Электродуговая сварка

Применяется для различных видов соединений (в стык, в нахлёстку) из различных конструктивных материалов. Источник нагрева – электрическая дуга, возбуждаемая между электродом и заготовкой или между двумя электродами. Для возбуждения дуги необходимо ионизировать межэлектродный промежуток, для чего электродом касаются места сварки.

Сварка возможна как на постоянном, так и на переменном токах. При переменных токах дуга горит неустойчиво, особенно для материалов дающих значительный выпрямляющий эффект. Для повышения стабильности горения применяются источники с высоким переменным напряжением и частотой 1…10 кГц.

– статическая вольт-амперная характеристика:

1. при токе меньше 100 А ;

2. при токе от 100 до 1000 А ;

3. при токе больше 1000 А .

Условие устойчивого горения дуги: если при случайном отклонении от установившегося значения состояния равновесие будет восстановлено.

Образование в цепи дуги постоянной составляющей тока. Этот эффект обусловлен различиями в теплофизических свойствах электрода и свариваемого изделия. Он приводит к тому, что U_дуги в одном полупериоде больше, чем в другом, как следствие нарушается симметрия относительно 0.

Этот эффект можно наблюдать при сварке алюминия вольфрамовым электродом:

1. при прямой полярности, когда электрод является катодом, по причине термоэлектрической эмиссии катода, имеют место благоприятные условия для возбуждения и горения дуги при низком напряжении;

2. при обратной полярности термоэлектрическая эмиссия с холодным катодом (алюминиевое изделие) затруднена, и как следствие нужно высокое напряжение. При этом токи снижаются, а при небольших токах может не произойти возбуждения дуги, следовательно, мы получим выпрямительный вентиль.

Наличие постоянной составляющей тока дуги повышает сопротивление, следовательно, снижается мощность отдаваемая дуге и происходит падение КПД. Для исключения этого недостатка применяют схемы со стабилизацией дуги.

Схема стабилизации дуги

Подбором конденсатора и резистора получают импульс необходимой длительности и формы.

Импульсно-дуговая сварка

Применяется при работе в автоматическом режиме плавкими или неплавкими электродами в среде защитного инертного газа. При данном виде сварки ток подаётся регулярными кратковременными импульсами. Для устойчивой сварки между электродами и изделием постоянно проходит малоамперная дежурная дуга 0,5…5 А, поддерживая катод в нагретом состоянии и способная стабильно возбуждать импульсы основной дуги. Питаются дуги от двух разных источников: источник постоянного тока для дежурной дуги и импульсный генератор (время импульса 0,04…0,12 сек и паузы 1,5…5 времени импульса) для основной дуги. Такая сварка ускоряет процесс переноса электронов металла и облегчает сварку в вертикальном положении, а неплавящийся электрод облегчает сварку легкоплавких материалов в любом положении. В течение времени импульса происходит расплавление нужного участка металла, а во время паузы его затвердевание без провисания, как следствие в 1,5…2 раза меньше коробление конструкции; достаточно меньшего количества энергии, легко свариваются детали толщиной 0,1…0,5 см.

Точечная импульсно-дуговая сварка. Зажигается дуга при соприкосновении и разведении электрода и изделия на расстояние L_свар. Пропускается высокочастотный импульс, который накладывается на собственный сварочный импульс. При этой сварке переходные сопротивления между электродами и деталью не влияют на её параметры и нет лишних затрат энергии на процесс. Для свободного горения дуги необходим ток в 1 А, при меньших токах резко падает КПД. При точечной импульсно-дуговой сварке наблюдается угар электрода до 0,06 мкм за одну сварку.