6. Зажигание сварочной дуги. Составные части дугового разряда

Зажигание дуги возможно следующими способами:

-развитие электродов после короткого замыкания между электродами или электрода и свариваемой деталью (ручная дуговая сварка);

-дополнительным импульсом тока высокого напряжения и высокой частоты (сварка неплавящимися электродами).

-расплавлением конца электродной проволоки в момент короткого замыкания (механизораванная и автоматическая сварка).

Дуговое (межэлектродное) пространство можно поделить на три области (участка): катодная область, столб дуги, анодную область.

В этих областях образуется смесь нейтральных атомов, положительно и отрицательно заряженных ионов и электронов, называемая плазмой.

7 Характеристики сварочной дуги. Тепловой и электрический баланс дуги.

Зависимость напряжения U на сварочной дуге от тока I называется вольтамперной характеристикой сварочной дуги.

Статическая вольтамперная характеристика сварочной дуги имеет вид

U

I

Характеристика дуги называется статической, потому что получена при постоянной длине дуги и относительно медленном изменении тока, настолько медленном, что физико-химические процессы в дуговом пространстве, вызванные изменением тока, успевают стабилизироваться.

Общая длина сварочной дуги: Ld=LK+Lc+La,

где Lk - длина катодной области, равная примерно 10-5 см; Lc - длина столба дуги; La -длина анодной области, равная примерно 10^-3-10^-4 см.

Температура дуговой плазмы (дуги):Т = 800U.

Электронная эмиссия-процесс выбрасывания (выхода) электронов с поверхности катода в окружающее пространство.

Термоэлектронная эмиссия является преобладающей при горячем(неплавящемся) катоде;

Автоэлектродная эмиссия является преобладающей при холодном (плавящемся) катоде.

Часть дугового пространства, находящаяся между анодной и катодной областями, называется столбом дуги. Он представляет собой сильно ионизированный газ, находящийся при сильно относительно высокой (5000 К) температуре. Такой газ называется холодной плазмой.

Общее напряжение на дуге U равно сумме напряжений анодной, катодной области и столба дуги:Ud=UK+Uc+Ua.

Статическая вольтамперная характеристика сварочной дуги:

• Значения тока при ручной дуговой сварке соответствует области I (падающая характеристика дуги).

• Значения тока при сварке с использованием автоматической подачи проволоки соответствует области II (пологая характеристика дуги).

• Значения при автоматической сварке (возрастающая характеристика) соответствуют области III вольтамперной характеристики сварочной дуги.,

Тепловой и электрический баланс дуги:

Эффективная тепловая мощность источника сварочного нагрева — это количество теплоты, введенное в металл за единицу времени и затраченное на его нагрев.

Отношение эффективной тепловой мощности к полной тепловой мощности источника теплоты называется эффективным к. п. д. процесса нагрева:

Полную тепловую мощность сварочной дуги, приближенно считают равной тепловому эквиваленту ее электрической мощности

q=l Ud, где 1 - величина сварочного тока, A; Ud -падение напряжения на дуге, В.

Эффективная тепловая мощность определяется выражением:

qu=bUd-ηи,

где ηи - кпд сварочной дуги, показывающий какое количество электрической энергии идет на нагрев сварочного изделия.

Количество тепла, вводимое в металл источником нагрева и отнесенное к единице длины шва, называется погонной энергией сварки.