекулами газів і парів металу призводить до їх іонізації. У міру розігріву стовпця дуги і підвищення кінетичної енергії атомів і молекул відбувається додаткова іонізація за рахунок їх зіткнення. Окремі атоми також іонізуються в результаті поглинання енергії, що виділяється при зіткненні інших часток. В наслідок таких процесів дуговий проміжок стає електропровідним. Процес запалювання дуги закінчується виникненням стійкого дугового розряду.
Зварювальна дуга забезпечує температуру стовпа дуги 6000-7000° С. У рівноважному стані залежність між напруженням і струмом виявляє статична вольт-амперна характеристика, що складається з трьох ділянок: падаючої, жорсткої і зростаючої.
Залежно від схеми підведення зварювального струму дуги діляться на такі види: дуга прямої дії (рисунок 1, а), коли дуга горить між електродом і зварюваним металом; дуга побічної дії (рисунок 1, б), коли дуга горить між двома електродами, а зварюваний метал не включений в електричний ланцюг; дуга між двома плавкими електродами і зварюваним виробом при живленні змінним трифазним струмом (рисунок 1, в); стисла дуга (рисунок 1, г) та ін.
За родом струму – дуга змінного струму однофазна і трифазна, дуга постійного та пульсуючого струму; за полярністю струму – дуга на прямій та зворотній полярності; за видом статичної вольт-амперної характеристики - дуга з падаючою, жорсткою і зростаючої характеристикою.
урок 4 : Процеси плавлення і переносу металу в дузі.(капельний ,струменевий) Особливості горіння дуги в захисних газах і під флюсом.Втрати металу на розбрискування.
Схеми розплавлення і перенесення електродного металу:
а - короткими замиканнями, б - крапельний, в - струменевий
Зварний шов утворюється в результаті кристалізації металу зварювальної ванни. При зварюванні без додаткового металу розплавляється тільки основний метал. Метал, призначений для введення в зварювальну ванну на додаток до розплавленого основного металу, називається присадним металом.
Розплавлені основний і присадний метали, зливаючись, утворюють загальну зварювальну ванну. Кордонами зварювальної ванни служать оплавлені ділянки основного металу і раніше утворився шва.
Електродний метал при дугового зварювання плавиться за рахунок тепла, що виділяється на кінці електрода в приелектродному області дуги, тепла, що потрапляє з стовпа дуги, нагріву вильоту електрода при проходженні зварювального струму від струмопроводу і до дуги. Чим більше виліт електрода, тим більше його опір, і тим більше виділяється тепла.
Кінець електрода нагрівається до температур 2300-2500 ° С, що і забезпечує його плавлення. На кінці електрода утворюються краплі розплавленого металу, які переносяться через дуговое простір в зварювальну ванну.
Краплі формуються на кінці електрода і переносяться під впливом сил поверхневого натягу, тяжкості, тиску газів, що утворюються всередині розплавленого металу, тиску газового потоку, електростатичних і електродинамічних сил, реактивного тиску парів металу.
Існують 3 типи перенесення електродного металу:
- крупнокрапельне (характерний для ручного дугового зварювання покритим електродом);
- дрібнокрапельне або струменеве (спостерігається при зварюванні під флюсом і в захисних газах - аргоні);
- з коротким замиканням ( вуглекислому газі).
Зварювання під шаром флюсу — один із різновидів зварювання плавленням, відноситься до термічного класу.
Для автоматичного дугового зварювання під флюсом використовують непокритий електродний дріт і флюс для захисту дуги та зварювальної ванни від повітря. Подача та переміщення електродного дроту механізовані. Автоматизовано процеси запалювання дуги та заварки кратера наприкінці шва.
У процесі автоматичного зварювання під флюсом дуга горить між дротом та основним металом. Стовп дуги та металева ванна рідкого металу з усіх боків щільно закриті шаром флюсу товщиною 30 — 35 мм. Частина флюсу розплавляється, у результаті чого навколо дуги утвориться газова порожнина, а на поверхні розплавленого металу — рідкі шлаки. Для зварювання під флюсом характерно глибоке проплавлення основного металу. Дія потужної дуги й досить швидкий рух електрода уздовж заготівлі обумовлюють відтискування розплавленого металу убік, протилежну напрямку зварювання. У міру поступального руху електрода відбувається затвердіння металевої й жужільної ванн із утворенням звареного шва, покритого твердою жужільною кіркою. Дріт подають у дугу й переміщають її уздовж шва за допомогою механізмів подачі та переміщення. Струм до електрода надходить через кабель.
Дугове зварювання під флюсом виконують зварювальними автоматами, зварювальними головками або самохідними тракторами, що переміщаються безпосередньо по виробу. Призначення зварювальних автоматів — подача електродного дроту в дугу і підтримка постійного режиму зварювання протягом усього процесу. Автоматичне зварювання під флюсом застосовують у серійному та масовому виробництвах, для виконання довгих прямолінійних і кільцевих швів у нижнім положенні на металі товщиною 2 — 100 мм. Під флюсом зварюють метали різних класів. Автоматичне зварювання широко застосовують при виготовленні казанів, резервуарів для зберігання рідин і газів, корпусів судів, мостових балок й інших виробів.