2.17 Особливості дуг з плавким електродом

Розрізняють два види дуг: дуги в парах і дуги в газах.

Дуги в парах (Ме–дуги) використовуються при зварюванні, різанні, наплавленні. Процес може вестися непокритими, покритими, порошкоподібними електродами в середовищі повітря, вакууму, захисних газів та під шаром флюсу.

Дуги в газах (W–дуги) використовуються при зварюванні, різанні, наплавленні, напиленні в середовищі захисних газів, частіше в аргоні, гелії.

2.17.1 Ручне дугове зварювання

При ручному дуговому зварюванні використовують електроди діаметром 2–6 мм. Параметри режимів зварювання:

І_зв= 100–300 А;

j_зв 2000 Асм^-2;

U_хх 60 В;

U_зв= 12–24 В.

Зварювання може проводитися на постійному (пряма та обернена полярність) та змінному струмах в різних просторових положеннях. Перенос металу великокрапельний з короткими замиканнями, на осцилограмі напруг яскраво виявлений пік напруги запалювання. Потужність в стовпі дуги до 30%, решта розподіляється в приелектродних областях. Коефіцієнт корисної дії дуги 75%. Ефективний ККД способу 40–50%. Інструментом (носієм енергії) є дуга.

2.17.2 Дугове зварювання під шаром флюсу

При дуговому зварюванні під шаром флюсу дуга горить в ізольованому від навколишнього середовища просторі, що утворює надлишковий (до 300 мм водяного стовпа) тиск. Газовий пузир виконує захисну функцію і утворює благоприємні умови для реалізації захисних функцій та металургійних процесів в зоні зварювання. Параметри режимів зварювання:

І_зв= 500–1000 А;

j_зв 20000 Асм^-2.

Температура стовпа дуги на 1000 К вища ніж при ручному дуговому зварюванні, тому активніше проходять процеси, які відповідальні за якість зварного шва. Ефективний коефіцієнт корисної дії при напівавтоматичному зварюванні 75–80%, для автоматичного 80–85%. При зварюванні використовуються джерела живлення з жорсткою або полого спадаючою зовнішньою характеристикою. Перенос металу — дрібнокапельний без короткого замикання. На осцилограмі напруг можуть бути відсутні піки напруг запалення. Інструментом є дуга.

2.17.3 Електрошлакове зварювання

Електрошлакове зварювання розглядається як розвиток зварювання під шаром флюсу. Головна відміна в тому, що це процес бездуговий. Дуговий розряд використовується лише в початковий момент зварювання, потім шунтується шлаковою ванною. Нагрів і розплавлення металу відбувається за рахунок джоулевого тепла.

, (2.55)

де І — електричний стум;

R — опір металевої та шлакової ванн.

Параметри режимів зварювання:

І_зв= 3000–5000 А;

U_хх= 50–60 В.

При зварюванні використовують флюси з низькими іонізуючими властивостями. Температура плавлення шлаку вища температури плавлення металу. Використовують джерела живлення з жорсткою і полого спадаючою зовнішньою характеристикою. Ефективний коефіцієнт корисної дії 60–80%. Інструментом є електричний струм. Схему електрошлакового зварювання (дивися пункт 3.4).

2.17.4 Дугове зварювання в вакуумі та в захисних газах

Можуть використовуватися наступні гази: СО₂, аргон, гелій, пари води, суміші аргон + гелій, аргон + 5% кисню. Зварювання тільки на постійному струмі оберненої полярності для зменшення розбризкування рідкого металу із зварювальної ванни.

Перенос металу дрібнокапельний з короткими замиканнями. Ефективний коефіцієнт корисної дії 65–70% для напівавтоматичного зварювання та 75% для автоматичного зварювання.

До 75% всіх конструкцій виготовляється з використанням напівавтоматичного зварювання в СО₂. Використовують джерела живлення з жорсткою або пологоспадаючою зовнішніми характеристиками.

Зварювання в вакуумі (залишковий тиск 10^-2 мм.рт.ст. і вище) ве-деться оберненою полярністю, на катоді падіння потенціалу U = 18–20 В, що в чотири рази більше, ніж в захисних газах. Напруженість Е в стовпі дуги в 10 разів менша, швидкість зварювання менша, плазма дугового розряду термічно нерівноважна. Дугове зварювання в вакуумі дозволяє отримати значно більшу довжину дуги, що дає можливість проводити зварювання більш товстих металів без розробки кромок (зварювання в щілину).