Меню

Зависимость силы тока от длины дуги

От чего зависит длина сварочной дуги. Напряжение дуги. Техника сварки и наплавки в нижнем положении

Содержание:

Каков принцип работы дуговой сварки? От сварочного трансформатора электрический ток подается к электроду и свариваемому изделию, что создает и поддерживает электрическую дугу. Электрическая дуга нагревается до 7000 градусов, благодаря чему электрод и кромки свариваемых изделий расплавляются и образуют, так называемую, сварочную ванну. Сварочная ванна в течение непродолжительного времени находится в расплавленном состоянии. В это время расплавленный металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия, и образуется защитная пленка. После затвердевания сварочной ванны образуется сварное соединение.
Электрическая энергия, которая необходима, чтобы создать и поддерживать электрическую дугу, образуется в источниках переменного или постоянного тока.

Вольт-амперная характеристика дуги.

Вольт-амперная (статическая) характеристика дуги – зависимость напряжения дуги от тока внешней сети.

Напряжение на дуге при сварке напрямую зависит от величины сварочного тока и длины самой дуги. В ручной дуговой сварке, чем меньше напряжение тока, тем меньше напряжение на дуге. В автоматическом сварочном процессе напряжение дуги зависит лишь от длины самой дуги: чем длиннее электрическая дуга, тем выше ее напряжение, в результате чего увеличивается количество тепла, идущее на плавление металла и флюса.

Напряжение дуги увеличивается до максимального значения, после чего остается неизменным до погасания электрической дуги.

Напряжение на дуге влияет на конечный результат сварки – качество шва и толщину провара. Чем выше напряжение, тем шире шов и меньше глубина провара изделия. Изменение напряжения дуги может привести к появлению так называемых пор и капель расплавленного металла.

Напряжение дуги при ручной сварке колеблется в небольших пределах – 15-30 Вольт, однако в момент замены электрода напряжение может увеличиться до 70 Вольт.

Выбор режима ручной дуговой сварки: основные и дополнительные параметры

Режимы дуговой сварки (РДС) – это комплекс мер, показателей и параметров, которые необходимо поддерживать и соблюдать для правильного осуществления соединения дугой вручную. Режимы ручной дуговой сварки можно определить, как условия нормального функционирования самого процесса соединения деталей при различных обстоятельствах. В зависимости от разных показателей параметров, осуществляется правильный выбор режимов конкретного вида РДС и выбор режима сварки в целом.

Условно параметры режима ручной дуговой электросварки можно разделить на два вида: основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной дуговой сварке относятся диаметр электрода, свойства и величину сварочного тока, напряжение дуги. К дополнительным параметрам относят положение шва на изделии , состав и толщину металла, скорость соединения изделия и покрытие электрода. Рассмотрим отдельно каждый из них.

Зависимость напряжения дуги от напряжения тока в автоматической сварке.

При увеличении напряжения тока до 80 В напряжение на дуге при сварке резко уменьшается (область I, рис. 2). При небольшой мощности дуги с увеличением тока расширяется площадь сечения и способность столба дуги проводить электричество. Такая статическая характеристика дуги называется падающей; падающая дуга обладает малой устойчивостью. При увеличении напряжения тока от 80 до 800 В (область II, рис. 2) напряжение дуги практически неизменно. Это связано в первую очередь с тем, что увеличивается сечение столба дуги и активного пятна. Это увеличение происходит пропорционально изменению величины сварочного тока, именно поэтому плотность тока, а следовательно и напряжение дуги, не изменяется. Такая статическая характеристика дуги называется жесткой. Жесткую дугу используют чаще всего в сварочной технике. При увеличении напряжения тока более 800 В напряжение самой дуги вновь увеличивается (область III, рис. 2). Рост катодного пятна при увеличении напряжения тока не увеличивается, благодаря чему увеличивается плотность тока, а вместе с ним и напряжение дуги. Такая дуга, получившая название возрастающая, активно используется в сварочных работах под флюсом и в защитных газах и газовых смесях.

