Ответы на вопросы для защиты лабораторных работ по ТКМ / Сварка №1

Вопрос 1

Сварочная дуга – мощный устойчивый стационарный электрический разряд в ионизированной газовой среде между электродом и изделием.

Принципиальная схема горения электрической дуги: 1-катодное пятно; 2-катодная зона; 3-столб дуги; 4-ионизированная газовая среда; 5-анодная зона; 6-анодное пятно.

Вопрос 2

В столбе дуги создается самая высокая температура порядка 7000˚С, а температура катодного и анодного пятен – соответственно 2500 и 3500˚С.

Вопрос 3

Напряжение электрической дуги U_Д складывается из падения напряжения в трех её основных зонах:

U_Д= U_КЗ +U_СТ + U_АЗ, В, где U_КЗ – падение напряжения в катодной зоне, В; U_СТ – падение напряжения в столбе дуги, В; U_АЗ - падение напряжения в анодной зоне, В.

Электропроводность зависит от силы тока, площади поперечного сечения столба дуги.

Вопрос 4

Напряжение дуги зависит от силы сварочного тока и длины дуги L_Д: U_Д=f(I, L_Д).

Вопрос 5

Зависимость между напряжением дуги и током (при L_Д=const) называется статической вольтамперной характеристикой дуги.

На участке 1 кривой при малых значениях силы сварочного тока (до 100А) активно происходят процессы ионизации; с увеличением силы тока растет площадь катодного пятна d_КП, увеличивается проводимость. Омическое сопротивление снижается активнее, чем растет ток. Результат – падение напряжения U_Д.

При токах от 100 до 1000А (участок 2) изменение степени ионизации, площадь столба дуги, проводимости и омического сопротивления пропорционально изменению сварочного тока.

При токе более 1000А площадь катодного пятна покрывает всю площадь торца электрода. Площадь столба дуги достигает своего максимального значения, и дальнейшее увеличение силы тока приводит к росту напряжения дуги U_Д (U=IR).

Вопрос 6

Основными механизмами образования заряженных частиц являются: автоэлектронная и термоэлектронная эмиссии, а также ионизация ударом, термическая ионизация, фотоэмиссия и фотоионизация.

Вопрос 7

Наряду с процессами ионизации имеют место и обратные процессы – рекомбинации заряженных частиц (образование нейтральных частиц).

В зависимости от соотношения рекомбинационных и ионизационных процессов в дуговом промежутке устанавливается текущая концентрация заряженных частиц.

Вопрос 8

На рисунке представлена графическая зависимость изменения напряжения источника переменного тока U_И и напряжения дуги U_Д, силы тока сварой дуги I_Д во времени. Как видно из графика, дуга возникает, когда напряжение источника тока достигает значения, равного величине U_ЗД (напряжении зажигания дуги). Напряжение устойчивого горения U_Д несколько ниже. В период времени t₃ дуга не горит, тк питающее напряжение недостаточно. Дуга загорается в тот момент, когда напряжение источника тока U_И достигает и превышает значение U_ЗД. В период t_У (период затухания) дуга не горит и возникает вновь в следующем полупериоде. В период горения сварочной дуги напряжение дуги остается постоянным. Изменение силы сварочного тока во времени показано кривой I_Д.

Вопрос 9

Напряжение холостого хода - напряжение между двумя выводами электрической цепи, когда нагрузка, подключаемая к этим выводам, отсоединена (сопротивление бесконечно).

Напряжение хх источника сварочного тока должно быть достаточным для легкого зажигания сварочной дуги. Оно должно отвечать требованию: U_ХХ/ U_Д=(1,8 – 2,5), где U_ХХ – напряжение хх источника сварочного тока, В; U_Д – напряжение дуги, В.

Вопрос 10

При введении в электродное покрытие легкоионизирующих компонентов напряжение зажигания дуги U_ЗД, а также напряжение её устойчивого горения U_Д понижаются, вследствие чего временные промежутки, когда дуга не горит, сокращаются. Стабильность горения дуги повышается.

Вопрос 11

Стабильность горения дуги зависит от концентрации заряженных частиц в дуговом промежутке, которая, в свою очередь, определяется процессами ионизации (образование заряженных частиц).

Следовательно, главное условие устойчивого горения сварочной дуги – достаточная степень ионизации газовой среды.

Для большей устойчивости горения сварочной дуги переменного тока напряжение зажигания должно быть порядка U_ЗД=(1,5- 2,0) U_Д.

Вопрос 12

Технологическим параметром, который характеризует процесс стабильного горения электрической дуги, является критическое расстояние между электродами L_КР. Критическим расстоянием между электродами называется то расстояние, при котором электрическая дуга гаснет. Чем больше величина критического расстояния между электродами, тем выше стабильность горения электрической дуги, т.е. меньше вероятность её обрыва.