1.12.2. Внешнее магнитное поле и дуга

Внешнее магнитное поле, воздействующее на сварочную дугу, может быть продольным или поперечным. Все промежуточные случаи могут быть сведены к этим двум.

1. Продольное магнитное поле. Это поле создают искусственно, для чего электрод помещают в соленоид, витки которого лежат в плоскости, перпендикулярной оси электрода (рис. 21).

Рис. 21. Действие на сварочную дугу внешнего продольного

магнитного поля

Направление продольного магнитного поля совпадает с направлением электрического поля дуги, поэтому оно не оказывает никакого влияния на частицы, движущиеся в направлении электрического поля. Но следует учи-тывать, что электроны и ионы обладают еще тепловой скоростью и скорос-тью амбиполярной диффузии, в результате чего заряженные частицы дви-жутся в радиальном направлении. Таким образом, на частицу действуют две силы: радиальная, возникающая в результате диффузии, и сила, воз-никающая под действием продольного магнитно­го поля и направленная перпендикулярно этому полю. Испытывая действие указанных сил, заря-женные частицы движутся по спирали, а столб дуги вращается. В резуль-тате столб дуги сжимается, ста­новится устойчивее, менее подвержен внеш-ним воздействия, нагрев металла становится более концентрированным.

2. Поперечное магнитное поле. Такое поле создается соленоидом, вит-ки которого параллельны оси проводника (электрода). Поперечное магнит-ное поле, накладываясь на собственное магнитное поле ду­ги и контура

сварки, может вызывать ее отклонение от оси. Сущность явления заклю-чается в том, что образуются две зоны: в од­ной зоне силовые линии соб-ственного и поперечного магнитных по­лей совпадают по направлению и напряженность поля в этой зоне увеличивается; в другой зоне силовые линии собственного и попе­речного полей противоположно направлены и напряженность поля уменьшается. Появляющаяся результирующая сила отклоняет дугу. На направление отклонения дуги влияет полярность тока и направ­ление поперечного магнитного поля.

Влияние на сварочную дугу продольного и поперечного магнитных полей находит практическое применение.

1.12.3. Практическое использование влияния на дугу поперечного магнитного поля

1. Влияние поперечного поля на геометрию шва при сварке под флю-сом.

Воздействуя поперечным магнитным полем на сварочную дугу и ван-ну жидкого металла, можно изменить характер формирования шва. При отсутствии поперечного магнитного поля жидкий металл стремится под-течь под дугу, чему способствует также откло­нение дуги (рис. 22, б).

Рис. 22. Влияние внешнего поперечного магнитного поля на изменение формы и размеров шва при сварке под флюсом

Жидкая прослойка под дугой резко умень­шает теплопередачу твер-дому металлу, вследствие чего глубина проплавления уменьшается. При наложении на дугу поперечного магнитного поля жидкий металл из-под дуги вытесняется, глубина проплавления увеличивается (рис. 20,а). Если использовать управление попереч­ным переменным магнитным полем, дуга будет отклоняться в обе стороны от положения равновесия с частотой по-ля. Этот технологи­ческий прием получил название "метелка" и применяет-ся в практике сварочного производства.

2. Вращающаяся (конусная) дуга.

Эффект вращения дуги в поперечном магнитном поле можно исполь-зовать при вварке труб малого диаметра в трубные доски при изготовлении котельных агрегатов (теплообменников) (рис. 23).

Рис. 23. Вращающаяся (конусная) сварочная дуга

По оси трубы располагают неплавящийся электрод, вдоль оси которо-го с помощью соленоида созда­ется магнитное поле. При горении дуги ее столб оказывается направленным поперек поля H, что и вызывает вра-щение дуги. Скорость вращения пропорциональна напряженности поля и току дуги и составляет тысячи оборотов в минуту. Сварка изделия проис-ходит за несколько секунд. Использование фигурного неплавящегося эле-кт­рода, копирующего линии кромок деталей (например, медного), позво-ляет сваривать детали произвольной формы, что весьма перспектив­но при массовом производстве таких изделий, как конденсаторы.