Напряжение дуги зависит либо от напряжения тока, либо от длины дуги, в зависимости от вида сварочной работы – автоматический или ручной. Относительно ручной сварки хочется отметить то, что во время замены электрода напряжение дуги поднимается до 70 В, поэтому сварщик должен быть предельно осторожен. В автоматическом сварочном процессе вероятность получения удара током значительно ниже.

СВАРОЧНЫЙ ТОК

Большинство сварных аппаратов работают на постоянном токе. Отличие постоянного тока от переменного в том, что постоянный ток не изменяются по направлению и по величине. Тем самым он обеспечивает стабильность горения дуги. Единственный минус постоянного тока в процессе соединения металлов – это возможность появления эффекта магнитного дутья. Оно возникает при соединении больших конструкций, когда постороннее магнитное поле (от намагниченных изделий) воздействует на магнитное поле дуги. Дуга в этом случае начинает «выбегать» за пределы области нахождения шва и стабильность горения резко снижается. С данным минусом можно бороться путем

  • ограждения места работы специальными экранами, защищающими от «лишних» магнитных полей
  • заземления свариваемых поверхностей
  • определить возможные варианты для использования переменного тока

Плюс работы на постоянном токе – стабильно горящая дуга и возможность выбора полярности. Прямую полярность называет еще электрод-отрицательной, обратную — электрод-положительной. Обратная полярность возникает при присоединении электрода к плюсу, а металл к минусу. При прямой полярности все наоборот. Отличие между полярностями в следующем. Законы физики гласят, что куда присоединить плюс, тот элемент и нагревается больше. Таким образом, при прямой полярности нагревается больше металлическое изделие. Эту полярность нужно использовать для соединения толстых деталей, так как для этого процесса как раз и нужно большее расплавление металла для получения хорошего шва . Если прямую полярность использовать на тонком изделии — оно «сгорит» и шов получится некачественным. Для тонких металлов проводят обратную полярность.

Величина силы тока определяется характеристиками конкретного сварочного аппарата. В современных моделях эти показатели указываются в инструкции. Если по каким-то причинам инструкция у вас отсутствует, тогда силу тока можно выбрать в зависимости от диаметра используемого электрода. Не допускается использование силы тока, которая больше подходящей конкретному электроду. В этом случае покрытие электрода, при каком осуществляется соединение, будет повреждено, дуга будет работать нестабильно. Использование слишком большого размера электрода также плохо влияет на процесс соединения металлов: плотность тока снижается, дуга «убегает», ее длина изменяется, сварной шов ровным и качественным не получается.

Электрическая дуговая сварка

Электрическая дуга в процессе сварки является важным рабочим элементом, посредством которого осуществляется своеобразная обработка (расплавление) кромок свариваемых деталей. Поэтому свойства и характеристики дуги имеют большое практическое значение.

Воздух при обыкновенных условиях не проводит электрический ток. Во время горения дуги газы и пары, находящиеся в дуговом промежутке, становятся проводниками за счет образования в дуге электрически заряженных частиц — электронов и ионов. Электроны, имеющие отрицательный заряд, перемещаются к положительному электроду (аноду), а положительные ионы — к отрицательному электроду (катоду). Направленное перемещение заряженных частиц и создает электрический ток в дуге.

Процесс образования заряженных частиц называется ионизацией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который вследствие этого получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. Сущность процессов ионизации объясняется теорией строения вещества, согласно которой атомы всех элементов состоят из отрицательных частиц (электронов), положительных частиц (протонов) и нейтральных частиц. Величина отрицательного заряда атома равна положительному заряду, поэтому атом в целом электрически нейтрален. Нейтральными также являются и молекулы, состоящие из атомов. Однако если сообщить нейтральным молекуле или атому достаточное количество энергии, они могут ионизироваться, т. е. от них может отделиться один или несколько электронов. Тогда основная часть молекулы или атома будет нести положительный заряд и называться положительным ионом. Кроме того, источником электронов в дуговом промежутке служит катод, способный при высоких температурах нагрева излучать со своей поверхности свободные электроны.

Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

БИЛЕТ 2

ВОПРОС 1. Какое положение электрода при сварке приводит к увеличению глубины провара при РДС?

1. Сварка «углом вперед».

