Сварочная дуга — описание и основные характеристики

Что такое сварочная дуга, для чего она используется, как образуется, каковы ее основные параметры. Электросварочная дуга — это источник тепла, используемый для сварки металлов. Электросварочная дуга — основной сварочный инструмент. Сварочную дугу относительно легко создать и она устойчива в эксплуатации. В электросварочной дуге происходят различные физические и металлургические процессы.

Электросварочная дуга — это особый случай газового разряда, характеризующийся протеканием сильного тока при низком напряжении в газовой среде с давлением около 1 бар при температуре около 30 000 К. Сварочная дуга излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, видимый и инфракрасный спектр.

Среда, в которой создается сварочная дуга

Все вещества в природе состоят из молекул, а молекулы — из атомов. С другой стороны, атомы представляют собой сложные частицы, состоящие из ядра, заряженного положительным электрическим зарядом. Другие мелкие частицы, заряженные отрицательным электрическим зарядом, называемые электронами, группируются вокруг ядра. В нормальном состоянии вещества электрические заряды электронов и ядра уравновешены, и вещество не пропускает электрический ток. Но если под действием внешних причин, таких как нагрев или действие электрического поля, один или несколько электронов высвобождаются из атома или молекулы воздуха. Это равновесие нарушается, и все его частицы делятся на две группы: одни заряжены положительно, другие — отрицательно. Этот процесс являетсяназывается ионизацией, а частицы, заряженные положительным или отрицательным зарядом, — ионами. Ионы в газах могут использоваться в качестве молекул соответствующего газа, а также твердых или жидких тел, которые соприкасаются с газом, в котором происходит ионизация. Это вкратце середина, в которой создается электросварочная дуга.

Компоненты электросварочной дуги

электросварочная дугаВ результате ионизации воздух становится электропроводным, поскольку под действием электрического напряжения положительные ионы направляются потоком к катоду, а отрицательные — к аноду, неся с собой электрические заряды.

Если металлический электрод соединен с катодом, а металл сварного шва — с анодом. Если постепенно приближаться к концам разорванной цепи (в данном случае наконечнику электрода и наплавленному металлу), находящимся под напряжением, на определенном расстоянии между ними образуется электрическая дуга. Электрическая дуга состоит из полюса обычно конической формы. Основание лестницы находится в углублении, называемом кратером, которое образуется на поверхности ванны расплава Верхняя часть лестницы имеет небольшой диаметр и расположена на катоде, образуя так называемое катодное пятно. Нижняя часть лестницы расположена на аноде и образует анодное пятно .Диаметр анодного пятна превышает диаметр катодного пятна в 1,5–2 раза. Столб окружен ярким огненным кругом, называемым нимбом радуги .

Сварочная дуга при ручной электродуговой сварке

Сварочная дуга при ручной электродуговой сваркеПри ручной дуговой сварке для зажигания дуги конец электрода касается металла в точке, где начинается сварка. Таким образом происходит короткое замыкание электросварочной дуги. Согласно закону Джоуля-Ленца, в точке контакта выделяется определенное количество тепла, которое заставляет тонкий металлический слой частично плавиться и закипать на кончике электрода. В результате воздушный зазор насыщается парами металла. При дальнейшем быстром извлечении острия электрода на высоту 2 — 3 мм из-за значительной ионизации зазора паров металла образуется сварочная дуга. Сфера пламени вокруг дуги представляет собой нагретую газовую смесь продуктов реакции между паром электрода и кислородом воздуха.

Для поддержания горения дуги длина 2-3 мм должна быть постоянной. Это достигается постепенным опусканием кончика электрода по мере его плавления.

Основные характеристики сварочной дуги

Сварочная дуга при ручной электродуговой сваркеВозгорание сварочной дуги сопровождается ослепляющим светом и выделением значительного количества тепла. Наибольшее количество тепла — около 43% — выделяется на аноде, 36% — на катоде, а оставшееся тепло (21%) — в дуге.

Температура в разных частях дуги разная. Для коксовых электродов, например, температура катода составляет около 3200 ° C, для анода около 3900 ° C, а для металлических электродов — 2400 ° C и 2600 ° C соответственно. В середине лестницы температура самая высокая и достигает 6000-7000 ° С. Из общего количества тепла только 60-70% уходит на плавление металла. Остальное разбросано по окружающему пространству.

Между металлическим электрода и наплавленным металл дуга горит при напряжении 18 — 20 вольт, а также между коксом или графитовым электродом и свариваемым металлом — при напряжении 40-60 вольта. Для возбуждения дуги необходимо в 1,5 раза более высокое напряжение, чем достаточно для поддержания дуги при горении.

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*