30. Опишите влияние на дугу магнитного поля сварочного контура и внешних магнитных полей.

Магнитное поле сварочного контура.

Электрод, дуга , изделие вместе с подводящими ток проводами образуют сварочный контур.

Взаимодействие собственно магнитного поля тока дуги и магнитных полей близлежащих участков контура может вызвать отклонение дуги.

Общее правило: если близлежащие к дуге участки контура не расположены на одной прямой, то в месте отклонения от прямой происходит увеличение напряжённости магнитного поля и дуга отклоняется (вытесняется) в противоположную сторону.

Отклонение электрической дуги из-за нарушения симметрии магнитного поля называется магнитным дутьем. Дутьё ограничивает сварку постоянным током на форсированных ритмах. Сила, действующая на дугу:

F= B∙I∙l_д ≈

С изменением токоподвода к изделию меняется направление магнитного дутья. Лишь при полной симметрии, что возможно лишь при скользящем контакте токопровода, магнитное дутье исключается.

Е сли вблизи дуги присутствует масса вещества, имеющего высокую магнитную проницаемость (стальные детали сварочного приспособления, детали), то большая часть магнитного потока проходит через вещество и напряженность магнитного поля вблизи этого вещества уменьшается, что приводит к отклонению дуги в сторону этого вещества.

Действие магнитного дутья значительно ослабляется при сварке на переменном токе.

Ток дуги I_д создает с углом отставания поток Ф, который индуцирует ЭДС вихревых токов Е_в. Эта ЭДС порождает отстающий на угол вихревой ток в металле изделия. Результирующий ток I_р меньше I_д , и, соответственно, результирующий магнитный поток, действующий на дугу, значительно меньше потока, создаваемого постоянным током.

1 ) Продольное магнитное поле, совпадающее с электрическим, не оказывает влияния на дрейфовую скорость зарядоносителей. Но ионы и электроны обладают тепловой скоростью и скоростью амбиполярной диффузии и подвергаются действию этого поля, что в сочетании с действием вектора Е вдоль оси дуги, приводит к винтовому движению заряженных частиц от столкновения к столкновению. Поскольку m_i <<m_e, то импульсы, передаваемые ионами нейтральным атомам, будут в тысячи раз больше импульсов от электронов и плазма столба дуги придет во вращение в том же направлении, в котором вращаются ионы. Если смотреть по направлению вектора индукции магнитного поля, то вращение будет происходить против часовой стрелки.

j=j_e+j_i – диффузионный ток e^- и Ze⁺ от центра периферии, где концентрация и температура меньше.

При увеличении напряженности возможно образование полого конуса, а на аноде кольцевого слоя расплавленного металла.

Вращение столба дуги: 1) создаетгироскопический эффект, стабилизируя дугу; 2) повышает напряжение дуги, т.к. увеличивается обмен энергией между окружающей средой и плазмой дуги.

Действие на дугу поперечного магнитного поля.

2) Поперечное магнитное поле взаимодействуя с дугой вызывает ее отклонение по правилу левой руки. Если использовать управление поперечным магнитным полем, то дуга постоянного тока будет способным колебаться от положения равновесия в обе стороны. Дуга хорошо управляется магнитным полем в пределах от 0 до 50 градусов, при больших углах она становится неустойчивой.

Отклонение дуги поперечным магнитным полем используют при:

а) управлении тепловложением в сварочную ванну и процессами кристаллизации, уменьшении химической неоднородности Ме шва;

б) построении всевозможных систем автоматического управления;

в) сварке кольцевых стыков труб.