2. Сварка «углом назад».

3. Сварка вертикальным электродом.

ВОПРОС 2. Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока при использовании источников питания с падающей характеристикой.

3. Зависит при малых и больших величинах сварочного тока.

ВОПРОС 3. К какому классу сталей относятся сварочные проволоки Св-12Х11НМФ, Св-10Х17Т, Св-06Х19Н9Т?

ВОПРОС 4. Какой из перечисленных факторов в большей степени влияет на ширину шва при РДС?

1. Поперечные колебания электрода.

2. Напряжение на дуге.

Как выбрать сварочный ток в зависимости от диаметра электрода

Как вы уже поняли, сварочный ток можно выбрать в зависимости от диаметра электрода. А в соответствии с чем мы выберем диаметр электрода? Правильно, в соответствии с толщиной свариваемых металлов. То есть, если толщина выбранного металла равна 1-2мм, то диаметр электрода 2 мм, а сила сварочного тока от 25- 60амп. Толщина металла 2-3.5мм, электрод 3мм, ток 45-120амп. Металл 4-15мм, электрод 4 мм, ток — 120 — 250 амп. Толщина металла 15-20 мм, электрод 5 мм, ток — 160-340.

Читайте также:  Определить токи в ветвях методом контурных токов проверить баланс мощностей

Во внимание взяты самые распространенные диаметры используемых электродов. Существуют конечно и 8мм и тд, но это редкость.

Если не согласен, пиши в комментариях свою версию!

Сварочная дуга

Сварочная дуга представляет собой электрический дуговой разряд в ионизированной смеси газов, паров металлов и компонентов, входящих в состав электродных покрытий, флюсов и других средств.

Физические и электрические свойства сварочной дуги

Для возникновения электрического разряда газовый промежуток между электродами должен быть ионизирован. Процесс ионизации протекает в следующем порядке. При соприкосновении торца электрода и свариваемого изделия выступы шероховатых поверхностей мгновенно разогреваются током до температуры плавления и испарения вследствие большого омического сопротивления контакта. После отрыва электрода от изделия разогретый торец электрода (отрицательный полюс) начинает испускать электроны, устремляющиеся к аноду под действием разности потенциалов между электродами. При столкновении с электродными частицами металлов, которые в виде паров имеются в межэлектродном промежутке, электроны ионизируют их. Ионизация мгновенно охватывает весь межэлектродный промежуток, и он становится электропроводным. В процессе горения дуги ионизация поддерживается благодаря высокой температуре.

Дуга, ее тепловая мощность

Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

В тепловую энергию электрической дуги преобразуется энергия мощных потоков заряженных частиц, бомбардирующих катод и анод.

Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой на катоде, аноде и столбе дуги, определяется по формуле:

где: 1св — сварочный ток, А; ид — напряжение дуги, В; t —время горения дуги, с.

При этом не вся теплота дуги затрачивается на расплавление металла, другими словами — на саму сварку. Значительная часть ее расходуется на теплоотдачу в окружающую среду, расплавле­ние электродного покрытия или флюса, разбрызгивание и т. п.

Термином «тепловой баланс дуги » определяют характер распре­деления полной тепловой мощности по отдельным статьям расхода.

Наибольшее количество теплоты выделяется в зоне анода (42-43%) при питании дуги постоянным током. Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряжен­ными частицами, чем катод, а при столкновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля общего количества теплоты.

В столбе дуги среднее значение температуры составляет 600°С. При сварке угольным электродом температура в катодной зоне достигает 3200‘С, в анодной — 3900°С. При сварке металли­ческим электродом температура анодной зоны составляет около 2600°С, а катодной — 2400*С.

При решении технологических задач используются разная температура катодной и анодной зон и разное количество тепло­ты, выделяющееся в этих зонах. Прямую полярность, при кото­рой анод (плюсовая клемма источника тока) подсоединяют к де­тали, а катод (минусовая клемма источника тока) — к электроду, применяют при сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок.

