2. Классификация способов сварки

Рис. 2.2. Схема сварки давлением

Достаточно совершенную систему классификации можно рассмотреть, когда за основу взято давление и по этому признаку все существующие способы сварки можно разделить на две большие группы – сварка давлением и сварка плавлением (рис. 2.1 и 2.2).

Рис. 2.1. Схема сварки плавлением

Сварка металлов

Сварка без давления

Сварка давлением

Достаточно интересна, а в некоторых случаях и удобна энергетическая классификация, основанная на виде энергии, используемой при сварке. По этому признаку все способы сварки можно разделить на четыре большие группы по преобладающему виду энергии: электрическая, химическая, механическая, лучевая.

Сварка металлов

Электрическая

Химическая

Механическая

Лучевая

3. Виды дуговой сварки

Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим промышленным видом сварки металлов. Явление дугового разряда открыл и исследовал в 1802 г. академик В.В. Петров, а дуговой разряд для сварки металлов использовал в 1882 г. русский инженер Н.Н. Бернардос. Значительное усовершенствование внес инженер Н.Г. Славянов. В 1888 г. он закончил разработку способа дуговой сварки плавящимся электродом - важнейшего способа в современной промышленности.

Рис. 3.1. Сварочная дуга прямого, косвенного и комбинированного действия

Рис. 4.1. Схема дугового разряда:

1 - катодное пятно, 2 – столб дуги.

3 – анодное пятно, 4 – пламя дуги.

Классификацию способов дуговой сварки можно провести по различным признакам, например, по способу воздействия дуги на металл. Действие дуги может быть прямым или косвенным. В первом случае (рис. 3.1) сварочный металл включен в электрическую цепь и является одним из электродов. Металл нагревается за счет бомбардировки его поверхности заряженными частицами. Во втором случае металл не включен в сварочную цепь, и нагрев производится за счет теплопередачи. Бывают и комбинированные способы действия дуги.

Электроды могут быть плавящимися и неплавящимися. Для питания дуги может применяться постоянный или переменный ток, одно- или многофазный, низкой или высокой частоты.

4. Электрическая сварочная дуга

Дуговой разряд возникает в газе при достаточной силе тока в цепи и принимает форму, соответствующей минимуму мощности для данной силы тока.

Между положительным анодом и отрицательным катодом расположена наиболее важная часть дугового разряда - положительный столб, имеющий обычно коническую или сферическую форму (рис. 4.1). Газ столба имеет высокую температуру, порядка 6000⁰ С. Происходит преобразование большого количества электрической энергии разряда в тепловую энергию, нагревающую и расплавляющую металл. Общее количество высвобождающейся энергии на аноде обычно больше, чем на катоде, но иногда наблюдается обратное соотношение. Зависимость напряжения дуги от тока и ее длины выражается кривыми, которые называются характеристиками дуги.

Рис. 4.2. Характеристики зависимости напряжения в дуге а) от силы тока и ее длины; б) - от силы тока при постоянной длине; в) - от ее длины при постоянной силе тока

Они относятся к установившемуся стационарному состоянию дуги, поэтому называются статическими характеристиками. Опытная зависимость напряжения дуги от тока и ее длины показана на рис. 4.2а. Рис. 4.2б иллюстрирует, что напряжение дуги при постоянной ее длине зависит от силы тока лишь при малых (до 30 - 40 А) токах. Для токов, обычно применяемых при сварке, можно принять, что напряжение дуги не зависит от силы тока. Рис 4.2в показывает, что напряжение дуги связано линейной зависимостью с ее длиной и может быть выражено как

U = a + bL ,

где U- напряжение дуги, В; L - длина дуги, см; a и b - эмпирические постоянные, определяемые опытным путем; а = 10 В и в = 20 В/см