Сварку постоянным током обратной полярности применяют при сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева (нержавеющие, жаро­прочные, высокоуглеродистые и др.). В этом случае катод подсо­единяют к свариваемой детали, а анод — к электроду. При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного мате­риала за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода теплоты. Полярность клемм источника постоянного тока может быть определена с помощью раствора поваренной соли (по­ловина чайной ложки соли на стакан воды). Если в такой раствор опустить провода от клемм источника тока, то у отрицательного провода будет происходить бурное выделение пузырьков водорода.

Различие температур катодной и анодной зон и распределе­ние теплоты сглаживаются вследствие периодической смены ка­тодного и анодного пятен с частотой, равной частоте тока при пи­тании дуги переменным током.

Практика показывает, что в среднем при ручной сварке толь­ко 60-70% теплоты дуги расходуется на нагревание и плавление металла. Остальная часть теплоты рассеивается в окружающую среду через излучение и конвекцию.

Эффективной тепловой мощностью дуги называется количе­ство теплоты, используемое на нагрев и плавку свариваемого металла в единицу времени. Она равна полной тепловой мощности дуги, умноженной на эффективный коэффициент полезного действия на­грева металла дугой. Коэффициент полезного действия зависит от способа варки, материала электрода, состава электродного покры­тия и других факторов. При ручной дуговой сварке электродом с тонким покрытием или угольным электродом он составляет 0,5-0,6, а при качественных электродах—0,74),85. При аргонодуговой свар­ке потери теплоты значительны и составляют 0,5—0,6.

Наиболее полно теплота используется при сварке под флюсом.

Для характеристики теплового режима процесса сварки при­нято определять погонную энергию дуги, иначе говоря, колйче — ство теплоты, вводимое в металл на единицу длины однопроход­ного шва, измеряемое в Дж/м. Погонная энергия равна отношению эффективной тепловой мощности к скорости сварки. Потери теплоты при ручной дуговой сварке составляют пример­

но 25%, из которых 20% уходят в окружающую среду дуги через излучение и конвекцию паров и газов, а остальные 5% — на угар и разбрызгивание свариваемого металла. Потери теплоты при автоматической сварке под флюсом составляют только 17%, из которых 16% расходуется на плавление флюса, а на угар и раз­брызгивание затрачивается около 1% теплоты.

Эффективной тепловой мощностью дуги q (Дж/с) называ­ют часть общей тепловой мощности дуги, расходуемой непосред­ственно на нагрев и расплавление основного и присадочного ме­таллов. Она всегда меньше полной тепловой мощности дуги. Эффективная тепловая мощность сварочной дуги представляет со­бой количество теплоты, введенное дугой в свариваемую деталь в единицу времени. Она определяется уравнением:

где ц является коэффициентом полезного действия дуги, представляющим собой соотношение эффективной теп­ловой мощности к полной тепловой мощности дуги.

Эффективная тепловая мощность зависит от способа сварки, материала электрода, состава покрытия или флюса и ряда дру­гих факторов.

Данные значений для различных способов сварки приведе­ны в таблице.

Способ сварки Значение
В защитном газе вольфрамовым электродом 0,6
Покрытым электродом 0,75
Под флюсом 0,8-0,9

Эти данные показывают, что теплота дуги наиболее рацио­нально используется при автоматической сварке под флюсом.

Сварочный кабель подбирают соответственно силе тока. Обычно для малых токов до 200 А рекомендуется провод сече­нием 25 мма. Провод марки типа ПРГ — «провод резиновый гибкий» или типа ПРНГ — …

Молоток, зубило, металлические щетки, зажимы типа струб­цин, пенал для электродов диаметром 50-70 мм, длиной 300 мм. Понадобятся также углошлифовальная машинка («болгарка»)и электродрель. Далее при профессиональной работе вы сами опре­делите необходимый …

Электрододержатели применяют для закрепления электро­да и подвода к нему тока при ручной дуговой электросварке. Они должны прочно удерживать электрод, обеспечивать удобное и прочное крепление сварочного кабеля. Электрододержатель дол­жен обеспечивать возможность …

Источник

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.

Вольт-амперная характеристика дуги

Характеристика имеет три области

Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Род тока при сварке — постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).

Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.

При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.

В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение. Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении — пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.

Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.

Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.

При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.

Читайте также:  Значение токов с синусоидальным напряжением

Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).

Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой — при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей — при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.

Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

Работу сварочной цепи и дуги нужно рассматривать при наложении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) сварочной дуги на статическую вольт-амперную характеристику источника питания (называемую также внешней характеристикой источника питания) .

Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.

Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.

Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.

При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.

Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока — напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток — допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.

В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги — характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.

Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.

Источник



Электрическая дуговая сварка

Электрическая дуга в процессе сварки является важным рабочим элементом, посредством которого осуществляется своеобразная обработка (расплавление) кромок свариваемых деталей. Поэтому свойства и характеристики дуги имеют большое практическое значение.

Воздух при обыкновенных условиях не проводит электрический ток. Во время горения дуги газы и пары, находящиеся в дуговом промежутке, становятся проводниками за счет образования в дуге электрически заряженных частиц — электронов и ионов. Электроны, имеющие отрицательный заряд, перемещаются к положительному электроду (аноду), а положительные ионы — к отрицательному электроду (катоду). Направленное перемещение заряженных частиц и создает электрический ток в дуге.

Процесс образования заряженных частиц называется ионизацией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который вследствие этого получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. Сущность процессов ионизации объясняется теорией строения вещества, согласно которой атомы всех элементов состоят из отрицательных частиц (электронов), положительных частиц (протонов) и нейтральных частиц. Величина отрицательного заряда атома равна положительному заряду, поэтому атом в целом электрически нейтрален. Нейтральными также являются и молекулы, состоящие из атомов. Однако если сообщить нейтральным молекуле или атому достаточное количество энергии, они могут ионизироваться, т. е. от них может отделиться один или несколько электронов. Тогда основная часть молекулы или атома будет нести положительный заряд и называться положительным ионом. Кроме того, источником электронов в дуговом промежутке служит катод, способный при высоких температурах нагрева излучать со своей поверхности свободные электроны.

Наряду с ионизацией в дуге постоянно происходят обратные процессы, приводящие к уменьшению количества заряженных частиц. Поэтому при горении дуги все время должна поддерживаться достаточная степень ионизации.

Ионизация газа происходит главным образом за счет подводимой к дуге электрической энергии. Количество энергии, необходимое для ионизации молекулы различных газов и паров, различно. Оно характеризуется величиной потенциала ионизации, показывающей, какое наименьшее количество энергии достаточно для полного освобождения электрона от связи с ядром атома. Чем больше в дуге газов и паров с низким потенциалом ионизации, тем интенсивнее протекает ионизация, устойчивее горит дуга, ниже ее температура. При сварке металлическим электродом температура дуги составляет примерно 5000—6000°.

Дуга зажигается (возбуждается) замыканием электрода на деталь. Минимальное напряжение между электродом и деталью, необходимое для зажигания дуги, составляет при сварке металлическим электродом на постоянном токе 30—35 в и на переменном токе 45—50 в.

Фиг.1.Характеристики дуг

Фиг.1.Характеристики дуг

Фиг.2.Зависимость напряжения на дуге от длины дуги

Фиг.2.Зависимость напряжения на дуге от длины дуги

Напряжение на дуге при установившемся ее горении зависит от состава электродного стержня и покрытия, длины дуги и силы сварочного тока. Зависимость напряжения от силы тока при разной длине дуги в случае ручной дуговой сварки показана на фиг. 1, где каждая из линий, выражающих эту зависимость, носит название «характеристика дуги». По характеристикам видно, что напряжение на дуге увеличивается с увеличением длины дуги и уменьшается с ростом тока до 40—50 а. Дальнейшее увеличение тока практически не влияет на характеристику дуги.

Приведенные характеристики позволяют заключить, что во время сварки напряжение на дуге зависит только от ее длины. Эту зависимость можно выразить формулой:

Uд=a + bl, где Uд — напряжение на дуге в в; а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от состава электродного стержня и покрытия ( а показывает суммарную величину падения напряжения у поверхностей катода и анода в в; b показывает падение напряжения на 1 мм длины дуги в в мм); 1 — длина дуги в мм.

Величина коэффициента а и b при сварке различными электродами различна. В литературе приводятся следующие данные коэффициентов: для меловых электродов а=10 в, b = 2 в/мм (К. К. Хренов); для электродов УОНИИ-13 а= 16÷18 в, b=2,8 в/мм (В. М. Рыбаков, К. П. Вощанов).

Приведенные на фиг. 1 характеристики дуги наблюдаются при сварке, когда плотность тока на электроде относительно невелика. Во время автоматической сварки под флюсом большими токами и сварки в среде защитных газов напряжение на дуге при возрастании тока (в пределах применяемых режимов сварки) не остается постоянным, а несколько возрастает. В этих случаях наблюдаются возрастающие характеристики дуги.

Зависимость напряжения на дуге от ее длины может быть изображена графически (фиг. 2). Такие графики имеют большое практическое значение. Они позволяют точно поддерживать длину дуги с помощью вольтметра, включенного в сварочную цепь для замера напряжения на дуге.

Источник

Как правильно произвести настройку сварочного тока?

Сварочный ток – это основной параметр электродуговой сварки. От него зависит качество соединения и срок его эксплуатации. Электрический ток регулируется в широком диапазоне. Его величину устанавливают, исходя из характеристик и свойств базового металла.

Основные понятия

Единицей измерения электрического тока является ампер. По своим свойствам бывает:

  1. Постоянный. В данном случае энергия не меняет своих параметров. Постоянный сварочный ток используют в полупроводниковых инверторах и сварочных выпрямителях.
  2. Переменный. Характеризуется постоянным изменением направлением движения электронов. Такой тип используется в электроснабжении многоквартирных и частных домов. Принцип использования переменной энергии реализован в понижающих сварочных трансформаторах, первичная обмотка которых подключается к сети 220 или 380 В.

Принцип работы трансформатора.

Помимо типа сварочного тока, на качество будущего соединения влияют следующие параметры:

  • Толщина свариваемых элементов.
  • Тип металла или сплава, с которым предстоит работать.
  • Параметры и величина сечения электродного элемента.
  • Применяемое сварочное оборудование и величина тока.
Читайте также:  Биологическое действие постоянного электрического тока

На последнем пункте следует остановиться подробнее. Зависимость между силой тока и количеством теплоты прямая. Чем выше первый показатель, тем больше тепла выделяется при горении электрической дуги, соответственно, базовая поверхность нагревается быстрее, увеличивая производительность.

Исходя из этого, чем выше толщина заготовки, тем сильнее должен быть ток для полного проплавления металла.

[stextbox увеличении силы тока следует подбирать электроды большего сечения, иначе энергия будет расходоваться нерационально.[/stextbox]

Как подбирает опытный сварщик?

Грамотный подбор рабочих параметров зависит от квалификации специалиста. Для новичков разработаны специальные таблицы сварщика. В них указаны все необходимые параметры работы. Точкой отсчета является диаметр электрода.

Опытный сварщик не задается вопросом, как подобрать ток для сварки инвертором, или другим аппаратом. Рассмотрим, на основании каких показателей, можно подобрать оптимальные показатели сварки.

Во время соединения деталей протекают специфические химические и физические процессы, которые сопровождаются характерными звуковыми и визуальными эффектами. К ним относят:

  • Стабильность и интенсивность горения электрической дуги.
  • Величина зоны расплава.
  • Текучесть металла.
  • Скорость кристаллизации.
  • Форма шва.

Анализируя совокупность вышеуказанных факторов, специалист может правильно выбрать, а в случае необходимости и откорректировать в процессе работы, сварочные параметры.

Важным показателем является величина сечения присадочного материала, особенности выбора которого будут рассмотрены ниже.

Зависимость от толщины электрода

Техническая документация и учебные пособия содержат таблицы, позволяющие выбрать оптимальный тип и величину сечения электрод, в зависимости от свойств свариваемого материала.

Итак, как выбирают диаметр электрода в зависимости от толщины металла? Прежде чем разобраться с этим вопросом, необходимо изучить изменения, которым подвергаются поверхность и присадочный материал с увеличением энергии. В первую очередь, при повышении силы тока увеличивается тепловое воздействие, что ускоряет процессы плавления электродов и плоскости. Например, оптимальная сила тока для электрода 3 мм составит 65-100 А, в зависимости от типа основного металла.

В качестве примера ознакомьтесь с таблицей подбора диаметра электрода для сварки.

[stextbox увеличением сечения повышается плотность сварочной дуги, которая является соотношением количества ампер к контактной площади. Единица измерения – А/мм 2 .[/stextbox]

От плотности зависит процесс формирования шва. Используя стержень большого диаметра, плотность будет уменьшаться, при неизменном количестве задействованных ампер. Таким образом, толщину электрода нужно увеличивать в зависимости от изменения толщины металла.

Практическое определение

Квалифицированный специалист легко подберет оптимальный режим соединения, вне зависимости от режима сварки, ММА или MIG. Новичкам чаще приходится обращаться к справочной литературе.

Производители сварочного оборудования и расходных материалов снабжают свои продукты инструкциями по эксплуатации, содержащими рекомендациями по выбору режима. Такую информацию следует считать приоритетной.

При работе на производственных площадках отсутствует возможность изучения технической литературы. Для выбора параметров были разработаны простые формулы, позволяющие подобрать показатели в считанные секунды.

Расположение и характер шва

Влияние скорости движения электрода на тип шва.

Помимо характеристик сварочной дуги, на форму и качество будущего шва влияют следующие параметры:

  1. Предварительная подготовка поверхности, а именно – подготовка кромок.
  2. Скорость движения электрода.
  3. Тип шва. Бывает одно- или двухсторонний.
  4. Угол сваривания элементов.

Горизонтальный способ сваривания считают самым комфортным. Он позволяет сразу выставить оптимальные параметры аппарата, чего не скажешь о вертикальных или потолочных швах.

Это связано с тем, что расплавленный металл, находясь в горизонтальной плоскости, не будет растекаться. Можно сразу приступать к работе на высоких параметрах, что позволить быстрее прогреть металл, увеличив скорость соединения.

Ввиду сложности расположения, наиболее сложной работой считают сварку потолочных швов. Работу выполняют только на низких параметрах, что не всегда позволяет обеспечить глубокий прогрев заготовки. В противном случае расплавленный металл будет быстро стекать с поверхности, под действием силы тяжести.

[stextbox постепенном прогреве поверхности расплавленный металл будет держаться под действием силы поверхностного натяжения.[/stextbox]

К работе с потолочными соединениями допускаются только квалифицированные сварщики, способные контролировать степень нагрева деталей. В некоторых случаях используют альтернативный метод работы с потолочным швом – вместо снижения силы тока увеличивают скорость движения электрода. В результате металл не успевает приобрести сильную текучесть, а скорость выполнения работ увеличивается.

При снятии фаски с поверхности опытные специалисты рекомендуют несколько снизить токовые параметры, поскольку форма подготовленной детали обеспечивает более глубокую проплавку без увеличения мощности электрической дуги. Вместе с тем, скорость движения присадочного материала необходимо увеличить, во избежание прожогов изделий.

Как изменяется величина сварочного тока при увеличении длины дуги?

Электрическая дуга – рабочий инструмент сварщика, не зависимо от параметров работ и источника питания. Горение сопровождается выделением большого количества тепла, которым воздействуют на базовую поверхность и присадочный материал, создавая зону расплава. С помощью дуги выполняют следующие виды работ:

  1. Ручная дуговая сварка. Разряд воздействует непосредственно на поверхность, расплавляя металл и электрод. При изменении агрегатного состояния флюсовое покрытие выделяет газы, которые защищают зону расплава от контакта с атмосферой.
  2. Полуавтоматическая. В этом случае используется электрод, изготовленный из тугоплавкого материала. Присадочным материалом является проволока, подающаяся на дугу. Зону расплава защищают инертные газы.
  3. Автоматическая. Используется на крупных промышленных предприятиях. Исходя из названия, работа на таких установках не требует большого числа обслуживающего персонала. Несмотря на то, что работа может выполняются одновременно на нескольких постах, для управления достаточно одного оператора.

От параметров дуги зависит интенсивность прогрева поверхности и другие качественные показатели. На ее образование влияет диаметр сечения электрода – чем он больше, тем толще будет электрическая дуга. На свойства шва оказывает влияние не только толщина, но и длина дуги. Рассмотрим, как изменится величина сварочного тока при увеличении длины дуги.

Увеличение дуги вызвано изменением расстояния между наконечником стержня и свариваемой поверхностью. Электрический разряд начинает удлиняться, теряя свою плотность. При этом температурное воздействие на заготовку снижается.

По достижению критической точки, разряд потеряет свою стабильность и погаснет. Максимально возможная удаленность между точками зависит от параметров сваривания.

[stextbox очень часто гаснет у неопытных сварщиков, при неосторожном движении кистью, которое увеличивает расстояние между анодом и катодом. Современные сварочные инверторы оснащены полезной функцией, которая называется «форсаж дуги». Ее функция заключается в увеличении амперных характеристик при удлинении дуги.[/stextbox]

Как правильно подобрать на инверторе?

Инвертор – продукт полупроводниковых технологий. Главные преимущества данного аппарата – малые габариты, по сравнению со сварочными трансформаторами и высокий КПД, достигающий 95 %. Современные инверторные агрегаты способны работать в диапазоне от 20 до 500 А. Имеется ряд полезных функций, призванных облегчить мастеру жизнь:

  • Быстрый старт;
  • Форсаж дуги;
  • Антизалипание электрода.

Многие аппараты оснащены приборами термозащиты. Профессиональные модели имеют пыле- и влагозащищенную конструкцию, способную функционировать в сложных условиях.

Все это делает аппараты идеальным выбором для домашнего пользования. После приобретения, начинающий специалист не знает, какой выбрать ток для сварки инвертором. Для решения этой проблемы следует руководствоваться рекомендациями завода-изготовителя. В случае их отсутствия, воспользуйтесь справочной литературой.

С основными сложностями сварщик сталкивается при работе с тонколистовым металлом, который очень легко прожечь. Подходить к этому процессу следует с особой осторожностью. Например, для сварки стального листа толщиной 0,8 миллиметров, необходимая сила тока составит 35 А. Рекомендуемая толщина электрода – не более 1,8 мм.

При работе с электродами диаметром 3-4 мм, которые считают самыми ходовыми для домашних работ, для расчета необходимых амперных характеристик, существует следующая формула:

Где I – сила тока, а d – величина сечения электрода.

Какое влияние имеет полярность?

Не зависимо от типа сварочного оборудования, режим выполнения работ тесно связан с полярностью. Она бывает двух типов:

  1. Прямая.
  2. Обратная.

При прямой полярности анод подключают на свариваемую деталь, а катод – на электрод аппарата. Процесс характеризуется ускоренным плавлением присадочного материала, скорость которого превышает интенсивность расплава заготовки.

Использование прямой полярности приводит к увеличению расхода электродного материала. Это оправдано при работе с тонколистовым металлом, либо при сварке тонкого элемента с массивной деталью.

Обратная полярность характеризуется подключением анода на электрод, а катода – на основной металл. При этом процесс приобретает противоположные качества – интенсивное плавление заготовки при экономном расходе электродов. Обратная полярность помогает работать с изделиями большой толщины.

Заключение

Основными параметрами, которые влияют на качество соединения, являются: сварочный ток, тип электродов и параметры дуги. Кроме того, следует помнить, что свойства различных металлов требуют индивидуального подхода. Опытный специалист без труда выберет оптимальный режим без дополнительной помощи. Новичку рекомендуем использовать справочники, во избежание получения некачественных швов.

[stextbox 5-го разряда Еремин Владимир Михайлович. Опыт работы – 13 лет: «Я работаю сварщиком на металлургическом комбинате. Участок выполнения работ – конвертерный цех, наложил свой отпечаток на тип работ. Очень редко сталкиваюсь с элементами, толщиной менее 10 мм. Варю, в основном, током обратной полярности – это помогает экономить электроды и увеличить степень прогрева рабочей зоны, что в итоге влияет на качество шва».[/stextbox]

Источник